技术探讨

海尔热水器节能减排解决方案简析

    多年来,热水器行业已经针对节能减排进行了不懈的努力。
     对于燃气热水器,节能从两条途径:一是提高燃烧充分性;二是冷凝技术,也就是充分利用烟气中的热量,这是目前最有效的节能技术。
2005年,欧盟以节能减排为主要理由,发布用能产品的生态设计要求(EuP指令)(见图1),有计划逐年淘汰低效率的供热和热水设备,推广节能环保产品,其中包括冷凝式燃气热水器。
    在该指令中,电加热方式直接淘汰;带电辅助加热的太阳能热水器,由于电辅助加热效率太低,2011年后也将淘汰;2013年后,目前国内常见的家庭热水设备中,只有冷凝式燃气热水器、带冷凝式燃气热水器辅助加热的太阳能热水器和热泵产品允许销售。

1、燃气冷凝技术—实现热量二次利用。
    燃气热水器,使用时产生的废烟中含有大量热能,通常这部分热量随着废气流失在空气中。冷凝技术,通过废气循环,将这部分热能进行二次利用,大大提升热水器的加热效率。目前,通过冷凝技术可以实现加热效率107%,大大节省了资源浪费,有效节能。
2、余热回收—让热水中的热量得到最大限度的利用。
    我们在洗澡时,只消耗了热水中的部分热量,大量的热量随着下水道流失了。举一个例子,全年自来水的温度平均为15度,我们使用的是40度的热水,热水器把水温提升了25度。而流经身体后水温还有35度,洗澡只消耗了5度的热量,也就是有80%的热量被浪费了,做了无用功。余热回收技术就是把废水中的热量进行回收利用。
    目前,利用余热回收,我们可以利用废水把热水提升5-10度,也就是说节能20-40%,这是上述任何一种技术都无法完成的,因此,意义是非常重大的。
3、空气源热泵—把空气中的热量搬运到水中
    空气源热泵是采用逆卡诺原理,用很小的能量驱动压缩机,把空气中的热量搬运到水中。消耗一度电可以搬运的热量达到以往的4倍以上。
空气源热泵实现了输出功率是输入功率数倍的节能效果,是理想的节能解决方案。
    目前该产品要解决的问题是低温运行的问题,我们可以做到-10度,能效比达到4 w/w,这在北方地区的使用会受到一定的限制;而国际先进水平是-25度,能效比达到3.75w/w。
4 太阳能—仍存缺陷
    2010年太阳能热水器销售了420亿,家电下乡销售的产品中,有72%的是太阳能热水器。
    但是普通的太阳能目前也有一些缺陷:
   (1)安装位置受限,对楼层和朝向有一定的限制;
   (2)使用寿命短;
    (3)阴雨天不能使用,需要辅助热源(有效光照时间小于6小时的时候,太阳能需要启动辅助加热系统,以南京地区为例,全年需要启动辅助加热时间约为134天;)
   (4)户外安装,管路冬天容易冻裂。
5、家用热电联产装置
     燃气热电联产

    既生产电能,又利用汽轮发动机作过功的蒸汽对用户供热的生产方式,是指同时生产电、热能的工艺过程,较之分别生产电、热能方式节约燃料。热电联产的蒸汽没有冷源损失,所以能将热效率提高到85%,比大型凝汽式机组(热效率达40%)还要高得多。
光伏+光热热电联产装置
    屋顶同时有太阳能集热器、光伏发电装置,集热器可以满足平时热水供应;光伏发电装置也可以给家庭供电,剩余的电量可以储存起来供阴雨天热水器使用,甚至回馈电网。
节能减排技术路线图
海尔热水器节能减排解决方案
1、全预混冷凝燃气解决方案
    海尔全预混燃烧冷凝技术,作为尖端的燃烧换热技术,保证了高效燃烧和能量最大化利用。通过将烟气中水蒸气的潜热回收利用,实现热效率大幅度提升,达到107%。同时,高效完全燃烧和排烟温度大幅度降低,保证了烟气中碳氧化物和氮氧化物的含量大大减少,实现了节能环保。该产品海尔已经批量生产,达到国际领先水平。
2、余热回收解决方案
洗澡时,大部分洗澡热水中的能量都随着洗澡水白白流失。海尔余热回收技术,通过高效回收洗浴过程中浪费的能量,实现在不增加能耗的前提下,就能提升加热速度25%,节省能源25%,增加出热水量52%的效果。
该产品海尔已经批量生产。
3、空气源热泵解决方案
海尔空气源热泵热水器,储热水箱容积从100~300L,最高水温可以达到60℃,基本覆盖普通住宅、复式或别墅用户的生活热水需求,也可满足部分美容美发店,快餐店等规模不大的商业用户的热水需求。海尔热泵热水器设计十五年使用寿命,节能率比传统电热水器高75%以上。目前海尔生产的空气源热泵热水器产品可以实现-10℃能效比4w/w,达到国内领先水平。
4、平板太阳解决方案
海尔阳台式平板太阳能,创新分体式结构,可安装在阳台或墙壁上,不管高层、多层,不管顶楼、底楼都可安装使用,实现全楼层安装;双回路循环技术,高纬度地区四级运行,-30℃照样出热水,不管冬天夏天,不管雨天、阴天,都能保证热水需求,实现全天候使用;高性能平板集热器,采用高强度钢化透明玻璃,承压200公斤以上;平板结构清理方便,可抗风、抗沙尘、抗冰雹,实现全方位防护。
5、平板太阳+热泵+余热回收组合方案(零能耗热水解决方案)
海尔多能源组合方案,提供更节能的用水方式。天气晴好的时候,采用太阳能加热系统进行热水供给,同时太阳能光电系统进行电力储能。阴雨天或气温过低的时候,热泵系统利用存储的电力工作,及时供给家庭用水需求。另外,浴室安装余热回收模块,更高效利用能量,整体方案实现真正零能耗。


各解决方案节能效果及成本对比分析

备注:
1、所有数据是以南京地区2006年-2007年水温和气温变换为参考。数据参考为1人洗澡,出水温度40度,时间20分钟,水流量7L/分钟,水价1.9元/吨,电价0.52元/度,天然气单价2.2元/立方。
2、有效光照时间小于6小时的时候,平板太阳能需要启动电辅助加热系统,以南京地区为例,全年需要启动电辅助加热时间约为134天。


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