1.清华大学-利用热泵和低品位热能实现清洁供热的三种方案-提交版PDF.pdf

1、利用热泵和低品位热能实现清洁供热的三种方案李先庭清华大学 建筑技术科学系2024/05/301.背景2.供热负荷数量和品位3.清洁供热方案1楼栋式热泵机组4.清洁供热方案2自然能源结合低温热水机组5.清洁供热方案3中深层地热直接供热6.结语目录21.背景2.供热负荷数量和品位3.清洁供热方案1楼栋式热泵机组4.清洁供热方案2自然能源结合低温热水机组5.清洁供热方案3中深层地热直接供热6.结语目录3 巴黎协定：控制地球温升不超过2 格拉斯哥COP26峰会：控制地球温升不超过1.5 习主席提出2030年碳达峰，2060年碳中和 中国能源消耗总量控制（2050）江亿院士报告指出：2050年我国人均C

2、O2排放量从目前的7吨/人降低到2.5吨/人CO2减排总量100 亿吨35亿吨 建筑能耗在全球占三分之一，我国占23%建筑节能是实现上述目标的重要一环1.1 全球气候变化对我国低碳发展提出的要求江亿.中国城市能源2050J.新能源经贸观察，2017(7):26-27.41.2 我国供热能耗和碳排放现状2019年年48kgCO2/m236kgCO2/m223kgCO2/m2建筑面积建筑面积16kgCO2/m2碳排放强度碳排放强度除北方采暖外碳排放强度除北方采暖外碳排放强度城镇住宅城镇住宅（除北方采暖）（除北方采暖）4.6亿亿 tCO2公共建筑公共建筑(除北方采暖除北方采暖)6.5 亿亿 tCO2

3、农村住宅农村住宅商品能商品能 5.2亿亿 tCO2北方供暖北方供暖5.5亿亿tCO2282亿亿 m2134亿亿 m2228亿亿 m2152亿亿 m22019年全国建筑运行碳排放全国建筑运行能耗增长情况供热领域的低碳发展对碳中和至关重要数据来源:清华大学建筑节能研究中心.中国建筑节能年度发展研究报告M.北京:中国建筑工业出版社,2021.我国建筑能耗增速快，其中供热能耗占比大，碳排放量大 随着建筑面积快速增长和人们舒适性要求提高，供热能耗及碳排放将进一步增长5北方集中供热热源：热电联产为主、区域锅炉房为辅。不足：(1)初投资高；(2)管网系统规模大、运营复杂；(3)用户无法调控，导致过量供热；(

4、4)碳排放高。1.3 现有供热方式及不足 电热泵供热空气源自然水源浅层土壤源 化石燃料供热锅炉热电联产 零碳供热太阳能生物质工业余热中深层地热源极寒天气性能下降热量品位低用户距离远土壤热平衡问题热量品位无法直接供热效果不稳定占地面积大原材料分散电厂效率低输配距离长中深层地热特殊场景适用61.4 清洁低碳供热技术发展的必要性和重要意义 在“双碳”目标下，我国供热行业迎来了低碳化转型的发展机遇，也面临着能源结构调整和民生保障的重大挑战 未来可再生能源发电比例将大幅增加，利用电热泵技术回收自然低品位热量用于供热的方式将得进一步发展 利用可再生能源供热实现“低碳供热”甚至“零碳供热”势在必行7可再生能

5、源电力电热泵供热可再生能源供热电能热风制冷剂用户分体空调室外机1.背景2.供热负荷数量和品位3.清洁供热方案1楼栋式热泵机组4.清洁供热方案2自然能源结合低温热水机组5.清洁供热方案3中深层地热直接供热6.结语目录82.1 传统供热负荷及处理方式传统的建筑供热方式 理念：只考虑负荷的热量大小，不考虑负荷的温度品位 目标：致力于全空间的环境营造 方法：完全依靠机械方式制取热量，各种负荷均用同一种热源处理，很少考虑自然条件和建筑功能特点常见的热源及其典型温度（北京冬季为例）目前的供热系统主要通过高品位的燃料或电能制取热水或热风以平衡室内向外界的散热，用能品位较高。92.2 供热负荷既有数量也有品位

6、 供热系统的负荷品位描述方法：将供热末端处理的相同品位负荷叠加 与传统负荷描述方法相比，不仅能反应负荷数量，还能反应负荷品位构成Zheng G,Li X.Dividing air handling loads into different grades and handling air with different grade energies.Indoor and Built Environment.2020.辐射地板双层嵌管墙10tam1tam2tamitamNtwm1twm2twmitwmN温度温度.tx热负荷热负荷Q1Q2QiQN.空气温度空气温度经济温差经济温差传统温差传统温差传统水