6. 供熱、熱水設備與系統　　

　　（本節作者：哈爾濱工業大學姜益強教授、董建鍇教授、鄭文科講師、博士生田中允、博士生黃帥）

　　

　　6.1 技術發展特點　　

　　疫情放開過后，今年制冷展參展商和參展人員明顯大幅增多。在供熱、熱水設備與系統方面，眾多國內外知名企業參加了本次展會。從參展的相關產品可以看出，由于人工智能與智慧家居的快速發展，供熱、熱水設備與系統智慧化成為本次展會的特色。同時，受“碳中和、碳達峰”目標與節能減排的影響，供熱、熱水設備與系統更加注重高效節能和環保。此外，應用于北方嚴寒區的供熱和供熱水的空氣源熱泵機組的低溫適應性能進一步提升，單機雙級、復疊式超低環溫空氣源熱泵機組也成為本次展會的一個亮點。

　　

　　6.2 特色技術產品　

　　本次展會展出供熱與熱水設備與系統方面特色技術產品，主要包括光伏+為代表的智慧家居供能方案，具有智能運行模式的地暖中央空調系統，超低環溫空氣源熱泵供熱機組，高效多功能熱泵機組、家用熱泵熱水器、工業用熱水和蒸汽的熱泵機組以及對流式電采暖器等。

　　

　　6.2.1 光伏+為代表的智慧家居供能方案　　

　　家居供能方案智慧化程度逐漸加深，智慧家居、智慧建筑等通過人工智能、大數據、“云”端互聯等技術得以實現。供暖、供熱水設備及系統智能化運行，一鍵式操控，給人們的生活帶來便利、節能、舒適的體驗。隨著“雙碳”目標的提出和各項“雙碳”措施逐步落實，智慧控制系統與光伏+產品結合的全屋供能形式，為我國建筑低碳減排用能，助力零碳家居供能早日實現，起到了重要推動作用。

　　

　　如圖6-1所示為海爾集團推出的“光驅儲能”全屋供能解決方案，該系統最大的特色在于采用光伏光熱板蓄能，同時利用太陽光制熱和發電。在利用太陽能光電的同時吸收長波輻射制取生活熱水，結合采用光伏發電、智能蓄能、光熱采暖、變頻直驅等技術手段，整體太陽能光熱利用率超過70%。此外，智能蓄電終端可以將白天富裕的電能儲存，供夜間使用，同時接入市政電網，保證建筑供能穩定性，實現建筑無限接近“零碳運營”。

(a) 海爾“光驅儲能”解決方案　             (b) 海爾海外熱泵方案

圖 6-1 海爾集團“光驅儲能”方案（供暖/制冷、供熱水、供電等）

　　

　　如圖6-2 (a)所示為美的集團提出“光儲熱柔”家庭用綜合能源解決方案，該方案以用戶端儲能作為蓄能首選項，全屋電氣化。利用光伏發電，全屋采用電采暖/制冷供能模式，搭配智慧柔性能源管理系統，極大地增強了建筑用能的獨立性。如圖6-2 (b)所示為曼瑞德集團提出的利用光伏發電驅動居家儲能用電系統，提出了與美的類似的智能住宅儲能系統。智能儲能控制柜對綠電存儲和使用進行分配，家居物聯，終端一鍵式操作，為智能零碳家居錦上添花。如圖6-2(c)所示為格力集團展出的以光伏直驅變頻多聯機為核心的“無電空調”系統，依托自身光伏直驅變頻離心科技，將光伏、儲能和空調有機的結合起來，減少了常規光伏電能利用時交直流多次能源變換過程中的能量損耗，通過智慧儀表對系統溫度等參數采集，采用網絡遠程傳輸，并通過云計算對數據進行分析，使用移動端遠程控制，達到對系統智慧控制的目的，滿足這性化需求。

(a) 美的“光儲熱柔”方案 (b) 曼瑞德住宅儲能系統

(c) 格力“無電空調”設計方案

圖6-2 智慧供能方案

　　

　　6.2.2 具有智能運行模式的地暖中央空調系統　　

　　本次展會中家庭用地暖中央空調系統依舊是各公司的主推產品，海爾、格力、美的、中廣歐特斯、松下、芬尼克茲等企業均推出了家庭地暖空調產品。通常情況下，地暖中央空調系統同時具有地板輻射末端和空調對流散熱末端兩套系統。夏季制冷時，利用空調對流散熱末端向室內提供冷風。冬季供暖時，室外機將產生的高溫介質送到地板輻射末端，向室內輻射供暖，達到“頭涼足暖”的供熱效果，減少了冬季屋內吹風帶來的人體不適感，有效改善人體熱舒適性。

　　

　　根據對流末端和輻射末端內流通的介質種類，地暖中央空調系統可分為“天水地水”（對流末端與輻射末端均為水循環）系統，“天氟地氟”（對流末端與輻射末端均為氟循環）系統以及“天氟地水”(對流末端為氟循環，輻射末端為水循環)系統。與水循環相比，氟循環減少了一次中間換熱，在能效和能級品味上高于水循環，同時減少了不必要的水管路閥件，減小冬季管路凍裂意外的發生。但氟循環的安裝成本和空間尺寸限制了其在大型項目中的應用。

　　

　　如圖6-3所示為格力家庭地暖空調兩聯供系統，目前已推出靜享“天氟地水”、潤享“天水地水”以及御享“天氟地氟”三大系列產品。系列產品均配有變頻變容、智能物聯、三管制除濕不降溫等技術，可根據用戶需求和安裝場景，提供個性化定制方案。

(a) 靜享“天氟地水”地暖空調系統

(b) 潤享“天水地水”地暖空調系統      (c) 御享“天氟地氟”地暖空調系統

圖6-3 格力地暖中央空調系統

　　

　　如圖6-4所示為地暖中央空調二連供系統。各廠家均可為用戶終端提供靈活可變的末端形式，為用戶提供更多可能的選擇。圖6-4 (b)為松下集團推出的“天氟地水”地暖中央空調，與其他地暖中央空調相比，該地暖中央空調多模式智能化供能方案中，專門針對冬季低溫時屋內快速升溫所設計出了“冬季地暖+中央空調連供模式”，冬季供暖時同時開啟對流和輻射兩種末端。在該模式運行下，熱流體首先進入對流末端使房間快速升溫，待達到適宜溫度后由地暖輻射末端維持室內溫度，采用溫度自調節技術，提供更宜居的熱濕環境。其中針對北方供暖所研發的地暖中央空調系統能在-35℃低環溫下運行，增強了該類系統的適用范圍，提高了供暖穩定性。

(a) 歐特斯“天氟+地氟/地水”地暖空調     (b) 松下“天氟地水”地暖空調系統

(c) 海爾“天氟地水”地暖空調系統

圖6-4 地暖中央空調二連供系統

　　

　　6.2.3 超低環溫空氣源熱泵供熱機組　

　　隨著國家“雙碳”戰略的進一步落實和實施，空氣源熱泵機組憑借其高效節能、清潔無污染的優勢引起愈來愈多的關注。針對北方地區供暖需求大，冬季氣溫低、空氣源熱泵取熱難、易結霜等行業痛點問題，芬尼克茲、歐博、海爾、歐特斯等廠家紛紛推出了超低環溫熱泵機組。

　　

　　如圖6-5所示為海爾集團推出的低環溫雙級復疊式空氣源熱泵機組。海爾針對低環溫和高溫熱水需求，采用噴氣增焓準二級壓縮+復疊式雙級壓縮技術，兩級壓縮均具備直流變頻。一級壓縮采用R32為冷媒變頻渦旋壓縮機，二級壓縮采用R134a變頻系統。在無電輔熱的情況下，可在-35℃的工況下制取最高達90℃的熱水。此外，機組采用了蓄熱式自適應除霜技術，除霜模式下供暖水溫幾乎無波動，極大的增強了系統的供能穩定性。

　　

　　如圖6-6 (a)所示為芬尼克茲公司CO2熱泵熱水機組，該機組采用準二級渦旋變頻噴氣增焓壓縮機與高效氟冷變頻技術，在-35℃時，可快速制熱，最高產生65℃的高溫熱水。該機組是芬尼集團繼超級北極星低溫機組(-38℃低環溫)后推出的新型自然冷媒低環溫機組，ODP和GWP指標為0。如圖6-6 (b)所示為中廣歐特斯推出的低環溫空氣源熱泵機組，采用先進的噴氣增焓+噴液冷卻渦旋壓縮機。機組在-35℃低環溫取熱時還能有效降低壓縮機排氣溫度，延長壓縮機使用壽命，室外機采用二次過冷技術和智能除霜技術，保證機組穩定運行。

圖6-5 海爾集團低環溫雙級復疊式空氣源熱泵機組

圖6-6 超低環溫空氣源熱泵機組

　　

　　6.2.4 高效多功能空氣源熱泵機組　　

　　本次展會中，歐博、克萊門特、芬尼克茲、松下、洋馬等公司都展出了集供暖、制冷、供生活熱水為一體的高效多功能空氣源熱泵機組，機組適用場合和溫域范圍逐漸變寬，這也成為行業發展的一個趨勢。

　　

　　如圖6-7 (a)和6-7 (b)所示，分別為歐博公司推出的四管制模塊機組和芬尼克茲公司推出的三聯供全熱回收機組。其中，歐博四管制模塊機采用以R410A為冷媒的全封閉渦旋壓縮機，是集制冷、供暖、生活熱水為一體的智慧節能型機組，可以實現單獨供暖、單獨制冷，還能實現冷暖聯供的功能。采用完全獨立的冷水換熱器和熱水換熱器，具有冷熱負荷變化自平衡特性。芬尼三聯供系統利用熱回收型三聯供機組和傳統單供暖機組組合的形式為用戶綜合供能，其中熱回收型三聯供機組即為四管制機組，制冷的同時兼顧熱水，為用戶提供冷熱連供方案。

　　

　　如圖6-7 (c)所示為克萊門特公司新推出的六管制多功能風冷熱泵，在傳統四管制機組的基礎上，增加了兩路高溫熱水制取模塊，采用比澤爾螺桿壓縮機和谷輪渦旋壓縮機組合的形式，在供暖、制冷兩聯供的基礎上，可同時生產最高出水溫為78℃的超高溫熱水，成為醫院、工廠、酒店等多需求用戶傳統冷水機組搭配鍋爐系統的節能替換方案。整機搭配全機自動控制系統，4壓縮機多管路智能化運行，具備良好的部分負荷性能，整機能效比最高可達6.59。

(a) 歐博四管制模塊機組     (b) 芬尼克茲三聯供系統

(c) 克萊門特六管制多功能熱泵　　

圖6-7 多功能空氣源熱泵機組

　　

　　近年來，隨著北方清潔供暖政策的實施，推動了燃料驅動型熱泵的發展。燃氣熱泵（Gas heat Pump，GHP）是以天然氣作為一次能源，驅動燃氣發動機產生機械功帶動壓縮機制冷/供暖的熱泵系統，同時回收發動機缸套和煙氣內的高品位余熱制取生活熱水，可以實現制冷/供暖+全年生活熱水運行。如圖6-8 (a)所示為冰山（松下）集團展出的GHP系統，系統核心動力采用與尼桑公司聯合研發的GHP專用微電腦控制低轉速發動機，可實現低溫下快速制熱，冷態啟動時間比電熱泵快6倍以上。機組采用R410A環保冷媒，制冷/供暖是兼顧制取生活熱水，冬季供暖時靈活利用發動機余熱，供暖能力受環境溫度影響很小，冬季可實現連續供暖，-30℃環境溫度下可正常運行。如圖6-8 (b)所示為天加公司推出的GHP多聯機系統，利用發動機余熱預熱、融霜，實現融霜不降溫，引入智能控制系統，采用GHP與傳統電熱泵搭配的綜合供能方案，極大的提高用戶供暖穩定性，提高熱舒適度。

(a) 冰山（松下）GHP燃氣機熱泵     (b) 天加GHP熱泵多聯機系統

圖6-8 新型多功能GHP燃氣機熱泵機組

　　

　　6.2.5 家用熱泵熱水器　　

　　本屆展會上，家用空氣能熱水器因其高效節能的特點，受到越來越廣泛的關注。格力、西奧多和芬尼克茲等企業均推出了節能高效的家用空氣能熱泵熱水器產品，如圖6-9所示。其中，圖6-9 (a)為格力公司研發的更加高效的空氣能熱水器，能夠在全工況下單獨依靠熱泵機組輸出90℃超高溫水，節能模式下的COP可達5.6。并且，壓縮機采用格力自主研發的變頻雙級增焓熱泵技術，使用R134a升級冷媒，在-15℃的低溫環境下仍可穩定制熱。圖6-9 (b)為西奧多公司研發的智能空氣能熱水器，能效比高達4.5，能耗為電熱水器的25%，燃氣熱水器的30%，實現了水電系統的完全分離，并且制熱、保溫、供水、補水全自動運行，自動控溫、只能除霜、斷電記憶等，無須人工調控，提供熱水的同時，還可提供冷氣。圖6-9 (c)為Jaja雅凱公司推出的無菌熱泵熱水系統，與傳統的熱泵熱水系統不同，該系統不直接儲存熱水，內置超強換熱盤管，實現了熱水即用即制，避免了長時間不用的菌團污染問題，并且與大多數常用生活水箱不同，該水箱的結構能夠二次隔斷冷媒污染，避免污染生活用水。

 

　　圖6-9 (d)為芬尼克茲公司的產品，采用獨特的水電分離技術，避免了觸電的風險，并且采用雙重換熱技術，外繞盤管、特種鋼板層、鈦瓷內膽層三層隔絕，阻斷氟泄露于水，具有智能化霜技術，加快冬季化霜，以改善熱泵在低溫環境中制熱性能。圖6-9 (e)為中廣歐特斯公司推出的產品，采用超導換熱技術以及R134a環保冷媒，使得微通道面接觸換熱增加33%，并且采用晶鋼5k內膽，具有殺菌、抑垢、耐酸堿和耐高溫等特點，加熱過程中產生免費冷氣可供廚房使用。

圖6-9 家用熱泵熱水器

　　

　　6.2.6 工業用熱水和蒸汽的熱泵設備　　

　　相比于居民生活熱水量少、溫度低的特點，工廠等場所對熱水水量及溫度有更高要求。工業用熱水熱泵為工業離散余熱回收、工業園區蒸汽（熱水）供應、化工系統的冷熱同制提供了高效綠色低碳方案。

圖6-10 工業用熱水和蒸汽的熱泵設備

　　

　　如圖6-10 (a)所示為格力公司推出工業大容量高溫離心熱泵，采用雙壓縮機串聯多級壓縮以及10 kV永磁變頻直驅等技術，熱水出水溫度高達120℃，供熱容量10 MW，最高溫升80 K，通過高效熱泵技術回收工業余熱，提高能源利用率。如圖6-10 (b)所示為冰輪環境公司推出的HD寬溫域離散余熱相變提質離心機組，該產品采用雙級串聯增壓離心式壓縮機，永磁同步變頻電機高速直驅傳動，磁懸浮軸承，微重力(壓差）循環-高效蒸汽發生-汽水分離一體器，智能工質分布調節技術，蒸發-冷凝溫域寬達60℃，可產出1.0～1.5 bara蒸汽。

　　

　　如圖6-11 (a)所示，麥克維爾空氣源熱泵高溫熱水器采用多重壓縮復疊設計和無極調節全變頻設計，可以實現-26℃環溫下生產90℃熱水，能夠充分滿足寒冷地區熱水供應，無需額外增加電熱。也可實現5℃自來水直接加熱至90℃，以應對電鍍、紡織印染等工業生產中50℃~80℃高溫熱水的需要。如圖6-11 (b)所示為江森自控公司推出的HPS螺桿式高溫熱泵機組，采用高效、高壓雙螺桿壓縮機，最高出水溫度可達85℃，除單熱泵應用及冷熱聯用外，還可以做冷熱兩用型機組，即根據需求冬季單制熱運行，夏季單制冷運行。冷熱兩用型機組可提供60℃~85℃的高溫熱水，或5℃~15℃的低溫冷水。

圖6-11 工業用熱泵熱水器

　　

　　6.2.7 熱泵烘干機　　

　　為解決烘干過程中的高能耗，高污染的問題，采用空氣源熱泵技術進行干燥的設備有著節能、運行可靠、易于自動控制、適合于多種物料使用、干燥和排放無污染等優點，越來越受到市場歡迎，也必將成為今后重點發展的方向。本屆展會上，海爾和百奧等公司推出了熱泵烘干機，如圖6-12所示。

　　

　　如圖6-12 (a)所示海爾公司推出的熱泵烘干機，采用液晶屏智能化用戶界面，操作簡便，用戶可實現一鍵式全自動烘烤，也可根據烘干工藝分階段自行控制烘干溫度和濕度，控干/濕球±0.5℃，提升物料品質，溫度調節范圍為18℃~80℃，濕度調節范圍為5%~99%，可在室外10℃~43℃、室內30℃~70℃溫度運行范圍，適應不同地域需求。如圖6-12 (b)所示為百奧公司推出的熱泵烘干機，其控制系統采用微電腦全自動控制，濕度控制范圍為10%~98%RH，設定最高溫度為55℃，能夠滿足各個行業不同溫濕度的要求，并且該設備采用了百奧獨有的故障自動判斷技術，在系統出現如濕感溫感故障，系統高壓、低壓等各種故障時，控制系統中即時顯示相應代碼報警，保證了設備高效運行。

圖6-12 熱泵烘干機

　　

　　6.2.8 對流式電采暖器　　

　　在某些地區，當集中供暖并不可能或者并不適合，那么分散式供暖就是最理想的選擇。其中，對流式電采暖器具有安裝靈活、制熱快以及精準控制等優點，通過加熱元件直接加熱空氣，冷空氣自底部進風口進入，熱空氣自上方出口風口流出，空氣循環流動，熱空氣均勻到達室內各個角落，成為房間取熱的理想選擇。本屆展會上，世創電能公司推出了不同形式的對流式電采暖器，如圖6-13所示對流式采暖器，已成功應用于分散式供暖，根據需要的時間、需要的地點，進行供暖，精確舒適的同時，大大節約成本。采暖器采用德國原裝進口加熱管，QR快速反應不銹鋼加熱元件，升溫迅速，3 s可達25℃，可進行7天多段編程，智能預約加熱時間，精準度高達0.7 K，擁有定時器和故障報警功能，室內開窗自動識別，高效節能不浪費。此外，由于機器內無需風扇，空氣循環流動，無噪音，恒溫恒濕不干燥，沒有空調一樣吹熱風的感覺。

圖6-13 世創電能對流式電采暖器

　　

　　6.3 小結　　

　　本次展會在“碳中和、碳達峰”目標引領下，參展的供熱和熱水設備產品總體顯現智能、高效、節能和環保的特點，參展企業多，參展產品廣。并且，隨著智慧建筑、智慧家居的理念逐步深入人心，供熱和熱水設備與系統越來越重視智慧化，并將會得到更加快速的應用與發展。另外，熱泵技術在供熱、供熱水領域的作用日益增強，超低環溫空氣源熱泵因其更優越的低溫適應性得到不斷發展。高效多功能熱泵機組因其具有供熱、供冷、熱回收等功能，未來將會得到越來越廣泛的應用。生產高溫熱水或蒸汽的工業用熱水熱泵機組、以及高溫熱泵烘干機，為工業離散余熱回收、工業園區蒸汽（熱水）供應、化工系統的冷熱同制，以及工農業及工藝干燥提供了高效綠色低碳方案，未來會有越來越好的市場前景。總之，隨著“雙碳”目標逐步達成和人民生活需求的進一步提高，供熱和熱水設備與系統的智能化、功能綜合化、健康舒適化、清潔電力化將得到進一步的發展，也必將成為未來發展的方向。