由中国节能协会主办、中国节能协会热泵专委会承办,以“低碳供热,热泵先行”为主题的2022中国热泵行业年会的开幕式上,威乐中国配套业务技术负责人何东波进行了《高效水泵解决方案助力热泵行业绿色发展》主题分享。
威乐中国配套业务技术负责人何东波
威乐集团是全球领先的优质水泵及水泵系统供应商,1872年在德国多特蒙德成立,其产品主要应用于建筑服务、水务管理和工业领域之中。威乐在1928年发布了世界第一台暖通循环增压泵,1972年,建立第一家海外子公司,正式开启了全球化进程。威乐于1995年进入中国市场,2021年德国多特蒙德总部WiloPark全新建成,从此开启了智能生产与服务的新时代。
威乐智能解决方案可成功实现人、产品和服务之间的有效连接。威乐始终致力于成为行业数字化先锋,目前在全球范围内拥有近8,200名员工,在全球90多个国家和地区拥有16个研发及生产基地和70多个生产销售分公司。
经过近30年的发展,威乐中国目前拥有1,000名员工,3个生产基地,15家分公司及代表处,以及400家授权经销商伙伴。
2020年底,威乐常州研发及生产基地项目签约成功,并将于2023年初正式投产。
进入21世纪以来,威乐先后推出了多款高效变频水泵,Wilo-Para、Para MAXO就是其中优秀的代表。
威乐集团将水泵配套业务作为全球战略业务单元,可以从水泵的性能、接口、材质等多方面为客户提供定制化的解决方案。威乐实验室可全面进行水泵检测,而且还可以提供整机噪声、震动等测试,并且建立了完整的整机数据库,为客户伙伴提供全方位的建议。我们的目标是,成为客户最信赖的水泵定制供应商。
欧盟能源政策
欧洲在现有能源法律法规基础之上增加了一揽子的绿色修订法案,其中包含气候中和目标、能源税、过渡期的刺激政策等等。过去几年,尤其今年俄乌冲突以来,欧洲一直致力于减少对化石燃料的依赖,其中重要的一条举措就是推广热泵技术,欧盟目标为每年增加200万套的热泵,2030年热泵存量达到3,000万套。
中国热泵市场发展
下图展示了中国碳达峰、碳中和的宏伟愿景,随着可再生能源中电力的增长,将通过发展节能的电气化设备满足终端用户的冷暖需求,这些都对热泵技术的广泛应用是重大利好。
过去五年空气源热泵市场总体稳健增长,其中热泵两联供不论“上水下水”还是“上氟下水”,年增长率都超过了30%。
两联供的主要形式
“上氟下水”是水泵嵌入一体化的机组中,夏季输送冷水,对室内进行制冷;冬季输送热水,通过地板对室内制热。另一种技术“天氟地水”,则是水泵嵌入在室内水力模块中,夏天通过制冷剂制冷,冬天水泵输送热水,通过地板制热。
据统计,水泵占两联供系统能耗的20%以上,对此,威乐有更好的节能方案。
威乐水泵解决方案
威乐可以提供全系列的Para和Para MAXO高效水泵,可以满足户式热泵的各类需求,扬程可以达到11米,流量可以达到6-8m³/h。与此同时,还有定压差、变压差以及定速的一键式功能备选。
让我们做一个小小的实验,在一个户式系统中,当冷量和热量需求下降时,阀门关闭,可以看到系统压力损失增加,系统流量减少,系统扬程增加。这时会出现两个问题,一是水泵噪音提高,二是产生不必要的能源浪费。
而如果使用变频水泵来替换传统的定频水泵,根据水阻的特性,我们可以选择定压差或者变压差的控制方式。在负荷减少的同时,水泵仍然能工作在最优状态,既大幅度减少了噪音,又达到了最大节能效果。
与此同时,高效变频水泵采用的永磁同步电机,转子采用永磁体,散热量较小,更节能,同时电机高效运行范围宽。
热泵市场制冷剂发展趋势
蒙特利尔和基加利协议表明,未来冷媒的发展趋势为ODP值为零,GWP值较低。目前中国市场多使用R22和R410A冷媒,R22的ODP值大于0,预计2030年将被市场淘汰;R410A的ODP值为零,但GWP值为2,000以上。
Wilo-Para/Para MAXO R
Wilo-Para/Para MAXO R高效变频水泵,可以满足R32和R290的应用场景,R290直接从液化天然气中提取出来,可燃性等级达到了A3的级别。
威乐的Wilo-Para和Para MAXO系列高效智能变频水泵产品,拥有IPWM的方波通信方式,可以把水泵的流量以及失效的状态反馈给主机系统。如果需要更多的反馈,则可以采用LIN/Modbus总线的通信方式,通过报文的形式把更多的水泵信息(如流量、功率、失效模式等)反馈给主机系统,主机系统通过算法进行预测,最终把相关的信息显示到终端用户手机的App上,实现终端用户的智能化监控。
2022年1月开始,在中国节能协会热泵专业委员会的领导下,威乐与同济大学进行了高效水泵在热泵系统中的能耗深入研究。系列实测项目的研究发现,在不改变终端用户舒适度的前提下,在热泵系统中定速离心泵的能耗占比为21.7%。如果采用高效变频泵替换定速泵,能耗下降接近14%,水泵投资回报期约9个月。
热泵系统即使是在最冷的冬天,或者最热的夏天,它的制冷制热量也只有额定制冷制热量的三分之一,这就说明热泵系统绝大多数时候是运行在部分负荷下,如果水泵通过IPMW和主机进行通讯,那么在部分负荷和停机时则更为节能。
在整机系统中,压缩机、风机都已经实现了变频控制,如果采用高效变频水泵,热泵系统还将有巨大的节能空间,热泵企业助力“双碳”也将大有可为。