混合能源热水系统：潜力巨大，发展尚需时日
本文由 电器杂志 发表，转载请注明来源！
热水是居民日常生活的基本需求。截至2014年，中国居民平均每百户热水器拥有量为67.7台，热水器已进入千家万户。随着生活品质的提升，消费者对热水的要求越来越高，加快了热水器的更新迭代。当前，消费者不只满足于有热水，更希望获得安全、舒适、方便的恒温、大流量热水以及节能、环保的热水器。为满足消费者日益提升的需求，自2010年起，主流热水器厂家相继推出各种混合能源热水系统。
单一能源热水器优缺点突出
混合能源(hybrid)是指利用多种能源组合代替原有单一能源，以实现环保、节能、舒适等目的的能源使用形式。混合能源热水系统正是混合能源家族中重要的一员。混合能源热水系统是利用两种或多种不同能源组合，为用户提供综合的热水解决方案。
目前，市场上主流的热水器品类有燃气热水器、电热水器、太阳能热水器、空气能热水器。其中，随着管道天然气在国内的不断普及，舒适性较好的燃气热水器的销量逐年增加;电热水器因安装的便利性及产品价格的优势，很快成为热水器市场的最畅销产品，但近年来，市场增速有所放缓;太阳能热水器在中国市场，曾因节能迅速席卷全国，但其受天气和季节影响较大，随着用户对舒适性要求的提高，近年来销量逐年下降;空气能热水器节能性较佳，但面临成本较高、占地面积较大的限制。几种主流热水器的性能比较见表1。
不难看出，单一能源的热水器各具优缺点。目前，没有一种热水器可以集环保性、节能性和舒适性于一身。在4种主流的热水器中，电热水器消耗的电能属于二次能源，燃气热水器消耗的燃气属于不可再生能源。因此，电热水器和燃气热水器都是绝对的能源消耗产品，节能效果不佳，但消耗的能源相对稳定，可以提供稳定和充足的热量。太阳能热水器消耗的太阳能为可再生资源。空气能热水器是利用电能驱动压缩机工作，将空气中的热能搬运到水中。很多地方政策将空气能作为可再生能源。利用可再生能源加热热水，最大的优点为节能，最大的缺点为太阳能的不稳定以及空气温度的变化。
因此，能源间的互补显而易见。太阳能热水器和空气能热水器作为利用可再生能源的热水器，将是节能趋势下的核心产品;电热水器和燃气热水器以其稳定的供热能力，将成为很好的辅助能源以供利用。在这个思路下，市场上各种混合能源热水系统相继出现。
主流混合能源热水系统
目前市场上主流的混合能源热水系统共有6种。一是太阳能+电能辅助系统的混合能源组合。太阳能的不稳定性和电能的方便性，以及这两种能源组合的简便性，促成了这桩混合能源热水系统的“联姻”。在太阳能热水器储水箱中增加一根电加热棒，就可以简便地实现电能对太阳能热水器的辅助，以实现阴雨天正常的热水供应。
第二种是以太阳能+燃气辅助系统的混合能源组合。太阳能热水器是最节能的热水器，燃气热水器是最舒适的热水器。所以，由太阳能与燃气强强联合的混合能源系统成为业内新宠。但太阳能热水器的高温对燃气热水器的寿命有影响，一直困扰着这种混合系统的发展。目前，由用户独立安装1台太阳能热水器和1台燃气热水器，在用水终端以三通阀进行连接，通过阀门进行手动选择，是太阳能+燃气辅助系统的雏形。如何让系统智能判断能源选择，如何保证在能源切换时用水终端的水温恒定，如何确保在太阳能水温过高时燃气热水器寿命不受影响，则是此类混合能源热水系统需要解决的问题。随着相关难点的逐一解决，这种能源的组合形式有望成为混合能源热水系统市场上的新贵。
第三种是以空气能+电能辅助系统的混合能源组合。空气能热水器一向以高能效作为第一卖点，但其功率较小，加热水温也相对较低。因此，在空气能热水器的水箱中加入电加热棒进行辅助加热，是空气能行业的无奈之举。加入电加热棒，会影响整个系统的能效。因此，空气能热水器行业目前不太宣传这种能源组合形式。
第四种是以空气能+燃气辅助的混合能源组合。空气能热水器的标准能效可以达到400%，但在冬季能效会降为200%以下。同时，空气能热水器的单机功率较小，普通2HP机的输入功率仅为1.5kW左右。相较而言，燃气热水器全年能效比较稳定，在冬季和夏季的能效差别不超过2%，并且功率较大，普通的11L热水器的输入功率为22kW左右。因此，这两种能源可以很好地进行互补。空气能+燃气辅助的热水系统，可以在保证用户用水舒适度的前提下，大大减少能源消耗。在国内，这种混合能源系统主要应用在商用系统中。在国外，该混合能源系统在家用采暖领域已有比较成熟的应用。未来，该混合系统将是混合能源的主流发展方向之一。
第五种是以太阳能+空气能辅助的混合能源组合，也叫太空能热水器。应用该混合系统时，太阳能热水器在太阳能充足的时候可以实现零能耗;在太阳能不足时，由空气能热水器辅助加热。由于空气能热水器只受空气温度影响，不受天气影响，与太阳能热水器具有一定的互补性。这种组合形式，将整套系统的节能性推向极致。但是，这两种能源都存在加热速度较慢的特点，舒适性略差，系统成本较高。
第六种是以太阳能+空气能+燃气系统的混合能源组合。应用该混合系统时，太阳能充足时使用太阳能;太阳能不充足但气温较高时，使用空气能;在冬季的阴雨天，太阳能和空气能都不足时，使用燃气加热。在不考虑产品成本的情况下，这种能源组合形式将带来最佳的节能以及舒适效果,但成本较高，一般应用在商用场合。
潜力巨大，仍面临发展障碍
随着各地环境污染的加剧，节能环保在任何领域都是一个绕不开的话题，在热水器领域更是如此。不断修订和发布的新国标对热水器的能效要求越来越高，对排放物的要求也越来越严格。
对于单一能源热水器来说，能效提升的潜力有限。以燃气热水器能效2级为例(能效2级基本对应市场上主流的非冷凝式燃气热水器)，产品能效标准将从88%提高到89%。虽然只有1%能效的提高，但在标准修订过程中依然遇到巨大阻力。事实上，并不是厂家不愿意提高产品能效，而是燃气热水器已较为成熟，基本上没有太大的能效提升空间。在这样的现状下，跳出单机模式，引入混合能源的概念，产品能效还有很大的提高潜力。比如，在太阳能+燃气辅助系统中，燃气热水器不再是100%的工作状态，其中超过50%的工作由太阳能替代。而太阳能是可再生能源，不计入产品的能源消耗中。因此，1套太阳能+燃气辅助系统相对于1台燃气热水器，能效提高了1倍。
虽然节能效果显而易见，但混合能源热水系统的发展并非一帆风顺。目前，阻碍混合能源热水系统发展有两大障碍。
第一个障碍就是产品成本。太阳能+电能辅助系统在所有混合能源系统中最受欢迎，主要原因是成本较低。对于太阳能+燃气辅助系统、空气能+燃气辅助系统而言，成本基本是1台太阳能热水器(或1台空气能热水器)+1台燃气热水器。组合成本已超出大部分用户的可接受范围，因此类似系统在推向市场的初期，用户接受度并不高。总结其他国家在解决这一问题时的成功经验，就是政府干预。一方面，可以由政府强制推广太阳能热水器等节能产品(在国内部分地区已出台相应政策);另一方面，由政府出台相应的补贴措施。
第二个则是技术障碍。混合能源系统绝不是两种能源的简单叠加，需要考虑兼容性和安全性的问题。例如，在太阳能+电能辅助系统中，一般是在太阳能热水器水箱中装入电加热棒，以进行辅助加热。太阳能热水器一般放置在室外，所用的水箱多为非承压水箱。在此条件下，简单的在水箱中装入电加热装置，将大大增加系统漏电和漏水的风险。因此，在考虑混合能源系统时，必须以一个全新产品的态度来对待，以严谨的研发流程确保混合能源系统的可靠和安全。
虽然目前混合能源热水系统的发展还存在阻碍，但毋庸置疑的是，在未来的热水器市场中，混合能源热水系统一定会有一席之地。混合能源热水系统，将作为热水市场中的高端产品，为用户提供节能、舒适、安全的高端用水体验。
本文由 电器杂志 发表，转载请注明来源！
