kaiyun官方网app下载app 【案例】太阳能+热泵的供暖系统应用大解析（有图有数据）

“雾霾”是近年来谁也绕不开、避不开的话题，北方供暖是造成供暖季雾霾急剧增多的根本原因，利用清洁能源供暖是缓解甚至解决这一污染问题最直接、最有效的方法云开app官方入口下载，北方部分城市和地区也对太阳能、热泵等清洁能源供暖项目进行了补贴。但各地实施的计划合理性也参差不齐，很多厂家也各取所需，大大降低了太阳能、热泵等各类清洁能源供暖的效果。本文现就不同环境、使用条件下如何选择合适的太阳能、热泵供暖系统作一总体分析，并对基于地源热泵供暖的太阳能土壤源跨季节储热系统作一简要技术讲解。

从热能分区图可以看出，不需要采暖的“温和地区”和“夏热冬暖地区”只占全国国土面积的极小部分，我国大部分地区都需要采暖。

1. 供暖季辐射充足地区供暖规划

1.1.在供暖季节辐射充足的地区，宜采用太阳能热泵（直膨式）进行季节性供暖。

在这类地区，如果采用一般的太阳能系统，在非采暖季节必须解决太阳能集热系统过热问题。当采用太阳能热泵（直膨式）时，太阳能集热蒸发器最好采用暴露在空气中的带有金属流道和选择性涂层的非隔热金属集热板（铝金属膨胀板或类似结构）。这样，即使在非采暖季节太阳辐射较高的情况下，集热蒸发器的热量也会通过自然空气对流及时带走。根据不同辐射条件和风速条件下的测试和应用，温度不会超过70℃。

此外，太阳能热泵（直膨式）还具有以下特点：集热器蒸发器效率高——集热器效率可达70%以上。主机COP值高——在晴朗天气下，COP高达5以上；即使在黑夜或阴雨天气，COP也能超过2。防冻——采用环保制冷剂R134a作为热泵的氟工质，凝固点为-103℃，在自然环境中不会结冰。

下面简单介绍一下太阳能热泵的工作机理：吸热蒸发、高温压缩、放热冷凝、节流减压。

吸热蒸发------太阳光照在集热蒸发板上，此时蒸发板上的选择性吸收涂层高效吸收太阳辐射能（吸收比高达0.93）并转化为热能，对流道内的氟工作流体进行加热蒸发，使其由液态变成气态；

高温压缩------氟工质以一定的过热度进入压缩机，被压缩形成高温高压的氟蒸气；

放热冷凝------高温高压的氟蒸汽进入设置在热水储水箱内的盘管冷凝器（或管壳式换热器），氟蒸汽冷凝放出热量对水箱中的冷水进行加热（或对经过管壳式换热器的冷水进行加热）；

节流减压------液氟工作液在压力下经储液罐、干燥过滤器，进入电子膨胀阀进行节流膨胀，减压降温，进入太阳能热蒸发器，再次吸热蒸发，进入下一个换热循环。

太阳雨太原店（及办公室）共三层，每层建筑面积近200平米，新能源供热终端一、二层为风盘，顶层为地暖。太阳能直膨热泵系统是该建筑层展示应用的四大新能源系统之一。由于建筑屋顶面积有限，只安装了6台直膨集热蒸发器（850mm*2200mm），共计11.22平米。直膨热泵主机也只配备了2P机组，供暖季输出功率可达8kW。一般情况下，供暖季采用太阳能直膨热泵提供热量，当极端天气供暖负荷增大时，直膨热泵机组会与其他配套的产热设备共同提供热量。

（示意图1.1）季节性供暖-太阳能热泵（直接膨胀）供暖解决方案

（案例1.1）太阳雨太原店（及办公室）太阳能热泵（直膨）供暖

（案例1.1）太阳雨太原办事处太阳能热泵（直膨式）供暖-集热蒸发板

1.2.在全年辐射充足、全年供暖的地区开运 com，建议采用：太阳能（主）+双源热泵（辅）或太阳能（主）+锅炉或电加热（辅）。

该类系统主要应用于各季节热水负荷与采暖负荷相对平衡的场合。虽然全年均有采暖，但冬季采暖负荷仍大于夏季。为了减少夏季热辐射（避免夏季过热）和增加冬季热辐射（避免冬季采暖不足），可设计安装特定的集热器角度来平衡。根据春秋季节配置太阳能集热面积，参考此选定值，可选择双源热泵。当热负荷为轻负荷时，全部或大部分采用太阳能直接加热；当太阳能直接加热不能满足采暖需求时，系统自动切换到水源热泵工况。此工况下，太阳能系统工作在低温工况，因此太阳能系统集热效率可达正常工况的1.5倍甚至2倍。若水源热泵工况仍不能满足需求，则自动进入空气源工况。

（示意图1.2）全年供暖：太阳能+双源热泵供暖解决方案

2. 供暖季气温不太低地区的供暖方案

如果该类地区气温不太低，可以采用空气源热泵作为供暖的主要热源，形式可以是空气源热泵（或电）+蓄热体供暖+太阳能提供生活热水，也可以是多能热泵供暖、制冷、制热水（冬季供暖；夏季制冷的同时可免费制热水，使夏季综合COP达到6左右）。

太原古交金龙商务酒店（见“案例2.1”附图）原设计采用空气源供暖+太阳能热水系统（见示意图2.1），但由于酒店没有空气源供暖经验，只对部分客房（约900平米）进行了改造，采用3台Sunrain 20P空气源低温机组对900平米客房进行供暖，为酒店生活提供热水。该项目于2015年底投入使用，已可靠运行两个供暖季。

南京工业大学浦口校区食堂二楼建筑面积约1000平方米，室内采用20台EP-238KM4风机盘管机组（单机换热功率12.15kW），制冷、供暖采用3台太阳雨牌25P多联产空气源热泵机组，夏季制冷时热回收产生的热水直供附近的体育馆、游泳馆。本项目为南京工业大学多能耦合母系统中的一个子系统（见“案例2.2”附图），非制冷工况时，三联产机组作为母系统热泵热水机组，其模式切换根据远程监控的PLC控制系统下发的指令执行。该项目于2015年底投入使用，已可靠运行近两个冬天、两个夏天。本子系统采用的25P多联产机组输入功率为22kW，制热输出功率为76kW，制冷输出功率为67kW。考虑到机组主要功能为空调，为保证制冷效率，热回收效率仅使用30%）。（注：我是本项目太阳能部分的技术负责人和计划审核员）

（示意图2.1）空气源热泵（或电）+蓄热供暖，太阳能供生活热水

案例2.1空气源热泵供暖-太原古交金龙商务酒店

（示意图2.2）多联产热泵供热、制冷及制热水（制冷+热回收）——南京工业大学食堂二楼

（案例2.2）多联产热泵供热、制冷及制热水监控界面（制冷+热回收）-南京工业大学食堂二楼

（案例2.2）多联产热泵供热、制冷及制热水（制冷+热回收）现场机组-南京工业大学食堂二楼

3.地下水丰富、流动性好的地区供暖解决方案

在这样的应用条件下，由于地下水流动性好，全年地下温度基本恒定，冷热负荷不均匀不会导致地埋管温度持续下降或上升，影响供暖或制冷效果。因此这些地区可直接采用地源热泵进行供暖、制冷和提供热水。系统原理如下图所示。

（示意图3）地源热泵供暖、制冷及热水

4.地下水稀缺或流动性差地区的供暖解决方案

在这样的地区，冷、热负荷的不平衡会造成地埋管道温度持续下降或上升，影响供暖或制冷效果。

4.1.当热负荷大于冷负荷时，除了采用地源热泵供暖、制冷，生产热水外，还必须采用太阳能跨季节供暖解决方案，避免在供暖季节因地下温度持续下降，造成供暖功率不足。

山西省长治县经济适用住房金色家园小区地源热泵联合太阳能跨季节蓄热项目于2014年全面竣工，小区占地面积21380平方米，建筑面积57000平方米，建筑面积9500平方米，主住宅楼高6层，实际换热面积12150平方米，单井面积约20平方米，实际挖井数620眼kaiyun体育登陆网入口手机版，井深105米，换热能力40W/m，岩土温度16℃，岩土热容量1940kJ/(M3.℃)；热泵机组制热量1400kw，制冷能力1500kW；真空管热管集热器近155套，共计750平方米；热交换盘管作为道路集热器铺设于小区道路之下，总面积约4800平方米。

（示意图4.1）热负荷>冷负荷——地源热泵供暖制冷生产热水+太阳能跨季节供暖

下表简单分析了与长治类似日照和气候条件的地区（华北大部分地区、西北大部分地区）各类建筑太阳能供暖系统是否采用跨季节储热，这是提高太阳能供暖保证率的一项重要技术措施。此类地区多层居住建筑采用普通太阳能集热系统，配套土壤源跨季节储热技术，即可实现100%的供暖保证率。

4.2. 热负荷<冷负荷——地源热泵供暖制冷制取热水+冷却塔散热

此类地区对应附录中的夏热冬暖和部分夏热冬冷地区，由于制冷负荷远大于供暖负荷，地埋管道温度会不断升高，影响制冷效果，地源热泵机组必须配备足够散热功率的冷却塔，才能保证机组持续有效的运行。

以上文章简单介绍了太阳能、热泵等清洁能源供暖系统适用于不同环境条件的应用形式，其实在极寒地区、寒冷地区，甚至一些夏热冬冷的地区，也可以利用水（有保温措施的水箱、水池）作为储热体，配以一定的辅助热源，建设相当规模的清洁能源热电站，将非采暖季太阳能采集的热量储存起来，作为非采暖季城镇、社区的供暖热源，再搭配低温传热技术&分布式与集中式能源互补技术，利用无污染、环保的太阳能与热泵等清洁能源供暖系统，彻底取代以煤炭为主要热源的传统供暖系统，在北欧的丹麦、荷兰，北美的加拿大，此项供暖技术已得到广泛的推广和普及，甚至被列入国家能源替代计划；近年来，国内一些厂家如太阳雨等太阳能行业的龙头企业，纷纷引进、消化国外先进、成熟、可靠的专业技术。相信在业内有识之士的努力、国家政策的鼓励、市场和环保需求的推动下，不久的将来，太阳能、热泵等清洁能源必将成为供暖的主力军。