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“空气源热泵、(太阳能)、地暖”组合系统在建筑能耗中，使用能耗约为建造能耗的15倍左右，而在使用能耗中又以采暖和空调能耗为最高，特别在北方寒冷地区，供暖能耗几乎占总使用能耗的35%。
因此，供暖系统的节能是建筑节能减排的一个重要领域。
目前我国部分地区采用了可再生能源，如地源热泵技术、水源热泵技术、太阳能热水以及空气源热泵技术，并取得了可观的节能减排的效果。
空气源热泵技术可以不受地面环境和地质条件的限制。
在我国寒冷地区、夏热冬冷地区许多工程应用实践表明：该项技术在冬季可提供50℃左右的低温热水。
空气源热泵节能性体现在，它可从室外空气中获取大量大自然的免费能源，并通过电能将其转移到室内。
它的节能原理是，使用1份电能，可以同时从室外空气中获取2份以上免费的空气能，能产生3份以上的热能。
空气源热泵技术在国内的最新进展是：采用高压腔直流变速压缩机或喷气增焓技术等。
这些技术的采用可使低温启动更佳，使运行范围扩大到-20℃，根据室外气温自动调节，可使舒适性和节能性最大化。
2008年空气源热泵也和太阳能一样被欧盟指定为可再生能源。
进入2000年，随着热泵技术的成熟，在欧洲形成了将热泵技术应用于低温辐射式地板采暖的热潮，至今已经销售几十万套。
欧洲EN14511标准就是出台于这种情况下。
低温热水地面辐射采暖技术的最新进展是：散热效率提高，热媒水温可低于50℃，进回水温差可控制在5℃以内;升温响应时间快，可控性高。
如预制沟槽薄型地面辐射采暖，其进水温度35℃;回水温度31.12℃.在空气基准温度20℃的条件下，实验室检测散热量值，可达每平方米100瓦。
通过缩小加热管管径，增大加热管网敷设密度。
以大流量、小温差、低水温进行辐射供暖。
测试数据表明“散热末端温度越低，系统热效率越高，热损失越小。
因此，用该技术与空气源热泵组成采暖系统，是确保该采暖技术节能能效比高的关键技术之一。
太阳能热水技术在国内外也取得了新的进展，热效率更高。
太阳能、地能热泵采暖供热系统原理图太阳能、地能热泵采暖供热系统原理图采暖供热原理：如图一所示，热泵主要由制冷压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器等组成制冷回路，在制冷回路内充注制冷剂。
制冷压缩机通入三相交流电高速旋转，将低温低压制冷剂气体吸入压缩机，经压缩后变成高压高温气体，该高温高压气体经冷凝器被冷却水冷却，变成中压中温制冷剂液体，制冷剂液体经过膨胀阀节流减压后送入蒸发器，由于蒸发器连接在压缩机的吸气口上，压缩机不停的吸入蒸发器的制冷剂气体，使得进入蒸发器的大量制冷剂压力减低，制冷剂进一步大量蒸发。
由于蒸发器另一侧与地下水中水泵连接，所以当地下水大量流过蒸发器时，被蒸发的制冷剂带走大量的地下水中的热量（因为制冷剂蒸发过程，也就是制冷剂吸热的过程）。
地下水中含有大量的地球浅层土壤低温热量，这些低温热量通过地下水媒介被蒸发器中蒸发的制冷剂吸收提取变成制冷剂热量，被源源不断地吸入制冷压缩机。
经压缩机压缩之后，又变成为80-90℃ 的高温气体，这个高温气体在被冷凝器冷却的过程中，将大量的高温热量传给了冷凝器另一侧的采暖系统，80-90℃ 高温制冷剂气体被冷却的过程，也可以看作是将这些高温热量传递给冷却系统的过程，或者说是对采暖系统的加热过程，维持采暖系统水温在50-60℃， 通过风机盘管或暖气片负荷向空调房间供热。
综上所述，热泵机组是将电能通入压缩机，压缩机将电能变为高速旋转的机械能，机械能又通过压缩机将机械能变成为热能，压缩机输出的总热能=压缩机电功率+压缩机向地下水吸收的热能，而向井水中吸取的热能远远大于压缩机的电功率。
一般从井水中提取的热能是压缩机电功率产生热能的 4-5倍，所以热泵机组的能效比=输出热能（kw）/输入电功率 （kw）≈4.5左右。
而电锅炉的能效比=输出热能（kw）/输入功率（kw）≈0.9～0.98左右，从上面的对比可以看出热泵机组是节能环保设备，与电锅炉相比也同样是电采暖设备，只不过热泵比电锅炉更节省运行费用，理应得到电力部门大力推广的设备，最终受益的首先是电力部门，然后是用户，对环保、对电力部门、对全社会都是有很大好处的事。
太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统的TRNSYS模拟与研究共3篇太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统的TRNSYS模拟与研究1太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统的TRNSYS模拟与研究随着能源环境的改变，对于可再生能源的需求与使用正越来越高。
太阳能成为了当代最主要的一种绿色能源之一，也成为了很多科技公司、研究院所等单位的研究焦点。
太阳能的应用已经从传统的发电领域扩展到了其他诸多领域，其中太阳能供热领域也越来越受到人们的关注。
在太阳能供热领域中，太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统得到了广泛的应用。
本文将介绍太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统的TRNSYS模拟与研究。
一、太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统的介绍太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统主要由太阳能集热器、热水储罐、地源热泵、水泵、换热器等组成。
太阳能集热器吸收太阳辐射的能量，将能量转化为热能，通过管道将热能输送到热水储罐中进行储存。
当太阳能集热器收到的太阳辐射不足时，地源热泵会自动开启进行补充供热，并将所供的热量输送到热水储罐中，以保证供热水系统的正常运行。
太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统与传统的热水系统相比有以下优势：（1）使用太阳能等可再生能源作为主要供能来源，节能环保；（2）可以自动检测太阳辐射，自适应调节；（3）能够进行热能的储存，随时调用热能。
二、TRNSYS模拟太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统TRNSYS是一个专业的建筑能源分析软件，主要用来进行建筑能耗计算、系统设计和分析等。
在太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统的设计与优化过程中，TRNSYS的应用可以对系统参数和运行状态进行分析、优化和改进。
在太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统的TRNSYS模拟中，需要对系统各个部分进行建模。
首先需要对太阳能集热器进行建模，计算集热板面积、箱体材料、传热管道参数等。
然后需要进行热水储罐的建模，计算罐体的材料、容积、热损失等。
接下来需要进行地源热泵的建模，包括压缩机、膨胀阀、换热器、管道等参数的计算。
太阳能系统与地源热泵系统联合供热太阳能系统与地源热泵系统联合供热的原则是；以地源热泵系统为主，太阳能系统为辅助热源，但在运行控制上要优先采用太阳能，并加以充分利用。
在供热运行模式下，北区试验区域采用的散热器采暖系统与办公区域采用的地面辐射采暖系统串联运行，以提高太阳能的利用率。
（一）太阳集热系统北区采用140m2平板型太阳集热器，采用太阳能与建筑一体化技术，使太阳集热器与建筑完美结合。
本示范工程将太阳集热器设置在建筑的南立面上，与玻璃幕墙融为一体，这样既丰富了建筑的立面效果，又起到了利用太阳能的作用。
北区冬季热负荷大于夏季冷负荷，可以采用太阳能辅助供热，解决地下的热量不平衡问题，提高地源热泵系统的运行效率。
在北区，太阳能除冬季与地源热泵系统联合供热外，其它季节，在不供热时，采用季节性蓄热技术将热量储存在蓄热水池中，供冬季采暖使用。
（二）联合供热方案比较太阳能系统与地源热泵系统联合供热的方式有两种：并联和串联方式。
并联方式示意图如图1所示：I型换热器图1太阳能系统与地源热泵系统并联供热方式串联方式示意图如图2所示：并联运行模式与串联运行模式相比，存在以下弊端：（1）当太阳能系统与地源热泵系统同时运行时，系统的循环水量为两者之和，太阳能系统能否直接供热，直接影响系统的循环水量，进而影响热泵机组的可靠性。
（2）在并联运行模式下，当T g温度低于50 C时，太阳能不能被直接利用，只能去加热土壤，提高热泵机组蒸发器侧的温度。
而在串联模式下，当T g温度低于50C，而高于40C时，可以与地源热泵机组串联运行，充分提高地源热泵机组的COP值。
基于串联运行模式的优点，本示范工程采用串联运行模式。
其运行策略为：在供暖初始时，由于采用了季节性蓄热的技术，同时，在室外温度较高的情况下，采暖负荷较小，此时, 经过太阳能加热后的供水温度T g较高，若温度高于50C,则利用太阳能直接采暖；若供水温度低于48C,并且高于40C,则太阳能采暖系统与地源热泵系统串联运行， 即经过太阳能加热后的水再经过地源热泵系统提升（达到 50C ）后，供给末端。
太阳能和地热能联合供热系统设计与优化太阳能和地热能是两种可再生能源，正在被广泛应用于供热系统的设计和优化中。
本文旨在探讨太阳能和地热能联合供热系统的设计原理、技术优势以及优化策略，并对其在实际工程中的应用进行分析和总结。
一、太阳能和地热能联合供热系统设计原理太阳能是指通过太阳能电池板将阳光转化为电能或热能的能源，而地热能则是指通过地热泵等设备将地下地热能转化为热能的能源。
太阳能和地热能在提供热能方面具有互补性，可以在不同的季节和气候条件下提供稳定的热能供应。
太阳能和地热能联合供热系统的设计原理包括以下几个方面：1. 太阳能电池板的选择和布置：太阳能电池板的选择应考虑到它的太阳能转换效率、耐用性和成本，合理布置电池板在设计空间范围内以最大化对太阳光的接收。
2. 地热能利用系统的设计：地热能利用系统主要包括地热泵、地下换热器和管道等设备，在设计时需要考虑地下热能的获取方式和传输方式，并合理利用地下热能资源。
3. 热能储存系统的设计：在太阳能和地热能联合供热系统中，热能储存系统具有重要作用。
可以利用水箱或石油气象和热能储存装置等方式储存多余的太阳能和地热能，以备不时之需。
二、太阳能和地热能联合供热系统的技术优势1. 能源可再生性：太阳能和地热能都属于可再生能源，不会对环境造成污染，并且在适当的条件下不受地域和季节的限制。
2. 抗风险性：太阳能和地热能联合供热系统由于利用了两种能源的互补特性，可以提供更加稳定和可靠的热能供应，减少了单一能源系统因自然灾害等原因导致的供热故障风险。
3. 经济性：太阳能和地热能联合供热系统在初期投资上可能会较高，但其后续运行成本较低，且随着技术的不断进步和规模化应用的推广，其经济性还将进一步提高。
三、太阳能和地热能联合供热系统的优化策略太阳能和地热能联合供热系统的优化主要包括以下几个方面：1. 多能源互补配置策略：在系统设计时，需要根据实际情况选择合适的太阳能电池板和地热能利用设备，并合理配置多能源互补模式，以最大化能源的利用效率。
专利名称：太阳能耦合地源热泵补热系统专利类型：实用新型专利
发明人：王国良,刘兵,刘泽康
申请号：CN202121965665.8
申请日：20210820
公开号：CN215637464U
公开日：
20220125
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了太阳能耦合地源热泵补热系统,包括太阳能集热单元、地源热泵机组和散热单元，太阳能集热单元包括太阳能集热器和蓄热水箱，二者连接成循环的闭合回路。
地源热泵机组包括地源热泵和埋设在地下的地埋管换热器，蓄热水箱、地源热泵和地埋管换热器连接成循环的闭合回路，于蓄热水箱和地源热泵相连的蓄热水箱回水管和地埋管换热器的供水管间并联有一根带控制阀一的转换管。
散热单元与地源热泵连接接成循环的闭合回路。
其中蓄热水箱呈上下的分体式结构。
该系统连接简单，可实现春、夏、秋跨季节对地下补热，实现地下土壤的热平衡，保证地源热泵机组在冬季采暖时运行稳定。
将箱体上下分离后，便于对蓄热水箱进行清洗。
申请人：河北博纳德能源科技有限公司
地址：052260 河北省石家庄市晋州市纺织工业园
国籍：CN
代理机构：石家庄开言知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：赵俊娇
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