太阳能、热泵系统

高原地区太阳能-空气源热泵复合供暖系统的研发及应用项目方案一、项目名称高原地区太阳能-空气源热泵复合供暖系统的研发及应用二、项目实施内容高原寒冷地区具有海拔高、气温低、冬季严寒漫长等特点，但高原寒冷地区的太阳辐射较强，日照时间较长，具有丰富的太阳能资源。

但太阳能资源具有不稳定性，太阳能供暖系统需要设置辅助热源来保证供暖的连续性，本项目展开对太阳能-空气源热泵复合供暖系统的设计及应用研究，通过太阳能作为供暖系统的主要热源来解决拉萨地区冬季供暖问题，从而缓解能源危机、减轻环境污染，保护西藏地区绿水青山。

项目主要研究内容如下：1、本项目以拉萨地区的某办公建筑为模型，采用建筑能耗模拟软件DeST对以拉萨市为代表的高海拔寒冷地区特殊气候条件的建筑负荷特性进行研究，得出室外温湿度、太阳辐射强度以及建筑逐时冷热负荷等。

2、建立太阳能-空气源热泵复合供暖系统各部件的数学模型，对系统设备进行设计和选型，根据其数学模型利用TRNSYS软件建立系统仿真模型，并对系统运行特性进行模拟和分析，对系统的太阳能有效集热量、太阳能集热效率、太阳能保证率、蓄热水箱温度、循环泵启停和热泵COP等参数进行深入研究，并根据现场实测数据对系统可靠性进行验证。

同时根据太阳能-空气源热泵复合供暖系统的设备选型的计算公式，并对设计工况下的设备进行选型。

3、利用正交试验法，针对不同末端温度，以太阳能保证率和费用年值为评价指标，对系统太阳能集热器面积、集热器倾角和蓄热水箱容积进行优化分析。

根据优化后的设计参数，将居住建筑和办公建筑进行对比分析，提出了太阳能-空气源热泵双水箱供暖系统。

4、在居住建筑的基础上，从太阳能保证率和费用年值等方面对太阳能-空气源热泵单水箱和双水箱系统进行对比，分析双水箱系统在居住建筑供暖方面的优势和应用价值。

三、项目完成指标本项目针对高原地区太阳能-空气源热泵复合供暖系统的应用方案分别建立太阳能集热器、蓄热水箱、空气源热泵、末端及循环水泵和控制系统的数学模型（各组件建立数学模型）；根据建立的太阳能+空气源热泵复合供暖系统的主要组件的数学模型，通过TRNSYS 软件对系统进行仿真模拟；并对太阳能集热器的面积，水箱容积，热泵功率以及循环水泵进行计算和设备选型。

太阳能+Solar energy +摘要：本文以保定农村地区“太阳能+空气源热泵”采暖系统示范点为案例，介绍一种将太阳能技术和空气能技术有机结合在一起、利用空气源热泵与之联合运行、辅助供暖的采暖技术实施方案。

系统分析了其设计方案、技术参数、经济效益、技术优势等特点，为北方农村推广“太阳能+空气源热泵”采暖提供了参考。

关键词：农村；太阳能；空气源热泵；采暖1 前言目前，我国北方地区清洁采暖比例较低，特别是部分农村地区冬季大量使用散烧煤采暖，污染物排放量大，已成为我国北方地区冬季雾霾的重要原因之一。

《北方地区冬季清洁采暖规划（2017-2021年）》明确提出：“农村地区应优先利用地热、生物质、太阳能等多种清洁能源供暖，有条件的发展天然气或电供暖，适当利用集中供暖延伸覆盖。

2019年，清洁采暖率达到20%以上；2021年，清洁采暖率达到40%以上”[1]。

在诸多采暖方式中，太阳能采暖技术是最为绿色、清洁的采暖方式。

太阳能采暖系统是指以太阳能作为供暖系统的热源，利用太阳能集热器将太阳能辐射能转换成热能，供给建筑物冬季供暖和全年其他用热的系统。

在我国北方农村地区大力推广太阳能采暖系统成为优选。

但是太阳能受昼夜、季节、纬度和海拔高度等自然条件限制和阴雨天气等随机因素影响较大，而且太阳能热流密度低，因此若要实现较高的采暖保证率，所需太阳能集热面积及储热容量均较大。

结合农村居住建筑的实际需求和经济条件，从控制成本、便于推广的角度来看，太阳能与其他可再生能源相结合，是降低采暖系统生命周期费用的有效途径。

[2-4]本文以保定某地“太阳能+空气源热泵”采暖系统试点为案例，对其系统设计、运行效益、技术特点等进行了研究分析。

2 项目概况河北省印发了《河北省农村地区太阳能取暖试点实施方案》，并确定石家庄市、阜平县要先行试点示范。

“太阳能+空气源热泵”采暖系统试点位于河北省保定市阜平县某农村居民住宅。

阜平县气候为大陆性季风气候，暖温带半湿润地区，冬季寒冷、干燥、少雪，年均气温为12.6℃。

太阳能和空气源热泵联合供热系统合用储热水箱容积的探讨作者：谭春来源：《房地产导刊》2014年第07期【摘要】通过攀西地区的工程实例，对太阳能加热系统和空气源热泵联合制热系统合用储热水箱有效容积的设置进行了探讨，并得出结论。

【关键词】太阳能空气源热泵储热水箱1.1太阳能和空气源热泵联合制热系统为响应国家节能减排，发展清洁能源的号召，减少雾霾的产生,当在太阳能资源比较丰富的地方应设置太阳能热水系统。

攀西（攀枝花和西昌）地区贴近云南，日照充足，晴天居多，属于冬暖夏热的区域，非常适合太阳能和空气源热泵的设置。

《建筑给水排水规范》GB50015-2003(以下简称建水规范) [3]对于太阳能加热系统和空气源热泵热水供应系统储热水箱有效容积都有特定公式可查。

但对于某些中小型建筑，为节省投资，太阳能和空气源热泵通常合用一个储热水箱。

建水规范对于这种合用水箱的容积没有一个特定标准。

下面以一个工程实例对此进行分析。

2.1工程实例某宾馆位于西昌市，设计床位m=350人，时变化系数内插法计算得Kh=3.2，热水定额取qr=140L/人•日。

用水时间T=24小时，采用太阳能和空气源热泵系统联合供热。

宾馆设计热水日用水量： =49m3/d宾馆设计热水最大小时用水量 =6.53m3/h2.1.1通过太阳能系统计算储热水箱：公式1式中：Ajz——直接加热集热器总面积(m2)；qrd——设计日用热水量（L/d），以140L/人•日计C——水的比热容，C=4.187（kJ/kg. ℃）；ρr——热水的密度，取ρr=0.9832kg/L；tr——热水温度（℃），tr=60℃；t1——冷水温度（℃），四川地区t1=7℃；Jt——集热器采光面上年平均日太阳辐照量(kJ/m2.d)，参照昆明地区Jt=15551kJ/m2.d；f——太阳能保证率，取f =50%；ηj——集热器年平均集热效率，取ηj =50% ；η1——贮水箱和管路的热损失率，取η1 =20%；代入数据可得，Ajz为859.3m2，太阳能水箱集热系统储热水箱有效容积公式2式中Vr——储热水箱容积（L）qrjd——单位采光面积平均日的产热水量（L/m2.d），直接供水系统qrjd=40～100L/m2.d，根据我国太阳能资源分区及分区特征，攀西地区属于太阳能条件资源一般地区，取60 L/m2.d。

太阳能供热采暖技术现状与发展摘要：面对中国日益紧张的环境问题，中国逐步加大了新清洁能源的开发和应用。

太阳能水源热泵系统是一种新型高效节能环保系统。

太阳能与热泵联合供暖可以发挥各自的优势，弥补单一供暖形式的不足，提高供暖的稳定性和系统运行性能。

鉴于此，本文对太阳能水源热泵系统的工作原理和具体应用进行了研究，以供参考。

关键词：太阳能水源热泵；工作原理；应用方法1太阳能热泵供暖技术概述太阳能热泵供热技术实际上是太阳能技术与热泵供热技术的有机结合。

通过综合利用太阳能、浅层地能等可再生能源，调节建筑内部温度，智能控制建筑供暖系统。

1.1工作原理太阳能热泵供热技术的工作原理有其独特的亮点，即综合利用太阳能和浅层地能实现全天候供热。

根据太阳能集热器与热泵蒸发器的连接方式，太阳能热泵供暖系统分为直接膨胀式和非直接膨胀式。

直接膨胀式太阳能热泵供暖系统中的太阳能集热器直接与热泵蒸发器连接，而非直接膨胀式太阳能热泵供暖系统通过介质将太阳能集热器与热泵蒸发器连接。

工作原理：太阳能集热器吸收热量，热泵蒸发器从集热器中提取热量并加热以加热或制备热水。

在正常天气条件下，启动太阳能收集器可以收集热能并使用太阳能加热或制备热水。

如果是阴天或下雨天，可以使用浅层地面能源作为太阳能的补充，这也可以确保建筑供暖或热水制备的可持续性。

1.2结构设计太阳能热泵供热系统主要包括三个部分：太阳能供热总成、地能运行转换总成和风机盘管供能总成。

系统采用模块化结构，可扩展性强，灵活性高，维护简单方便，维护不影响正常运行。

1.3工艺流程太阳能热泵供暖系统的整个运行过程采用智能控制技术，自动控制系统的运行基本上不需要人工操作。

在日照较少且无法满足太阳能集热器热能需求的天气条件下，系统自动启动热泵系统，通过地面能源补充太阳能。

在太阳能充足的情况下，自动关闭热泵系统。

通过智能控制装置对整个系统的工艺流程进行控制，节能效果良好。

1.4技术特征太阳能热泵供暖的技术特点包括：① 太阳能集热器结构简单，即使在非常寒冷的地区也可以使用平板集热器。