农村户用光伏带动地源热泵空调系统简析

《农村户用光伏带动地源热泵空调系统简析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、实用农村户用光伏带动地源热泵空调系统简析目前在边远地区和经济不发达地区的农村，居民采暖问题迫切需要改善。解决农村的采暖问题应是新农村建设中能源问题的重要方向。在目前节能减排不允许建设燃煤锅炉的大背景下，地源热泵技术因其绿色环保、节能清洁、控制设备简单等优点是一个很好的解决方案，再利用太阳能光伏发电带动地源热泵工作，可以实现一次性安装，“零”运行费用的解决方案。一、技术简析可以考虑采用太阳能光伏带动土壤源热泵系统、太阳能光伏带动空气源热泵系统两个技术方案。太阳能光伏发电系统目前已经是成熟的发电技术，通过安装太阳能光伏板，配套逆变

2、器即可在晴天产生220V/380V电流，再配套蓄能装置可以实现夜间和阴雨天气的供电。地源热泵和空气源热泵目前也是成熟稳定的技术，所以从技术角度分析是可行的。屋顶光伏照片文档实用户用地源热泵示意图文档实用户用地源热泵照片二、投资和占地面积简析以100m2农户为例，终端冷负荷100w/m2，热负荷80w/m2。1)太阳能光伏带动土壤源热泵系统地源热泵的COP值大约为4，需要一台功率2.5kW土壤源热泵。太阳能光伏系统单千瓦造价大约10000-11000元（咨询保定英利，含组件、支架、电缆、逆变器等），1kW发电需要4块250w光伏

3、板（单晶硅），每块光伏板的尺寸为1650mm*990mm。2.5kW总造价约2.5万元，光伏板面积大约16.3m2。地源热泵系统单平米投资大约250-300元，100m2大约需要2.5万元。需要打2口120米深地热竖井，占地面积大约12m2。具体计算如下：1）计算地埋管换热器的最大换热量文档实用地埋管换热量分别是指夏季向土壤排放的热量和冬季从土壤中吸收的热量。根据如下公式计算土壤性换热器的换热量Q1’=Q1×（1+1/COP1）Q2’=Q2×（1-1/COP2）其中：Q1’：夏季向土壤排放的热量，kWQ1：夏季设计总冷负荷，k

4、WQ2’：冬季向土壤吸取的热量，kWQ2：冬季设计总热负荷，kWCOP1：设计工况下地源热泵机组的制冷系数COP2：设计工况下地源热泵机组的供热系数本方案总冷负荷为10kW，总热负荷为8kW；地源热泵机组的制冷系数COP1取5.5，供热系数COP2为4.2。Q1’=Q1×（1+1/COP1）=10×(1+1/5.5)=11.8kWQ2’=Q2×（1-1/COP2）=8×(1-1/4.2)=6.1kW即系统夏季最大总排热量为11.8kW，冬季最大总吸热量为6.1kW。2）竖井埋管管长单位管长换热量与地质结构成分有密切关系，而且各

5、地质层传热性能各有差异，在建立模型计算方面比较困难，而且也存在一定的误差，根据东营地区的工程经验来计算单位管长的换热量，即单位孔深排热量按55W/m，单位孔深吸热量按35W/m。（单位换热量可根据该项目岩土热响应测试后的实际情况调整）。文档实用按排热量计算地埋管的长度，计算公式如下：L1=Q1’×1000/W1L1：竖井总深度，mQ1’：换热器总排热量，kWW1：单位孔深排热量，w/m因此：竖井总深度：L1=Q1’×1000/W1=11.8×1000/55=214m按吸热量计算地埋管的长度，计算公式如下：L2=Q1’×1000

6、/W2L2：竖井总深度，mQ2’：换热器总吸热量，kWW2：单位孔深吸热量，w/m因此：竖井总深度：L2=Q2’×1000/W2=8×1000/35=110m采用按排热量计算结果作为埋管长度，多余部分热量用于制取热水，则竖井总深度L=214m。3）竖井数量常规竖井深度为120m左右。(如果地下有岩层或其他硬物，则需另外考虑)。计算竖井数目：N=L/H其中：L：竖井总深度，mN：竖井口数，个文档实用H：单口竖井深度，m本项目竖井深度H=120米，因此N=L/H=214/120=1.8，取整数为2口，则本项目室外地埋管总设计竖井数

7、为2口。4）竖井间距埋管孔径约为120mm-150mm，下管深度120m，立管采用DE25的HDPE高密度聚乙烯管单U管。根据工程经验，设计井间距为4m，既能满足换热的需求，又能节省埋管空间。地埋管采用垂直埋管，地埋管深度为120m，埋管井间距按4m计算，地埋管系统一般埋深1.5～2m以下，不影响地面的使用。竖井总占地面积S=3×4=12㎡2)太阳能光伏带动空气源热泵系统空气源热泵的COP值大约为3，需要一台功率3.3kW空气源热泵。太阳能光伏系统千瓦造价大约10000-11000元（咨询保定英利，含组件、支架、电缆、逆变器等

8、），1kW发电需要4块250w光伏板（单晶硅），每块光伏板的尺寸为1650mm*990mm。3.3kW总造价约3.3-3.6万元，光伏板面积大约21.6m2。空气源热泵系统单平米投资大约180-220元，100m2大约需要1.8-2.2万元，占地面积大约2m2。综上所述，采用