太阳能﹢地源热泵联合供热供冷工程实例分析.pdf

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1、2Q!垒生箜!翅i璺箜!!Q塑l江酉建挝煎王撞苤太阳能+地源热泵联合供热●张向峰蠢厦门庐山实业发展有限公司，福建厦门361000摘要：太阳能+地源热泵联合供热供冷系统是利用太阳能和地热能等低位能源同时采暖、空调和生活热水供应的系统，非常适合在我国广大冬冷夏热地区使用。该系统初投资大、受地质和场地条件、土壤热平衡等因素的制约，需要在方案选择和确定时给予充分考虑。关键词：太阳能地源热泵系统节能分析注意问题引言我国采暖、空调、生活热水的能耗占建筑能耗比例在50％以上，并随人们生活水平提高这一比例呈上升趋势。太阳能和

2、地热能都是取之不尽用之不竭、优质洁净的可再生能源，充分利用太阳能和地热能是降低建筑能耗、缓解能源紧张、改善环境质量的一条重要途径。2011年笔者参与了江西南昌XX硬质合金工具厂区的建设，在高管别墅区利用太阳能+地源热泵联合供热供冷系统(以下简称：系统)实现地板辐射采暖、生活热水和中央空调的一体化供应，并且相比传统供热供冷方式节约能耗40～65％，在满足了住户对生活舒适度要求的同时，又明显节约能耗和运行成本，经济效益和社会效益非常明显。本文结合该工程实例，对系统的节能效果、实际应用中需注意问题等方面进行分析，以

3、期为同类项目提供参考。1项目概况别墅区由4栋联排别墅组成，总建筑面积960M2，总采暖空调面积630M2，每栋别墅分上下两层，3间卧室、I问书房、i间保姆房和上下层客厅需要采暖和空调，3个卫生间和1间厨房需要常年供应热水。冬季采暖负荷36．5KW，夏季空调负荷48．4KW，生活热水用量1920L／天，冬季采暖时间1890h，夏季空调时间2400h。项目利用系统实现了采暖、空调、热水的三合一供应。系统主要由三部分组成：太阳能集热子系统，地源热泵子系统，冷热水管线及换热装置，见下图。太阳毹+地源热泵联合供冷供热原

4、理国供冷工程实例分析冬季，天气晴好、光照充足时，采暖和生活热水由太阳能和地源热泵联合供应，遇到长期雨雪天气时，则由地源热泵承担供热任务。在系统由冬季转换为夏季工况之前的过渡季节，热泵是作为着太阳能的备用热源，随着太阳辐射强度逐渐增强，太阳能制热能力增强，热泵制热的工作时间和启动次数逐渐减少。进入夏季工况，空调系统由地源热泵供冷，生活热水仍由太阳能集热系统制备，夏季如遇长期阴雨天，太阳能集热不能满足生活热水供应时，在生活热水箱设电辅助加热器补热。从冬季采暖开始起，热泵转为制热，连同太阳能共同承担采暖和生活热水的

5、供热。热泵机组通过四通阀转向切换和冷热水循环管路上的电动阀门的关闭实现冬、夏季工况的转换。项目所在地浅层土壤是以红土、砂粉土为主的软土，土壤比较潮湿，地下水位较高，非常适合于土壤源热泵系统的应用。利用别墅区绿化带作为地埋管打井布管场地，采用垂直单u形管并联布置。夏季空调冷负荷为48．4KW，冬季采暖和生活热水热负荷合计为51．4KW，选用2台WPWEl00地源热泵机组，单台制冷量24．9KW，制热量34．3KW。冬季大部分时间太阳能和一台热泵机组即可生活热水和采暖供热需求。系统设一10M3储热水箱，并在水箱高

6、度方向产生不同的温度分区，水箱下部水温较低，与太阳能集热器相连以提高集热效率，中部水温适合于采暖，与采暖供回水管相连，上部水温最高，连接生活热水箱的换热器。2系统节能及经济效益分析经过测算，系统在初投资、能耗、运行费用等方面与其他供热供冷方式统计和对比情况参见下表：系统相比其他常规供冷供热方式初期一次性投资较大，是分体冷暖空调+电热水器方式的2．1倍，是户式空气能中央冷暖空调+电热水器方式的1．15倍。但年用电量仅是分体冷暖空调+电热水器方式的34．4％，是户式空气能中央冷暖空调+电热水器方式的57．8％，节

7、电效果非常明显。3系统在实际应用中应注意的问题系统具有节能、环保的优势，但同时也受到初投资高、对地质和场地要求高、室内管线多等诸多因素制约，需要在系统方案确定时予以充分考虑，确保系统高效运行。3．1系统和建筑的一体化设计系统应和建筑设计紧密配合，无论是设备机房设置、室内外管线布置，还是在冷热负荷计算、自控设计都应该和建筑、结构、水电等专业统筹考虑、一体化设计。建筑方案在设计时没有考虑系统的应用，或者系统在设计时考虑不周，建筑物在投入使用后再进行加装或改造，不仅会使建筑构造受到破坏，影响建筑物的正常使用和增加建

8、筑物维护使用费用，同时也会使系统的使用效果和节能效果大打折扣。。＼参嚣采暖夏季空调耗电量(空冬季采暖耗电量(采全年太日{能&电热水器15年运行＼空调初投资凋期150火，每天12h，瑷期105天，每天16h，耗电(365火，太剐能每全年年电费(：￡：业年维年总期静态总系统＼1jii积})i充同时系数50％，满负同时系数80％，满负犬6小时。电热水器每天耗电量用电0．75元保赞／运行费用，万＼(M2：荷