太阳能和地源热泵相结合采暖系统应用探究

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1、太阳能和地源热泵相结合采暖系统应用探究　　摘要：本文介绍了目前太阳能与地源热泵相结合的采暖系统的研究和发展状况，针对不同地区所采用的不同的结合方式，强调太阳能与地源热泵相结合的巨大优势和节能潜力，期望这种采暖系统能够取得长足发展。关键词：太阳能地源热泵采暖中图分类号：TK511文献标识码：A文章编号：一，太阳能地板辐射采暖系统的优势和局限地板辐射采暖是我国上世纪六十年代开始研究，本世纪初开始迅速发展的采暖系统。地板辐射采暖相较传统的散热器采暖，其主要优点如下：(1)在地面热辐射作用下，直接补偿了辐射负荷，围护结构内表面和室内其它物体表面温度，都比对流采暖高，

2、人体的辐射散热相应减少，人的实际感觉（实感温度）比对流采暖时舒适得多。(2)室内竖向温度梯度很小，“下热上凉”，人的感觉舒适，且降低围护结构上部热损耗，室内计算温度可比对流采暖低2℃，室内相对湿度优于对流采暖15(3)由于地板、外墙、内隔墙和顶棚等建筑构件均有较好的蓄热功能，不但使采暖峰值负荷降低，且使采暖系统的热稳定性大为提高。(4)这种采暖方式是以辐射传热为主，辐射和对流两种传热方式的综合作用，从而有效提高了热能利用水平。大量工程实践证明，其能耗比传统对流采暖降低可达15%左右。不但节能效果显著，而且初投资和运行费均相应降低。(5)室内空气流速很低，不会

3、出现对流采暖由于空气对流强度高导致的尘埃飞扬，也不会出现对流采暖散热器背后墙面“熏黑”的污染现象。(6)节省了对流采暖散热器占用的室内有效建筑空间。(7)其供水温度为40~60℃热水，这种低温热媒的应用，对采暖供热实现节能减排，具有重要意义。首先，当热水供热管网，为降低热媒输送能耗而加大供回水温差时，采用地板辐射采暖可以使热网回水温度降得更低，提高热网能源利用率。同时又可使热网末端区域供热效果更易于保障。其次，40~60℃的水温正好是地埋管地源热泵和太阳能集热系统所能提供的温度范围，正因为如此，地源热泵地板辐射采暖系统和太阳能地板辐射采暖系统已获得不少的应用

4、，并取得了一定的经验。太阳能与其他常规能源相比，具有独特的优势，它表现在：15(1)数量巨大。太阳向宇宙空间辐射的能量为3.8×1023，其中约1.7×1014投向地球。这部分辐射能被大气分子和尘粒反射回宇宙空间的约占30%，被大气吸收的约占23%，剩下的约占47%的约8.1×1013到达地球表面，其中陆地所得的太阳辐射能大约为1.7×1013。这巨大能量，被植物吸收的仅占0.015%，被人们利用作为燃料和食物的仅占0.002%，已利用的所占比例微乎其微。可见，开发利用太阳能的潜力相当大。(2)普遍性。太阳能不像其它能源那样具有分布的偏集性。世界不少国家因为

5、能源分布的不平衡性不得不花去庞大的输电设备和交通费用。而太阳能处处都可以就地利用，具有很大的优越性。(3)时间长久。天文学的研究结果认为，太阳系已经存在了50亿年左右。太阳的能源是在太阳内部的高温和高压条件下进行的四个氢原子核聚变成一个氦原子的热核反应。根据目前太阳辐射的总功率及太阳上总的氢的含量进行估算，尚可维持一千亿年之久。对于人类存在的年代来说，确实可以认为是“取之不尽，用之不竭”的。(4)洁净安全。太阳能素有“洁净能源”和“安全能源”之称。它不仅毫无污染，远比常规能源清洁，也毫无危险。太阳能资源虽然具有上述几方面常规能源无可比拟的优点，但也存在着缺点

6、和问题，主要有以下几点：15(1)分散性。达到地球表面的太阳辐射能的总量尽管很大，但是能量密度却很低。平均来说，北回归线附近夏天晴天中午的太阳辐射强度最大，约为1.1~1.2KW/m2，冬季大约只有一半，而阴天大约只有其1/5左右。(2)不稳定性。由于昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及阴晴云雨等随机因素的影响，太阳辐射既是间断的又是很不稳定的。(3)效率低和成本高。就太阳能利用的目前发展水平来说，有些方面虽然理论上是可行的，技术上也是成熟的。但是因为效率普遍较低，成本普遍较高，所以经济性较差。在今后相当长一段时期内，太阳能利用的进一步发展，特

7、别是大规模的推广使用，主要受经济性的制约。太阳能资源的缺点和问题，造成了太阳能地板辐射采暖系统应用的局限性。太阳能充足的夏季不需要采暖，而冬季需要采暖的时候太阳辐射强度只剩下夏季的一半。就好像一个人，青壮年的时候不需要出力，等到需要出力的时候他已年迈，力不从心。根据某论文分析，以济南市某五层住宅为例，建筑耗热量指标为20.2W/m2，则整个采暖季有效太阳辐射量仅能补偿采暖总能耗的47%，在有些天气太阳能保证率低于20%。增加太阳能集热器的面积可以节省常规能源的消耗，满足采暖热负荷的要求，但是这会大幅增加初投资，让开发商和业主无法接受。为了保证太阳能地板辐射采

8、暖系统的持续运行，必须有其它辅助的热源作为保障。二，