太陽能_空氣雙熱源熱泵中央熱水系統(tǒng)

1、 建筑新能源The New Energy Resource in Buildings課題研究背景近幾屆奧運會都把太陽能熱水作為場館建設和奧運村熱水供應的一個環(huán)保亮點，特別是年悉尼奧運會的奧運村成功地應用了太陽能熱水系統(tǒng)。我國提出把年奧運會辦成綠色奧運的一個主要內容是以上的熱水由太陽能提供，這是歷屆奧運會上都未達到的高度。由于太陽能供熱水受天氣影響，如何使熱水供應的保證率達到，在經(jīng)濟上又不因太陽能集熱器面積過大而過多地增加初始投資，如何使太陽能集熱器和奧運村及奧運場館的建筑結合符合建筑師的要求，目前國內尚未有現(xiàn)成的案例。本系統(tǒng)針對年北京奧運會的熱水加熱能源要來自太陽能的要求，首次提出太陽能空氣雙

2、熱源熱泵中央熱水系統(tǒng)的解決方案，以太陽能直接輻射能量和空氣中所儲存的太陽能為主要熱源，輔以少量的電能驅動雙熱源熱泵，一方面減少了太陽能熱水系統(tǒng)的總投資，另一方面，解決了陰雨天氣及冬季環(huán)境溫度較低太陽能資源不足時熱水供應保證率，做到全年、全天候供應熱水。研究成果概述太陽能空氣雙熱源熱泵中央熱水系統(tǒng)課題主要包括以下兩個方面的研究成果。太陽能集熱器太陽能集熱器采用國際先進的可水平放置的高效直流式太陽能真空管，管內走防凍液，冬天不怕凍。產(chǎn)品由北京歐科能太陽能技術有限公司研制，具有以下優(yōu)點：（）熱效高、承壓能力強；（）可以水平任意角度放置，不受建筑物條件的影響，能夠和建筑有機的結合；（）工作介質可采用防

3、凍液，抗嚴寒、不結冰、適合北方高寒地區(qū)，可以滿足系統(tǒng)冬季供暖夏季制冷的要求。集熱器布置在新館南側原訓練館的平屋頂上，采光面積共，分組集熱器模塊，每個集熱器模塊由根的集熱管組成。集熱片的安裝傾角在度左右，比北京的緯太陽能空氣雙熱源熱泵中央熱水系統(tǒng)在太陽能與熱泵結合方面做了很好的嘗試，系統(tǒng)可有效解決北方寒冷地區(qū)太陽能全年穩(wěn)定供熱水問題。本項目的實施將為綠色奧運工程起到積極的示范和推廣作用。太陽能空氣雙熱源熱泵中央熱水系統(tǒng)中國科學院廣州能源研究所馬偉斌龔宇烈The New Energy Resource in Buildings 度略大。整個集熱器為超輕結構，每平方米荷重小于公斤，圖為直流真空管太陽

4、能集熱器陣列。太陽能空氣雙熱源熱泵機組太陽能空氣雙熱源熱泵機組的制熱量為，是由北京中科能集團公司研制成功的高效節(jié)能設備。具有如下特點：將太陽能與熱泵系統(tǒng)結合，提高機組效率；充分利用太陽能，節(jié)約運行電費，經(jīng)濟實用；突破普通風冷熱泵的局限，機組在環(huán)境溫度以下仍能高效工作；有效改善壓縮機工作條件，延長設備使用壽命；全自動智能控制，設備運行安全、可靠、高效。該熱泵機組針對北京地區(qū)冬冷夏熱的氣候條件，將風冷熱泵技術和太陽能熱水技術有機結合，突破了風冷熱泵系統(tǒng)低溫環(huán)境下運行效率低或無法運行的缺陷，充分利用太陽能和空氣能等綠色新能源，可以全年提供生活熱水，充分滿足體育館的使用的需求。圖為太陽能空氣雙熱源熱泵

5、機組。系統(tǒng)工作原理系統(tǒng)工作模式分為以下三種工況狀態(tài)：工況一太陽能充足時，太陽能熱水經(jīng)換熱器加熱熱水箱，水箱水溫滿足使用要求后，太陽能熱水對游泳池加熱，如圖所示。工況二太陽能不足時，低溫太陽能熱水進入雙熱源熱泵機組輔助熱泵工作，熱泵機組直接對熱水箱加熱。當水箱水溫滿足使用要求后，熱泵機組出水對游泳池加熱，如圖所示。工況三沒有太陽能時，空氣源熱泵直接對熱水箱加熱，當水箱水溫滿足使用要求后，熱泵機組出水對游泳池加熱，如圖所示。成果轉化前景太陽能熱水器在國內已經(jīng)相當普及，然而無論在南方還是在北方，推廣應用都會存在一定的問題。在南方，由于梅雨季節(jié)較多，而真正有太陽的時候往往是不需要熱水的時候，因此老百姓

6、常傳出“太陽能無能”這樣的話語。而在北方，由于冬、春季節(jié)太陽輻射強度小，氣溫較低，散熱量大，單獨依靠太陽能熱水器不能滿足熱水需求，在冬季或陰雨時間多數(shù)以電加熱、燃油、燃氣輔助加熱來彌補冬季熱水需求?？諝庠礋岜迷诒狈酱嬖谥瑯拥膯栴}，氣溫較低的季節(jié)空氣源熱泵效率較低，且存在結霜等問題，在環(huán)境溫度低于時熱泵已經(jīng)不能運行，目前多數(shù)也是以電加熱、燃油、燃氣輔助加熱來彌補冬季熱水需求。雖然氣溫較低的季節(jié)太陽能集熱器不能滿足生活用水需要，但水溫較室外空氣要高，仍有一定的利用價值。太陽能與熱泵結合則彌補了兩者的不足。熱泵以太陽能熱水作為低溫熱源從中吸收熱量，效率大大提高，節(jié)約運行費用，太陽能集熱器也得到了充

7、分利用。本項目提出的以太陽能空氣源雙熱源熱泵機組作為全年有效提供熱水的解決方案，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下三個方面：第一，首次將太陽能與熱泵結合解決了太陽能與熱泵冬季不能滿足熱水需要的問題，全天候運行，充分利用太陽能資源，節(jié)約運行費用，具有較高的社會和經(jīng)濟效益。第二，系統(tǒng)采用直流式真空管太陽能集熱器，熱效率高、承壓能力強，可以水平任意角度放置，不受建筑物條件的影響，能夠和建筑有機的結合。工作介質采用防凍液，抗嚴寒、不結冰、適合北方高寒地區(qū)，可以滿足系統(tǒng)冬季供暖和夏季制冷的要求，具有顯著的經(jīng)濟價值和社會效益。第三，系統(tǒng)采用雙熱源熱泵機組，該熱泵機組針對北方地區(qū)冬冷夏熱的氣候條件，將風冷熱泵技術和太陽能熱水技術有機結合，突破了風冷熱泵系統(tǒng)低溫環(huán)境下運行效率低或無法運行的缺陷，充分利用太陽能和空氣能等綠色能源，可以全年提供生活熱水，充分滿足體育館的使用的需求，達到國內先進水平。本項目的兩項研究成果目前已具備產(chǎn)