太陽能系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)

太陽能系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)能源和環(huán)境是影響國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)進(jìn)展的關(guān)鍵因素，能源供應(yīng)形勢直接關(guān)系到國家的安全和社會穩(wěn)定。建筑領(lǐng)域消費(fèi)的能源，主要是煤炭、石油和自然?氣等石化能源。這些能源，資源有限，不行再生，終究要枯竭，而且傳統(tǒng)能源會對環(huán)境造成嚴(yán)峻的污染。我國人口眾多，人均資源占有量低于世界平均水平，與經(jīng)濟(jì)進(jìn)展和人民生活消費(fèi)的需求相比，能源供應(yīng)的缺口很大，而且能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)不合理，以煤為主的能源供應(yīng)造成了嚴(yán)峻的大氣污染和溫室氣體排放，我國目前的CO2排放量居世界其次位。我國是“京都議定書”的簽約國，目前的這種能源消費(fèi)方式，已受到國際社會的高度關(guān)注，加大了我們愛護(hù)環(huán)境和轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長模式的壓力。因此，節(jié)省能源和開發(fā)利用清潔、可再生能源的任務(wù)非常緊迫。

由于能源問題對國家安全和經(jīng)濟(jì)進(jìn)展所起的重要作用，中央提出了建設(shè)節(jié)能省地型住宅的政策方針，因此，可再生能源在建筑中的應(yīng)用是建筑業(yè)技術(shù)進(jìn)步和行業(yè)進(jìn)展的需要。隨著2023年1月《可再生能源法》的正式頒布與實(shí)施，太陽能、地?zé)崮茉诮ㄖ袠I(yè)中的應(yīng)用越來越受到人們的重視。

地源熱泵技術(shù)是可再生能源應(yīng)用的主要應(yīng)用方向之一，即利用淺層地?zé)崮苜Y源進(jìn)行供熱與空調(diào)，具有良好的節(jié)能與環(huán)境效益，近年來在國內(nèi)得到了日益廣泛的應(yīng)用。隨著《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》的實(shí)施，地源熱泵系統(tǒng)工程的市場更加規(guī)范化，能更好的發(fā)揮其節(jié)能、環(huán)保效益。但地源熱泵系統(tǒng)存在土壤溫度場的恢復(fù)問題，即隨著地源熱泵系統(tǒng)連續(xù)長期的運(yùn)行，會從地下過多的取熱或過多的散熱，造成地下溫度場的波動，降低機(jī)組的COP值，增加系統(tǒng)的能耗。

太陽能技術(shù)也是可再生能源應(yīng)用的主要應(yīng)用方向之一。北京屬于太陽能資源比較豐富的區(qū)域，太陽能年輻射總量在5600MJ/m2～6000MJ/m2，年日照時數(shù)在2600小時～3000小時，所以太陽能技術(shù)在北京有很好的進(jìn)展前景，并且太陽能在建筑中的應(yīng)用是現(xiàn)階段太陽能應(yīng)用中最具有進(jìn)展?jié)摿Φ念I(lǐng)域。太陽能是永不枯竭的清潔能源，量大，資源豐富，綠色環(huán)保。但太陽能也具有一些缺點(diǎn)：（1）太陽能的能流密度低。雖然到達(dá)地球表面的太陽能有102000TW，但即使在太陽能資源較豐富的沙漠地區(qū)，考慮到太陽集熱系統(tǒng)的效率和熱損失，每平米集熱器面積實(shí)際采集到的年平均太陽能輻射照度不到100W，而且它因地而異，因時而變。（2）太陽能具有間歇性和不行靠性。太陽能的輻照度受氣候條件等各種因素的影響不能維持常量，假如遇上連續(xù)的陰雨天氣太陽能的供應(yīng)就會中斷。此外，太陽能是一種輻射能，具有即時性，太陽能自身不易儲存，必需即時轉(zhuǎn)換成其它形式能量才能利用和儲存。

地源熱泵技術(shù)和太陽能技術(shù)自身存在的這些局限性，假如兩種能源能夠聯(lián)合使用，這樣能相互彌補(bǔ)自身的不足，提高資源利用率。

太陽能－地源熱泵技術(shù)應(yīng)用的條件

應(yīng)用太陽能－地源熱泵技術(shù)的原則：

（1）在經(jīng)濟(jì)許可的前提下最大限度地利用太陽能。太陽能是完全免費(fèi)的，在利用過程中，僅消耗水泵能耗，運(yùn)行費(fèi)用最低，所以在經(jīng)濟(jì)許可的狀況下，盡可能增大太陽集熱器的面積，以提高太陽能的利用率。

（2）太陽能－地源熱泵技術(shù)相宜供全年生活熱水、冬季供暖、夏季制冷的全年綜合利用。在實(shí)際工程中，采納新能源后，系統(tǒng)初投資較高，尤其是對太陽集熱器，全部是增量成本，最好能全年綜合利用。例如：太陽集熱器冬季供熱、夏季制冷，在過渡季，不設(shè)空調(diào)時，太陽能除供應(yīng)生活熱水外，將多余的熱量儲存起來，供冬季供熱。這樣的做法既可以做到太陽能的綜合利用，又可以避開太陽集熱器的空曬，增加了太陽集熱器的壽命。

（3）新能源利用的前提是必需采納節(jié)能建筑，以降低系統(tǒng)的初投資。太陽能的能流密度較低，太陽集熱系統(tǒng)的價格在目前仍舊偏高；地源熱泵系統(tǒng)與常規(guī)系統(tǒng)相比，初投資也較高。為了盡可能削減系統(tǒng)的初投資，必需保證建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)符合節(jié)能規(guī)范的要求，以降低供暖、空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷需求。

（4）與供水溫度要求低的末端系統(tǒng)配套使用。目前高溫型的地源熱泵機(jī)組COP值較低，對于常規(guī)地源熱泵機(jī)