太陽(yáng)能系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)聯(lián)合供熱

1、太陽(yáng)能系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)聯(lián)合供熱太陽(yáng)能系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)聯(lián)合供熱的原則是；以地源熱泵系統(tǒng)為主，太陽(yáng)能系統(tǒng)為輔助熱源，但在運(yùn)行控制上要優(yōu)先采用太陽(yáng)能，并加以充分利用。在供熱運(yùn)行模式下，北區(qū)試驗(yàn)區(qū)域采用的散熱器采暖系統(tǒng)與辦公區(qū)域采用的地面輻射采暖系統(tǒng)串聯(lián)運(yùn)行，以提高太陽(yáng)能的利用率。（一）太陽(yáng)集熱系統(tǒng)北區(qū)采用140m2平板型太陽(yáng)集熱器，采用太陽(yáng)能與建筑一體化技術(shù)，使太陽(yáng)集熱器與建 筑完美結(jié)合。本示范工程將太陽(yáng)集熱器設(shè)置在建筑的南立面上，與玻璃幕墻融為一體，這樣既豐富了建筑的立面效果，又起到了利用太陽(yáng)能的作用。北區(qū)冬季熱負(fù)荷大于夏季冷負(fù)荷， 可以采用太陽(yáng)能輔助供熱，解決地下的熱量不平衡問(wèn)題，提高地源熱

2、泵系統(tǒng)的運(yùn)行效率。在北區(qū)，太陽(yáng)能除冬季與地源熱泵系統(tǒng)聯(lián)合供熱外，其它季節(jié)，在不供熱時(shí)，采用季節(jié)性蓄熱技術(shù)將熱量?jī)?chǔ)存在蓄熱水池中，供冬季采暖使用。（二）聯(lián)合供熱方案比較太陽(yáng)能系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)聯(lián)合供熱的方式有兩種：并聯(lián)和串聯(lián)方式。并聯(lián)方式示意圖如圖1所示：I型換熱器圖1太陽(yáng)能系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)并聯(lián)供熱方式串聯(lián)方式示意圖如圖2所示：并聯(lián)運(yùn)行模式與串聯(lián)運(yùn)行模式相比，存在以下弊端：（1） 當(dāng)太陽(yáng)能系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)的循環(huán)水量為兩者之和，太陽(yáng)能系統(tǒng)能否直接供熱，直接影響系統(tǒng)的循環(huán)水量，進(jìn)而影響熱泵機(jī)組的可靠性。（2）在并聯(lián)運(yùn)行模式下，當(dāng)Tg溫度低于50 C時(shí)，太陽(yáng)能不能被直接利用，只能去

3、加熱土壤，提高熱泵機(jī)組蒸發(fā)器側(cè)的溫度。而在串聯(lián)模式下，當(dāng)Tg溫度低于50C，而高于40C時(shí)，可以與地源熱泵機(jī)組串聯(lián)運(yùn)行，充分提高地源熱泵機(jī)組的COP值?；诖?lián)運(yùn)行模式的優(yōu)點(diǎn)， 本示范工程采用串聯(lián)運(yùn)行模式。 其運(yùn)行策略為：在供暖初始 時(shí)，由于采用了季節(jié)性蓄熱的技術(shù)， 同時(shí)，在室外溫度較高的情況下， 采暖負(fù)荷較小，此時(shí), 經(jīng)過(guò)太陽(yáng)能加熱后的供水溫度 Tg較高，若溫度高于50C,則利用太陽(yáng)能直接采暖； 若供水溫度低于48C,并且高于40C,則太陽(yáng)能采暖系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)串聯(lián)運(yùn)行，即經(jīng)過(guò)太陽(yáng)能加熱后的水再經(jīng)過(guò)地源熱泵系統(tǒng)提升（達(dá)到 50C）后，供給末端。若供水溫度低于 40C，并且 高于20C,則太

4、陽(yáng)能系統(tǒng)接入地源熱泵系統(tǒng)的地下?lián)Q熱器，加熱土壤的溫度，同時(shí)提高熱泵機(jī)組蒸發(fā)器側(cè)的進(jìn)水溫度，以提高熱泵機(jī)組的效率。若供水溫度低于20C,則太陽(yáng)能系統(tǒng)直 接接入熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器側(cè)。水箱板式換熱器風(fēng)機(jī)盤(pán)管TgI型換熱器水泵L圖2太陽(yáng)能系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)串聯(lián)供熱方式2冷凝器側(cè)進(jìn)、出水溫度（45/50 C） 定的情況下，不同的蒸發(fā)器進(jìn)水溫度對(duì)機(jī)組COP 值的影響，如圖3所示。o-11357101215172025蒸發(fā)器側(cè)溫度圖3蒸發(fā)器水溫度對(duì)機(jī)組COP值的影響圖冬季，在無(wú)太陽(yáng)能作為輔助熱源的情況下，地源熱泵系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行后，地源熱泵機(jī)組蒸發(fā)器側(cè)的溫度在0C左右，機(jī)組的COP值僅為2.5;而在有太陽(yáng)能作為輔

5、助熱源的情況下，地 源熱泵機(jī)組蒸發(fā)器側(cè)的溫度可以在20C以上，機(jī)組的COP值在4.5以上。由上可以看出，太陽(yáng)能系統(tǒng)和地源熱泵系統(tǒng)聯(lián)合運(yùn)行后，能極大地提高系統(tǒng)對(duì)可再生能源的利用率。蒸發(fā)器側(cè)進(jìn)、出水溫度（5/0 C） 一定的情況下，不同的冷凝器出水溫度對(duì)機(jī)組COP值的影響，如圖4所示6054 3 2 1迪48翊畐03035404550冷凝器側(cè)溫度圖4冷凝器出水溫度對(duì)機(jī)組 COP值的影響圖由上圖可以看出，當(dāng)冷凝器側(cè)出水溫度為40C，機(jī)組的COP值為4.1，當(dāng)冷凝器側(cè)出水溫度為60C,機(jī)組的COP值為2.6。若太陽(yáng)能地源熱泵系統(tǒng)與水溫要求較低的末端系統(tǒng)（如地板輻射采暖系統(tǒng)）配套使用，將能極大地提高系統(tǒng)

6、對(duì)可再生能源的利用率。4.2 太陽(yáng)能系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)聯(lián)合制冷南區(qū)夏季采用地源熱泵系統(tǒng)與太陽(yáng)能-溴化鋰制冷系統(tǒng)為辦公區(qū)域提供冷量。在過(guò)渡 季，僅采用太陽(yáng)能-溴化鋰制冷系統(tǒng)為辦公區(qū)域提供冷量。采用太陽(yáng)能一溴化鋰制冷系統(tǒng)時(shí)，需采用熱管真空管太陽(yáng)集熱器。本項(xiàng)目采用了250m2圖5所示:集熱器I V |十水泵水箱水泵溴化鋰機(jī)組丄AI-水泵儲(chǔ)冷/熱水箱水泵板式換熱器接地源熱泵系統(tǒng)接地源熱泵系統(tǒng)集熱器，設(shè)置在平屋頂上。太陽(yáng)能-溴化鋰制冷技術(shù)的示意圖如圖3所示。其運(yùn)行的原理如在制冷工況下，地源熱泵系統(tǒng)與太陽(yáng)能-溴化鋰制冷系統(tǒng)交替運(yùn)行，冷卻系統(tǒng)均采用土壤U型地埋管換熱器。根據(jù)蓄冷/熱水箱中的溫度判斷地源熱泵系統(tǒng)與太陽(yáng)能-溴化鋰制冷系 統(tǒng)的啟停。當(dāng)蓄冷/熱水箱中的溫度低于設(shè)計(jì)值時(shí)，太陽(yáng)能一溴化鋰制冷系統(tǒng)運(yùn)行，地源熱 泵系統(tǒng)停止；當(dāng)蓄冷 /熱水箱中的溫度高于設(shè)計(jì)值時(shí)，地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行，太陽(yáng)能溴化鋰 制冷系統(tǒng)停止。5. 結(jié)論 太陽(yáng)能、地?zé)崮茏鳛榭稍偕茉矗诮ㄖI(lǐng)域的能源利用中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用