太阳能与空气源热泵互补的应用案例

0简介

在能源危机和环境污染的双重压力下，太阳能已逐渐成为可再生能源中最引人注目的，研究最多，开发最广泛的清洁能源. 在太阳能技术的研究与利用中，太阳能热水系统是太阳能利用中最成熟，最经济的利用方法，也是最具竞争力的绿色能源技术. 近年来，国家和地方政府颁布了相应的政策法规，以鼓励或规定在建筑物中优先使用太阳能热水系统. 空气源热泵技术也是一种很好的节能加热技术. 它使用少量的高级电能作为驱动能，以从低温热源空气中有效吸收低级热能，并将其传递到高温热源中，从而达到加热目的. 人们可以访问

对生活热水的需求日益增加，具有间歇特性的太阳能很难满足全天候取暖的需求. 为了解决这个问题，将空气源热泵技术与太阳能利用相结合无疑是一个很好的方法.

1空气源热泵技术

空气源热泵技术基于反向卡诺循环原理. 当热泵热水机组工作时，蒸发器吸收周围的热能，压缩机吸入常温和低压介质气体，然后压缩机将其压缩成高温高压气体，然后送入冷凝器. 高温高压气体在冷凝器中释放热量，使之成为热水，然后冷凝成低温高压液体. 经膨胀阀节流后，它变成低温低压液体，并进入蒸发器进行蒸发. 低温低压液体在蒸发器中从外部环境吸收热量，然后蒸发成为低温低压气体. 蒸发产生的气体再次被吸入压缩机，并且同一工作过程的另一轮开始. 重复此过程以实现连续加热.

空气源热泵的工作原理如图1所示.

2太阳能与空气源热的互补热利用技术

传统的太阳能热水系统容易受到气候的影响. 在雨天或春季和秋季，太阳辐射能的热量较少，更难以满足热水需求. 它不能全天候使用，这也影响了太阳能热水系统的推广. 应用. 空气源热泵作为节能设备具有独特的优势. 它可以节省高级电能，减少化石能源的消耗，并减少环境污染. 空气源热泵是一种以空气为热源的热泵系统，通过输入少量的高级能量（电能）来实现从低级热能到高级热能的传递. 空气源热泵仅消耗少量电能，并且可以通过压缩机多次传递低温热能. 压缩成为高温热能. 因此，热泵技术与太阳能热水系统的有机结合可以弥补雨天太阳能的不足. 太阳能热水系统和热泵互补系统结合了太阳能的清洁性和可重复性以及空气源热泵的节能，是一种节能太阳能+空气源热泵，无污染，高效的能源利用系统.

3个应用案例分析

3.1项目概述

该项目是浙江大学附属的中学，位于杭州市江干区丁桥镇林定路. 该建筑是两个五层的学生公寓和一个两层的食堂. 学校的主要建筑包括教学辅助室，办公室室和生活服务室，地下停车场和地下室，体育活动等. 总建筑面积为84505平方米，其中地上建筑面积为55005平方米，地下建筑面积29500m2.

该项目在55℃40吨的宿舍楼和55℃40 t的食堂的宿舍楼中为男女提供热水. 每个宿舍都有一个淋浴室，用于淋浴，洗手和洗脸，磁卡计用于测量. 食堂有一个员工淋浴室，淋浴和食堂用来洗碗和洗菜，磁卡表用于测量. 当地太阳辐射量为1163〜1393kWh / m2·a，年日照时数为1400〜2200h，月平均气温见表1.

3.2系统简介

3.2.1系统原理简介

在该项目中，男女宿舍楼和食堂均设有独立的集中式生活热水供应系统，该系统使用太阳能辅助空气源热泵集中供热24小时. 热水的来源是市政自来水（水压为0.3MPa），太阳能集热器系统采用温差循环加热方式，冷水由太阳能集热器进行预处理

加热后，将其存储在203集热循环水箱（A水箱，密闭水箱）中. 当使用热水时，A储水箱中的热水将被转移到家用储水箱（B储水箱，密闭型储水箱）中，控制系统可在任何时候感应到家用储水箱的温度时间. 当未达到设定温度时，空气源热泵加热家用热水储罐，以将家用热水储罐的恒定温度保持在55℃（可调），确保24小时热水需求.

自来水的补充水设置在A箱中，自来水的压力用于将太阳能预热水转移到B箱中. 温度感测点设置在热水管道的末端. 当温度低于设定温度时，回水泵工作以确保打开水阀太阳能+空气源热泵，即水阀是热的. 该控制系统采用杭州泊桑能源科技设计开发的可编程序PLC计算机控制系统，实现了太阳能热泵互补系统的智能化，全自动运行. 太阳能和热泵互补系统的流程图如图2所示.

3.2.2辅助热源形式

辅助热源使用高效，节能和低温的空气源热泵. 男女宿舍和食堂有两个25马力的空气源热泵，总共6个25马力的空气源热泵.

3.2.3太阳能收集器的类型和收集器面积的计算

使用全玻璃真空集热器集热，根据GB50364-2005《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》，太阳能集热器的总面积计算公式为: m2.

所需的太阳能总面积为: 697.7m2，但由于屋顶面积有限，每个太阳能集热系统的集热面积为250m2. 男女宿舍楼的太阳能集热器分别设置在宿舍楼的顶部，食堂的太阳能集热器设置在食堂大楼的顶部.

3.2.4系统设备配置

每个太阳能热水系统均配备一个250平方米的太阳能集热器，两个25马力的低温空气源热泵，两个20吨水平封闭式水箱和一个PLC计算机控制系统.

（1）太阳能收集器

目前，家用太阳能热能组件处于世界领先水平. 该项目采用高性能的全玻璃真空管太阳能集热器，其布置密集，吸热快，效率高. 太阳能集热器的性能规格见表2.

（2）空气源热泵

在进水温度，进水压力，环境温度等参数不断变化的情况下，空气源热泵热水机组始终保持出水温度恒定在设定值（出厂设定为55℃）， 48〜60℃调. 开启本机时会产生高温热水. 空气源热泵参数如表3所示.

（3）热水储罐（请参阅表4）

（4）控制系统

该项目的关键技术是采用计算机智能控制技术. 将影响太阳能热水系统运行的所有因素转换为计算机可以识别，输入到计算机以及所有可能的情况和各种情况下的信号. 太阳能热水系统应采取的操作说明是编译成计算机程序并输入到计算机中. 这样，计算机将根据太阳能热水系统的实际运行状况，自动进行分析，判断和处理，自动做出正确的判断和指示，达到充分利用太阳能的效果. 热水供应系统的智能和自动操作. 控制系统参数如表5所示.

3.2.5与体系结构结合

太阳能收集器布置在学生宿舍大楼和食堂的平屋顶上. 屋顶标高分别为25m和12m. 真空管与地面之间的角度为20°. 它们排成一排. 该架构已完美集成.

3.2.6供水温度

系统采用24小时热水供应，热水温度控制在55〜60℃.

4个系统功能

（1）太阳能加热系统和辅助热泵加热系统均采用封闭式系统. 全玻璃真空管集热器是无压集热器，它通过板式热交换器与压力水箱进行热交换；

（2）与体系结构结合. 太阳能系统的整体设计占据紧凑的屋顶空间；

（3）太阳系安全可靠. 充分考虑到风，雷电，霜冻，冰雹，泄漏和高温，以确保太阳系的安全可靠运行；

（4）该系统配有太阳能储水箱和恒温水箱，不仅解决了屋顶承重小的缺点，还充分利用了太阳能，减少了传统能源的消耗；

（5）计算机智能控制，全自动运行. 该控制系统将太阳能热水系统运行管理的所有参数汇编成一个计算机程序，并通过计算机控制器，真正实现了太阳能系统的全自动智能化运行和24小时热水供应.

（6）设计的手动和紧急操作功能. 系统的自动操作可以通过手动操作功能自由转换. 系统循环泵和辅助加热设备可以根据需要手动操作，真正体现了人性化的操作界面；

（7）热水供应主管具有恒定的温度循环，使用热水时无需增加冷水量，以确保用户满意度和舒适度；

（8）采用恒温阀控制热水供应温度，防止学生被烫伤；

（9）使用自动红外感应喷头节省水资源.

5个项目安装图

太阳能收集器项目站点

空气源热泵和热水储罐的安装图

20t卧式热水储罐

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