太陽能系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)聯(lián)合供熱

1、太陽能系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)聯(lián)合供熱太陽能系統(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)先采用太陽能,并加以充分利用。在供熱運(yùn)行模式下,北區(qū)試驗區(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,以提高太陽能的利用率。(一太陽集熱系統(tǒng)北區(qū)采用140m2平板型太陽集熱器,采用太陽能與建筑一體化技術(shù),使太陽集熱器與建筑完美結(jié)合。本示范工程將太陽集熱器設(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,可以采用太陽能輔助供熱,解決地下的熱量不平衡問題,提高地源熱泵系統(tǒng)

2、的運(yùn)行效率。在北區(qū),太陽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,采用季節(jié)性蓄熱技術(shù)將熱量儲存在蓄熱水池中,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: 圖1 太陽能系統(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)太陽能系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)同時運(yùn)行時,系統(tǒng)的循環(huán)水量為兩者之和,太陽能系統(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)T g溫度低于50時,太陽能不能被直接利用,只能去加熱土壤,提高熱泵機(jī)組

3、蒸發(fā)器側(cè)的溫度。而在串聯(lián)模式下,當(dāng)T g溫度低于50,而高于40時,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,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,由于采用了季節(jié)性蓄熱的技術(shù),同時,在室外溫度較高的情況下,采暖負(fù)荷較小,此時,經(jīng)過太陽能加熱后的供水溫度T g較高,若溫度高于50,則利用太陽能直接采暖;若供水溫度低于48,并且高于40,則太陽能采暖系統(tǒng)與地源熱泵系統(tǒng)串聯(lián)運(yùn)行,即經(jīng)過太陽能加熱后的水再經(jīng)過地源熱泵系統(tǒng)提升(達(dá)到50后,供給末端。若供水溫度低于40,并且高于20,則太陽能系統(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

4、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20,則太陽能系統(tǒng)直接接入熱泵機(jī)組的蒸發(fā)器側(cè)。 冷凝器側(cè)進(jìn)、出水溫度(45/50一定的情況下,不同的蒸發(fā)器進(jìn)水溫度對機(jī)組COP 值的影響,如圖3所示。 圖3 蒸發(fā)器水溫度對機(jī)組COP 值的影響圖冬季,在無太陽能作為輔助熱源的情況下,地源熱泵系統(tǒng)長期運(yùn)行后,地源熱泵機(jī)組蒸發(fā)器側(cè)的溫度在0左右,機(jī)組的COP 值僅為2.5;而在有太陽能作為輔助熱源的情況下,地源熱泵機(jī)組蒸發(fā)器側(cè)的溫度可以在20以上,機(jī)組的COP 值在4.5以上。由上可以看出,太陽能系統(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)對可再生能源的利用率。蒸發(fā)器側(cè)進(jìn)、出水溫

5、度(5/0一定的情況下,不同的冷凝器出水溫度對機(jī)組COP 值的影響,如圖4所示 圖4 冷凝器出水溫度對機(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40,機(jī)組的COP 值為4.1,當(dāng)冷凝器側(cè)出水溫度為60,機(jī)組的COP 值為2.6。若太陽能-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)對可再生能源的利用率。4.2 太陽能系統(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)與太陽能-溴化鋰制冷系統(tǒng)為辦公區(qū)域提供冷量。在過渡壤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)計值時,太陽能-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)計值時,地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行,太陽能-溴化鋰制冷系統(tǒng)停止。5. 結(jié)論太陽能、地?zé)崮茏鳛榭稍偕茉?在建筑領(lǐng)域的能源利用中發(fā)揮著越來越重要的作用,它們的應(yīng)用是解決我