太陽能_地埋管地源熱泵的地板采暖和生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)淺論

1、太陽能 _地埋管地源熱泵的地板采暖及生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)淺論.txt 心臟是一座有兩間臥室的房子，一間住著痛苦，一間住著快樂。人不能笑得太響，否則會吵醒隔壁的痛苦。 本文 由夢豆角貢獻pdf 文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT,或下載源文件到本機查看。公用工程設(shè)計Public Utilities Design【文章編號】 1007-9467(2010 05-0079-03)太陽能 - 地埋管地源熱泵的地板 采暖及生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)淺論余茂林 (京興國際工程管理公司 , 北京 100089 ) 張宇，【摘 要】 介紹了太陽能 - - 地埋管地源熱泵在嚴(yán)寒地區(qū)聯(lián)合 使用的地板輻射采暖系

2、 統(tǒng)以及在冬暖夏熱地區(qū)并聯(lián)使用的熱 水供應(yīng)系統(tǒng)。 分別介紹了二個系統(tǒng)的組成、 運行模式、 運行規(guī) 實踐證明該套系統(tǒng)是成功的， 達到因地制宜和節(jié)能 則及特點。 的目的。 太陽能 ; 地 埋管地源熱泵 ; 地板采暖 ; 熱水系統(tǒng) ; 運行 【關(guān)鍵詞】 模式、 規(guī)則及特點 【中圖分類號】 TU833.+1 【文獻標(biāo)志碼】 B1 所示。 該系統(tǒng)主要由四個子系組成，分別為太陽能集 熱系統(tǒng)， 熱泵機組、 地埋管 換熱系統(tǒng)和地板輻射供暖 通過板式換熱器 供冷系統(tǒng)。各子系統(tǒng)均為閉環(huán)系統(tǒng)， 進行換熱。膨脹水箱 P11 太陽能 - 地埋管地源熱泵地板輻射采暖1. 1 太陽能 - 地埋管熱泵供暖其優(yōu)熱性 太陽能是一

3、 種 清 潔 的 可 再 生 能 源 , 取 之 不 盡 , 用之不竭 ; 地表淺層是一個巨大的太陽能集熱 器 , 收 集 了 47% 的 太 陽 輻 射 到 地 球 上 的 熱 量 , 因 此,淺層地?zé)崮芤彩且环N無限的、清潔的可再生能源。 太陽輻射受到晝夜和陰雨天氣等因素影響 ,具有 間歇性和不穩(wěn)定性 , 單獨利用太陽能進 行供暖需要很 大的集熱器面積 , 而且需要龐大的蓄熱裝置或備用熱源. 太陽能 - 地埋管地源熱泵系統(tǒng)是將太陽能和淺層 地?zé)崮芟嘟Y(jié)合利用的一種系統(tǒng)形式 , 既利用了這兩種 清潔可 再生能源 , 又能克服各自的缺點 ,這是比較完 美的系統(tǒng)相結(jié)合的一種典范。 1. 2 系統(tǒng)組成

4、和 運行模式 1.2.1 系統(tǒng)組成 太陽能 - 地埋管地源熱泵供暖系統(tǒng)原理圖如圖太陽能集熱器 板式換熱器板式換熱器P2 輻射地板地埋管換熱器熱泵圖 1 太陽能 - 地埋管地源熱泵供暖系統(tǒng)原理圖1.2.2 系統(tǒng)運行模式 該系統(tǒng)的冬季運行模式有如下三種： 1) 太陽能和地埋管地源熱泵 交替供暖 即白 天晴天利用太陽能集熱器收集的熱量直接供暖，陰 天和晚上采用地埋管地源熱泵供暖。這種運行模式 的好處是直接利用太陽能供暖而不經(jīng)過熱泵，能節(jié) 省一 部份電能， 而且省去了蓄熱水箱， 減少了初投 資； 同時地埋管換熱器間歇運行， 使土壤溫 度得到及 時恢復(fù)， 熱泵供熱系數(shù)較為穩(wěn)定。 2) 太陽能熱泵和地埋管

5、地源熱泵交替供暖 即白天太陽能集熱器的水溫達不到供暖要求的水79公用工程設(shè)計Public Utilities Design溫， 所以通過熱泵提升水溫后再供暖。3) 同時利用兩種熱源的聯(lián)合供暖 即同時利 用太陽能集熱水溫經(jīng)板換提高地埋管 循環(huán)水溫再通 過熱泵機組， 水溫達到要求后供熱。 1. 3 系統(tǒng)供暖性能評價參數(shù)及實驗結(jié)介紹的實驗地點為我國嚴(yán)寒地區(qū)哈爾濱市， 供 暖實驗時間為 2007 年 12 月 5 日開 始，連續(xù)運行至2008 年4月15 日共132d。其中2008年3月15日4月15日為供暖末期， 熱 泵停止運行， 僅靠太陽 能直接供暖。供暖實驗結(jié)果見下表 1 。表 1 供暖實驗結(jié)果

6、/d Q /GJ W / GJ/GJ COP P/%從表 1 可以看出，系統(tǒng)供暖性能系數(shù)達到 8 以 上， 熱泵性能系數(shù)達到 4 以上， 所 以此套系統(tǒng)節(jié)能效 果顯著。而供暖保證率偏低， 主要是實驗建筑剛剛建 室內(nèi)無熱源， 便 得室溫上升緩慢采暖 成，無人居住、 實驗前期達不到18 C標(biāo)準(zhǔn)而造成的。1.4 系統(tǒng)供 暖運行實測結(jié)果評述從太陽能直接供暖時地板供回水溫度變化曲線圖中可知，地板供水溫度變化較大，20 C28C之在 從地埋管地源熱泵運間變化，平均供水溫度為24 C,d? ? ? ?效果。暖特點恰恰和這種供暖模式相適合。 實險結(jié)果證明，將太陽能和地埋管地源熱泵相 結(jié) 合，“取長補短” 能

7、, 合理利用兩種可再生能源， 再和 地板輻射供暖末端裝置相結(jié)合，能 取得顯著的節(jié)能 該系統(tǒng)不但可用于冬季供暖，也可用于夏季供冷， 不過應(yīng)增設(shè)輔助熱源 （鍋爐 和輔助冷源 ） （電制冷 機 才可得到實際使用的保 證。 ）2 太陽能 - 地埋管地源熱泵并聯(lián)熱水供應(yīng)系太陽能 - 地源熱泵混合熱水系統(tǒng)將地源熱泵和統(tǒng)COP /GJ132 94.8 11.3 8.4 62.5 24.8 4.3 80太陽能結(jié)合在一起， 既可以克服熱泵長期運行造成 地下土壤溫度的降低 （或升高） 給 土壤溫度場一個 ， 恢復(fù)期， 并且可以減小地埋管換熱器的埋地深度和 季節(jié)、 日照時 占地 面積； 又可以避免太陽能受天氣、 間

8、以及晝夜變化的影響， 實現(xiàn)連續(xù)供暖和供應(yīng)生活 熱水。 2. 1 系統(tǒng)組成及運行規(guī)則 此系統(tǒng)裝置以廣東工業(yè)大學(xué)某學(xué)生公寓為例，為 384 名學(xué)生提供生活熱水，一天所需 50 C的生活（ ） 該系統(tǒng)的原 熱水約 18t 按規(guī)范人均需熱水 45L 計 。 理圖如下圖 2 所示。太陽能集熱板自來水 循環(huán)泵 太陽能水箱供水箱行時熱泵機組冷凝器進出口水溫 （即地板回供水溫 ） 曲線圖中可知， 地板供水溫度在20.7 C 23.3 C之間 變化，平均供水溫度為22 C,供回水溫差為 2 C 3 C。測定期間室外實測溫度在-30 C -5 C之間變 化，相應(yīng)室內(nèi)平均溫度總體在 16 C21C之間波動。因此可以

9、認為， 對于嚴(yán)寒地區(qū)的節(jié)能建筑， 當(dāng)末端采 用地板輻射供水時， 地板供水溫度較低也可 以滿足 室內(nèi)溫度的設(shè)計要求，同時冷凝器的冷凝溫度降低 也將提高熱泵的 COP 值。 由于 兩種供暖方式供水溫度都偏低， 如果末端 采用的是普通的散熱器或風(fēng)機盤管等裝置， 都不能 滿足它們對熱源溫度的要求， 也就不能使室溫達到 設(shè)計要求， 但是對于地板輻射采暖系統(tǒng)， 它的低溫供80地埋管換熱器電磁閥 板式換熱器 壓縮機 板式換熱器 循環(huán)泵浴室供水泵 膨脹閥循環(huán)泵地?zé)崴?淺層地表圖 2 太陽能 - 地源熱泵并聯(lián)熱水系統(tǒng)原理圖系統(tǒng)運行規(guī)則設(shè)置如下： 由循環(huán)泵、 太陽能集熱 板以及太陽能水箱組成的太陽能熱水 系統(tǒng)在

10、白天 （06： 00-18 ： ） 00 自動循環(huán)吸熱。 凌晨 01 ： 電磁閥打 00 開， 太陽能 水箱往地?zé)崴溲a水。地?zé)崴渲醒b有溫 度感應(yīng)探頭，感應(yīng)溫度若低于設(shè)定溫度（50C ,）則啟 動地源熱泵系統(tǒng)， 對地?zé)崴渲械乃M行循環(huán)加熱，公用工程設(shè)計Public Utilities Design至設(shè)定溫度后停機。 04 ： 啟動太陽能補水閥 00 （原有 系統(tǒng)） 往太陽能水箱自動補自 來水， ， 直至太陽能水 箱高位水位開關(guān)響應(yīng) （太陽能水箱補滿） 切斷電磁 ， 18 ： 啟 動供水泵， 往樓頂?shù)男?閥。 00 是學(xué)生用水時間， 水箱補水， 小水箱裝有水位開關(guān)， 可 以根據(jù)水位開關(guān) 的響

11、應(yīng)實現(xiàn)自動補水。 2. 2 并聯(lián)系統(tǒng)熱水供應(yīng)冬季運行特性 對于夏熱冬 暖地區(qū)以廣州為例， 冬季運行系統(tǒng) 測試情況如下： 第一種情況， 太陽能熱水溫升和當(dāng)天 太 陽能輻射照量的關(guān)系， 兩個測試階段平均每天太（d和（陽能輻射量分別為11.5MJ/m -） 10.1MJ/ m2 d ,2節(jié)，太陽能對系統(tǒng)熱水溫度提升的貢獻較地源熱泵 系統(tǒng)的小， 因此， 此階段宜采用太陽能為輔地源熱泵 為主的運行模式或完全采用地源熱泵的運行模式。2. 4 特點和結(jié)論 太陽能熱水系統(tǒng)在太陽輻射的量不足， 環(huán)境溫 度較低的冬季無法滿足生活熱水的需求， 而造成 的 太陽能 - 地源熱泵并聯(lián)熱水系統(tǒng)不但在冬季可以滿 足學(xué)生公寓

12、對生活熱水的需求， 而且 系統(tǒng)的換熱效 屬節(jié)能系統(tǒng)。 率平均值達 4.0 以上， 在冬暖夏熱地區(qū)， 冬季運行時， 由 于地埋管換熱因此地下循環(huán)冷器的冷水溫度始終保持在0 C以上，水無需添加防凍劑。通過測定地埋管換熱器的單位長度熱流量可達 60W/m 以上， 冬季依然可以保證正常的熱水 供應(yīng)， 因 此地源熱泵系統(tǒng)在冬暖夏熱地區(qū)的使用前景非?？?好?！緟⒖嘉墨I】 王瀟， 鄭茂余， 張文雍 . 嚴(yán)寒地區(qū)太陽能 - 地埋管地源熱泵 【1】屬于較低水平，使得 太 陽 能 熱 水 系 統(tǒng) 在 循 環(huán) 一 天 后 （ 6： 00-18 ： 00 ） 熱水溫升幅度保持在8 C18 C ,當(dāng)時自來水溫度為20

13、C左右， 水溫度 達即熱 太陽能熱水的溫 到2838 C。從實測結(jié)果看出，升幅度隨太陽能輻射照量的增大而增大。 此種情況 單靠太陽能量的熱水溫度滿足不了學(xué)生浴室的要 求。 第二 種情況， 白天平均氣 溫 和 太 陽 能 下 水 溫 變化關(guān)系的測定， 其中太陽能下水溫度指 的 是 太 00-18 ： 00 ）被 加 熱 陽能熱水系統(tǒng)循環(huán)一天后（ 6： 水 的 溫 度 。 經(jīng) 過 兩階段的測定結(jié)果如下： 一階段平均氣溫為22 C,太陽能下水溫保持在 35 C左右； 二階段平均氣溫為13 C,太陽能下水溫保持在 25 C左右?？梢钥闯觯柲芟滤疁刈兓褪覝囟茸兓?本一致。 從以上兩種情況測定結(jié)果

14、得出如下結(jié)論，在太 陽能輻照量不足、 環(huán)境溫度較低的冬季，僅依靠太陽能無法把熱水直接加熱到 50 C,無法達到生活熱水 的水溫標(biāo)準(zhǔn)， 不能直接提供給學(xué)生使用， 因此需開啟 輔助加熱系統(tǒng)。 2. 3 系統(tǒng)冬季最佳運 行模式 通過系統(tǒng)運行實測數(shù)據(jù)得出如下合理的運行模 式， 在晚秋和初冬時期， 太陽能對 系統(tǒng)熱水溫度的提 升的貢獻較地源熱泵系統(tǒng)的大，因此， 此階段宜采用 太陽能為主，地源熱泵為輔的運行模式。在深冬季地板輻射供暖性能的實驗研究。暖通空調(diào)， 2009 ，（7 ： 39 ） 128-131.【2】 王雁生， 王成勇， 胡映寧 . 太陽能 + 地源熱泵并聯(lián)熱水系統(tǒng) 冬季運行特性研究 J. 暖

15、通空調(diào)， 2009， （9 ： 39 ） 70-74. 【3】 王侃宏， 李永， 侯立泉.太陽能 - 土壤復(fù)合式地源熱 泵供暖 2008 ， （2 ： 38 ） 13-17. 的實驗研究 J. 暖通空調(diào)， 【4】 王華軍， 趙軍， 沈 亮地源熱泵系統(tǒng)長期運行特性的實驗研究J.華北電力大學(xué)報，2007 , （2 : 34 ） 52-54.【5】 陳文明， 王成勇，王雁生 , 等. 廣州地區(qū)地源熱泵熱水系統(tǒng)的使用研究 J. 節(jié)能，2008，（ 3 ： 27 ） 55-57.【 6】 李助軍 . 混合型地源熱泵系統(tǒng)運行特性研究 D. 南寧， 廣西 大學(xué)， 2006. 【收稿日期】 2010-03-0

16、5作者簡介張宇（1951,北京人，）男，高級工程師，國家注冊監(jiān) 理 工程師， 從事工程項目管理工作 工作。811 本文由夢豆角貢獻pdf文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT,或下載源文件到本機查看。公用工程設(shè)計Public Utilities Design【文章編號】 1007-9467（ 2010 05-0079-03）太陽能 - 地埋管地源熱泵的地板 采暖及生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)淺論余茂林 （京興國際工程管理公司 , 北京 100089 ） 張宇，【摘 要】 介紹了太陽能 - - 地埋管地源熱泵在嚴(yán)寒地區(qū)聯(lián)合 使用的地板輻射采暖系 統(tǒng)以及在冬暖夏熱地區(qū)并聯(lián)使用的熱 水供應(yīng)系統(tǒng)。

17、分別介紹了二個系統(tǒng)的組成、 運行模式、 運行規(guī) 實踐證明該套系統(tǒng)是成功的， 達到因地制宜和節(jié)能 則及特點。 的目的。 太陽能 ; 地 埋管地源熱泵 ; 地板采暖 ; 熱水系統(tǒng) ; 運行 【關(guān)鍵詞】 模式、 規(guī)則及特點 【中圖分類號】 TU833.+1 【文獻標(biāo)志碼】 B1 所示。 該系統(tǒng)主要由四個子系組成，分別為太陽能集 熱系統(tǒng)， 熱泵機組、 地埋管 換熱系統(tǒng)和地板輻射供暖 通過板式換熱器 供冷系統(tǒng)。各子系統(tǒng)均為閉環(huán)系統(tǒng)， 進行換熱。膨脹水箱 P11 太陽能 - 地埋管地源熱泵地板輻射采暖1. 1 太陽能 - 地埋管熱泵供暖其優(yōu)熱性 太陽能是一 種 清 潔 的 可 再 生 能 源 , 取 之

18、不 盡 , 用之不竭 ; 地表淺層是一個巨大的太陽能集熱 器 , 收 集 了 47% 的 太 陽 輻 射 到 地 球 上 的 熱 量 , 因 此,淺層地?zé)崮芤彩且环N無限的、 清潔的可再生能 源。 太陽輻射受到晝夜和陰雨天氣等因素影響 ,具有 間歇性和不穩(wěn)定性 , 單獨利用太陽能進 行供暖需要很 大的集熱器面積 ,而且需要龐大的蓄熱裝置或備用熱 源.太陽能 - 地埋管地 源熱泵系統(tǒng)是將太陽能和淺層 地?zé)崮芟嘟Y(jié)合利用的一種系統(tǒng)形式 , 既利用了這兩種 清潔可 再生能源 ,又能克服各自的缺點 ,這是比較完 美的系統(tǒng)相結(jié)合的一種典范。 1. 2 系統(tǒng)組成和 運行模式 1.2.1 系統(tǒng)組成 太陽能 -

19、地埋管地源熱泵供暖系統(tǒng)原理圖如圖太陽能集熱器 板式換熱器板式換熱器P2 輻射地板地埋管換熱器熱泵圖 1 太陽能 - 地埋管地源熱泵供暖系統(tǒng)原理圖1.2.2 系統(tǒng)運行模式 該系統(tǒng)的冬季運行模式有如下三種： 1） 太陽能和地埋管地源熱泵 交替供暖 即白 天晴天利用太陽能集熱器收集的熱量直接供暖，陰 天和晚上采用地埋管地源熱泵供暖。這種運行模式 的好處是直接利用太陽能供暖而不經(jīng)過熱泵，能節(jié) 省一 部份電能， 而且省去了蓄熱水箱， 減少了初投 資； 同時地埋管換熱器間歇運行， 使土壤溫 度得到及 時恢復(fù)， 熱泵供熱系數(shù)較為穩(wěn)定。 2） 太陽能熱泵和地埋管地源熱泵交替供暖 即白天太陽能集熱器的水溫達不到

20、供暖要求的水79公用工程設(shè)計Public Utilities Design溫， 所以通過熱泵提升水溫后再供暖。3） 同時利用兩種熱源的聯(lián)合供暖 即同時利 用太陽能集熱水溫經(jīng)板換提高地埋管 循環(huán)水溫再通 過熱泵機組， 水溫達到要求后供熱。 1. 3 系統(tǒng)供暖性能評價參數(shù)及實驗結(jié) 果介紹的實驗地點為我國嚴(yán)寒地區(qū)哈爾濱市， 供 暖實驗時間為 2007 年 12 月 5 日開 始，連續(xù)運行至2008 年4月15 日共132d。其中2008年3月15日4月15日為供暖末期， 熱 泵停止運行， 僅靠太陽 能直接供暖。供暖實驗結(jié)果見下表 1 。表 1 供暖實驗結(jié)果/d Q /GJ W / GJ/GJ COP

21、 P/%從表 1 可以看出，系統(tǒng)供暖性能系數(shù)達到 8 以 上， 熱泵性能系數(shù)達到 4 以上， 所 以此套系統(tǒng)節(jié)能效 果顯著。而供暖保證率偏低， 主要是實驗建筑剛剛建 室內(nèi)無熱源， 便 得室溫上升緩慢采暖 成，無人居住、 實驗前期達不到18 C標(biāo)準(zhǔn)而造成的。1.4 系統(tǒng)供 暖運行實測結(jié)果評述從太陽能直接供暖時地板供回水溫度變化曲線圖中可知，地板供水溫度變化較大，20 C28C之在 從地埋管地源熱泵運間變化，平均供水溫度為24 C,d? ? ? ?效果。暖特點恰恰和這種供暖模式相適合。 實險結(jié)果證明，將太陽能和地埋管地源熱泵相 結(jié) 合，“取長補短” 能 , 合理利用兩種可再生能源， 再和 地板輻射

22、供暖末端裝置相結(jié)合，能 取得顯著的節(jié)能 該系統(tǒng)不但可用于冬季供暖，也可用于夏季供冷， 不過應(yīng)增設(shè)輔助熱源 （鍋爐 和輔助冷源 ） （電制冷 機 才可得到實際使用的保 證。 ）2 太陽能 - 地埋管地源熱泵并聯(lián)熱水供應(yīng)系太陽能 - 地源熱泵混合熱水系統(tǒng)將地源熱泵和統(tǒng)COP /GJ132 94.8 11.3 8.4 62.5 24.8 4.3 80太陽能結(jié)合在一起， 既可以克服熱泵長期運行造成 地下土壤溫度的降低 （或升高） 給 土壤溫度場一個 ， 恢復(fù)期， 并且可以減小地埋管換熱器的埋地深度和 季節(jié)、 日照時 占地 面積； 又可以避免太陽能受天氣、 間以及晝夜變化的影響， 實現(xiàn)連續(xù)供暖和供應(yīng)生活

23、 熱水。 2. 1 系統(tǒng)組成及運行規(guī)則 此系統(tǒng)裝置以廣東工業(yè)大學(xué)某學(xué)生公寓為例，為 384 名學(xué)生提供生活熱水，一天所需 50 C的生活（ ） 該系統(tǒng)的原 熱水約 18t 按規(guī)范人均需熱水 45L 計 。 理圖如下圖 2 所示。 太陽能集熱板自來水 循環(huán)泵 太陽能水箱供水箱行時熱泵機組冷凝器進出口水溫 （即地板回供水溫 ） 曲線圖中可知， 地板供水溫度在20.7 C 23.3 C之間 變化，平均供水溫度為 22 C,供回水溫差為 2 C 3 C。測定期間室外 實測溫度在-30 C -5 C之間變 化，相應(yīng)室內(nèi)平均溫度總體在16 C 21C之間波動。 因此可以認為， 對于嚴(yán)寒地區(qū)的節(jié)能建筑， 當(dāng)

24、末端采 用地板輻射供水時， 地板供水溫度較低也可 以滿足 室內(nèi)溫度的設(shè)計要求，同時冷凝器的冷凝溫度降低 也將提高熱泵的 COP 值。 由于 兩種供暖方式供水溫度都偏低， 如果末端 采用的是普通的散熱器或風(fēng)機盤管等裝置， 都不能 滿足它們對熱源溫度的要求， 也就不能使室溫達到 設(shè)計要求， 但是對于地板輻射采暖系統(tǒng)， 它的低溫供80地埋管換熱器電磁閥 板式換熱器 壓縮機 板式換熱器 循環(huán)泵浴室供水泵 膨脹閥循環(huán)泵地?zé)崴?淺層地表圖 2 太陽能 - 地源熱泵并聯(lián)熱水系統(tǒng)原理圖系統(tǒng)運行規(guī)則設(shè)置如下： 由循環(huán)泵、 太陽能集熱 板以及太陽能水箱組成的太陽能熱水 系統(tǒng)在白天 （06： 00-18 ：） 0

25、0 自動循環(huán)吸熱。 凌晨 01： 電磁閥打 00 開， 太陽能 水箱往地?zé)崴溲a水。 地?zé)崴渲醒b有溫 度感應(yīng)探頭， 感應(yīng)溫度若低于設(shè)定溫度 （ 50C ，） 則啟 動地源熱泵系統(tǒng)， 對地?zé)崴渲械乃M行循環(huán)加熱，公用工程設(shè)計Public Utilities Design至設(shè)定溫度后停機。 04 ： 啟動太陽能補水閥 00 （原有 系統(tǒng)） 往太陽能水箱自動補自 來水， ， 直至太陽能水 箱高位水位開關(guān)響應(yīng) （太陽能水箱補滿） 切斷電磁 ， 18 ： 啟 動供水泵， 往樓頂?shù)男?閥。 00 是學(xué)生用水時間， 水箱補水， 小水箱裝有水位開關(guān)， 可 以根據(jù)水位開關(guān) 的響應(yīng)實現(xiàn)自動補水。 2. 2 并

26、聯(lián)系統(tǒng)熱水供應(yīng)冬季運行特性 對于夏熱冬 暖地區(qū)以廣州為例， 冬季運行系統(tǒng) 測試情況如下： 第一種情況， 太陽能熱水溫升和當(dāng)天 太 陽能輻射照量的關(guān)系， 兩個測試階段平均每天太（d和（陽能輻射量分別為11.5MJ/m -） 10.1MJ/ m2 d ,2節(jié)，太陽能對系統(tǒng)熱水溫度提升的貢獻較地源熱泵 系統(tǒng)的小， 因此， 此階段宜采用太 陽能為輔地源熱泵 為主的運行模式或完全采用地源熱泵的運行模式。2. 4 特點和結(jié)論 太陽能熱水系統(tǒng)在太陽輻射的量不足， 環(huán)境溫 度較低的冬季無法滿足生活熱水的需求， 而造成 的 太陽能 - 地源熱泵并聯(lián)熱水系統(tǒng)不但在冬季可以滿 足學(xué)生公寓對生活熱水的需求， 而且 系

27、統(tǒng)的換熱效 屬節(jié)能系統(tǒng)。 率平均值達 4.0 以上， 在冬暖夏熱地區(qū)， 冬季運行時， 由 于地埋管換熱因此地下循環(huán)冷器的冷水溫度始終保持在 0 C以上，水無需添加防凍劑。 通過測定地埋管換熱器的單位長度熱流量可達 60W/m 以上， 冬季依然可以保證正常的熱水 供應(yīng)， 因 此地源熱泵系統(tǒng)在冬暖夏熱地區(qū)的使用前景非?？?好?！緟⒖嘉墨I】 王瀟， 鄭茂余， 張文雍 . 嚴(yán)寒地區(qū)太陽能 - 地埋管地源熱泵 【1】屬于較低水平，使得 太 陽 能 熱 水 系 統(tǒng) 在 循 環(huán) 一 天 后 （ 6： 00-18 ： 00 ） 熱水溫升幅度保持在8 C18 C ,當(dāng)時自來水溫度為20 C左右， 水溫度 達即熱

28、 太陽能熱水的溫 到2838 C。從實測結(jié)果看出，升幅度隨太陽能輻射照量的增大而增大。 此種情況 單靠太陽能量的熱水溫度滿足不了學(xué)生浴室的要 求。 第二 種情況， 白天平均氣 溫 和 太 陽 能 下 水 溫 變化關(guān)系的測定， 其中太陽能下水溫度指 的 是 太 00-18 ： 00 ）被 加 熱 陽能熱水系統(tǒng)循環(huán)一天后（ 6： 水 的 溫 度 。 經(jīng) 過 兩階段的測定結(jié)果如下： 一階段平均氣溫為22 C,太陽能下水溫保持在35 C左右；二階段平均氣溫為13 C,太陽能下水溫保持在 25 C左右?？梢钥闯?， 太陽能下水溫變化 和室溫度變化基 本一致。 從以上兩種情況測定結(jié)果得出如下結(jié)論，在太 陽能

29、輻照量不足、 環(huán)境溫度較低的冬季，僅依靠太陽能無法把熱水直接加熱到50 C,無法達到生活熱水 的水溫標(biāo)準(zhǔn)， 不能直接提供給學(xué)生使用， 因此需開啟 輔助加熱系統(tǒng)。 2. 3 系統(tǒng)冬季最佳運 行模式 通過系統(tǒng)運行實測數(shù)據(jù)得出如下合理的運行模 式， 在晚秋和初冬時期， 太陽能對 系統(tǒng)熱水溫度的提 升的貢獻較地源熱泵系統(tǒng)的大， 因此， 此階段宜采用 太陽能為主，地 源熱泵為輔的運行模式。在深冬季地板輻射供暖性能的實驗研究。暖通空調(diào)， 2009，（7 ： 39 ） 128-131. 【2】 王雁生， 王成勇， 胡映寧 .太陽能 + 地源熱泵并聯(lián)熱水系統(tǒng) 冬季運行特性研究 J. 暖通空調(diào)， 2009， （

30、9 ： 39 ） 70-74. 【3】 王侃宏， 李永， 侯立泉 . 太陽能 - 土壤復(fù)合式地源熱 泵供暖 2008 ， （2 ： 38 ） 13-17. 的實驗研究 J. 暖通空調(diào)， 【4】 王華軍， 趙軍， 沈 亮地源熱泵系統(tǒng)長期運行特性的實驗研究J.華北電力大學(xué)報，2007 , （2 : 34 ） 52-54.【5】 陳文明， 王成勇， 王雁生 , 等. 廣州地區(qū)地源熱泵熱水系統(tǒng)的 使用研究 J. 節(jié)能， 2008，（ 3 ： 27 ） 55-57.【 6】 李助軍 . 混合型地源熱泵系統(tǒng)運行特性研究 D. 南寧， 廣西 大學(xué)， 2006. 【收稿日期】 2010-03-05作者簡介張宇

31、（1951,北京人，）男，高級工程師，國家注冊監(jiān) 理 工程師， 從事工程項目管理工作 工作。811 本文由夢豆角貢獻pdf 文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT,或下載源文件到本機查看。公用工程設(shè)計Public Utilities Design【文章編號】 1007-9467（ 2010 05-0079-03）太陽能 - 地埋管地源熱泵的地板 采暖及生活熱水供應(yīng)系統(tǒng)淺論 余茂林 （京興國際工程管理公司 , 北京 100089 ） 張宇，【摘 要】 介紹了太陽能 - - 地埋管地源熱泵在嚴(yán)寒地區(qū)聯(lián)合 使用的地板輻射采暖系 統(tǒng)以及在冬暖夏熱地區(qū)并聯(lián)使用的熱 水供應(yīng)系統(tǒng)。 分別介紹了

32、二個系統(tǒng)的組成、 運行模式、 運行規(guī) 實踐證明該套系統(tǒng)是成功的， 達到因地制宜和節(jié)能 則及特點。 的目的。 太陽能 ; 地 埋管地源熱泵 ; 地板采暖 ; 熱水系統(tǒng) ; 運行 【關(guān)鍵詞】 模式、 規(guī)則及特點 【中圖分類號】 TU833.+1 【文獻標(biāo)志碼】 B1 所示。 該系統(tǒng)主要由四個子系組成，分別為太陽能集 熱系統(tǒng)， 熱泵機組、 地埋管 換熱系統(tǒng)和地板輻射供暖 通過板式換熱器 供冷系統(tǒng)。各子系統(tǒng)均為閉環(huán)系統(tǒng)， 進行換熱。膨脹水箱 P11 太陽能 - 地埋管地源熱泵地板輻射采暖1. 1 太陽能 - 地埋管熱泵供暖其優(yōu)熱性 太陽能是一 種 清 潔 的 可 再 生 能 源 , 取 之 不 盡 ,

33、 用之不竭 ; 地表淺層是一個巨大的太陽能集熱 器 , 收 集 了 47% 的 太 陽 輻 射 到 地 球 上 的 熱 量 , 因 此,淺層地?zé)崮芤彩且环N無限的、清潔的可再生能源。 太陽輻射受到晝夜和陰雨天氣等因素影響 ,具有 間歇性和不穩(wěn)定性 , 單獨利用太陽能進 行供暖需要很 大的集熱器面積 ,而且需要龐大的蓄熱裝置或備用熱源. 太陽能 - 地埋管地源熱泵系統(tǒng)是將太陽能和淺層 地?zé)崮芟嘟Y(jié)合利用的一種系統(tǒng)形式 , 既利用了這兩種 清潔可 再生能源 ,又能克服各自的缺點 ,這是比較完 美的系統(tǒng)相結(jié)合的一種典范。 1. 2 系統(tǒng)組成和 運行模式 1.2.1 系統(tǒng)組成 太陽能 - 地埋管地源熱泵供

34、暖系統(tǒng)原理圖如圖太陽能集熱器 板式換熱器板式換熱器P2 輻射地板地埋管換熱器熱泵圖 1 太陽能 - 地埋管地源熱泵供暖系統(tǒng)原理圖1.2.2 系統(tǒng)運行模式 該系統(tǒng)的冬季運行模式有如下三種： 1） 太陽能和地埋管地源熱泵 交替供暖 即白 天晴天利用太陽能集熱器收集的熱量直接供暖， 陰 天和晚上采用地 埋管地源熱泵供暖。這種運行模式 的好處是直接利用太陽能供暖而不經(jīng)過熱泵，能節(jié) 省一 部份電能， 而且省去了蓄熱水箱， 減少了初投 資； 同時地埋管換熱器間歇運行， 使土壤溫 度得到及 時恢復(fù)， 熱泵供熱系數(shù)較為穩(wěn)定。 2） 太陽能熱泵和地埋管地源熱泵交替供暖 即白天太陽能集熱器的水溫達不到供暖要求的水

35、79公用工程設(shè)計Public Utilities Design溫， 所以通過熱泵提升水溫后再供暖。3） 同時利用兩種熱源的聯(lián)合供暖 即同時利 用太陽能集熱水溫經(jīng)板換提高地埋管 循環(huán)水溫再通 過熱泵機組， 水溫達到要求后供熱。 1. 3 系統(tǒng)供暖性能評價參數(shù)及實驗結(jié) 果介紹的實驗地點為我國嚴(yán)寒地區(qū)哈爾濱市， 供 暖實驗時間為 2007 年 12 月 5 日開 始，連續(xù)運行至2008 年4月15 日共132d。其中2008年3月15日4月15日為供暖末期， 熱 泵停止運行， 僅靠太陽 能直接供暖。供暖實驗結(jié)果見下表 1 。表 1 供暖實驗結(jié)果/d Q /GJ W / GJ/GJ COP P/%從表

36、 1 可以看出，系統(tǒng)供暖性能系數(shù)達到 8 以 上， 熱泵性能系數(shù)達到 4 以上， 所 以此套系統(tǒng)節(jié)能效 果顯著。而供暖保證率偏低， 主要是實驗建筑剛剛建 室內(nèi)無熱源， 便 得室溫上升緩慢采暖 成，無人居住、 實驗前期達不到18 C標(biāo)準(zhǔn)而造成的。1.4 系統(tǒng)供 暖運行實測結(jié)果評述從太陽能直接供暖時地板供回水溫度變化曲線圖中可知，地板供水溫度變化較大，20 C28C之在 從地埋管地源熱泵運 間變化，平 均供水溫度為24 C,d? ? ? ?效果。暖特點恰恰和這種供暖模式相適合。 實險結(jié)果證明，將太陽能和地埋管地源熱泵相 結(jié) 合，“取長補短” 能 , 合理利用兩種可再生能源， 再和 地板輻射供暖末端

37、裝置相結(jié)合，能 取得顯著的節(jié)能 該系統(tǒng)不但可用于冬季供暖，也可用于夏季供冷， 不過應(yīng)增設(shè)輔助熱源 （鍋爐 和輔助冷源 ） （電制冷 機 才可得到實際使用的保 證。 ）2 太陽能 - 地埋管地源熱泵并聯(lián)熱水供應(yīng)系 太陽能 - 地源熱泵混合熱水系統(tǒng)將地源熱泵和 統(tǒng)COP /GJ132 94.8 11.3 8.4 62.5 24.8 4.3 80太陽能結(jié)合在一起， 既可以克服熱泵長期運行造成 地下土壤溫度的降低 （或升高） 給 土壤溫度場一個 ， 恢復(fù)期， 并且可以減小地埋管換熱器的埋地深度和 季節(jié)、 日照時 占地 面積； 又可以避免太陽能受天氣、 間以及晝夜變化的影響， 實現(xiàn)連續(xù)供暖和供應(yīng)生活 熱

38、水。 2. 1 系統(tǒng)組成及運行規(guī)則 此系統(tǒng)裝置以廣東工業(yè)大學(xué)某學(xué)生公寓為例， 為 384 名學(xué)生提 供生活熱水，一天所需50 C的生活（ ） 該系統(tǒng)的原 熱水約 18t 按規(guī)范人均需熱水 45L 計 。 理圖如下圖 2 所示。 太陽能集熱板 自來水 循環(huán)泵 太陽能水箱供水箱行時熱泵機組冷凝器進出口水溫 （即地板回供水溫 ） 曲線圖中可知， 地板供水溫度在20.7 C 23.3 C之間 變化，平均供水溫度為 22 C,供回水溫差為 2 C 3 C。測定期間室外 實測溫度在-30 C -5 C之間變 化，相應(yīng)室內(nèi)平均溫度總體在 16 C 21C之間波動。 因此可 以認為， 對于嚴(yán)寒地區(qū)的節(jié)能建筑，

39、 當(dāng)末端采 用地板輻射供水時， 地板供水溫度較低也可 以滿足 室內(nèi)溫度的設(shè)計要求，同時冷凝器的冷凝溫度降低 也將提高熱泵的 COP 值。 由于 兩種供暖方式供水溫度都偏低， 如果末端 采用的是普通的散熱器或風(fēng)機盤管等裝置， 都不能 滿足它們對熱源溫度的要求， 也就不能使室溫達到 設(shè)計要求， 但是對于地板輻射采暖系統(tǒng)， 它的低溫供80地埋管換熱器電磁閥 板式換熱器 壓縮機 板式換熱器 循環(huán)泵浴室供水泵 膨脹閥循環(huán)泵地?zé)崴?淺層地表圖 2 太陽能 - 地源熱泵并聯(lián)熱水系統(tǒng)原理圖系統(tǒng)運行規(guī)則設(shè)置如下： 由循環(huán)泵、 太陽能集熱 板以及太陽能水箱組成的太陽能熱水 系統(tǒng)在白天 （06： 00-18 ：

40、） 00 自動循環(huán)吸熱。 凌晨 01 ： 電磁閥打 00 開， 太陽能 水箱往地?zé)崴溲a水。 地?zé)崴渲醒b有溫 度感應(yīng)探頭， 感應(yīng)溫度若低于設(shè)定溫度 （ 50C ，） 則啟 動地源熱泵系統(tǒng)， 對地?zé)崴渲械乃M行循環(huán)加熱，公用工程設(shè)計Public Utilities Design至設(shè)定溫度后停機。 04 ： 啟動太陽能補水閥 00 （原有 系統(tǒng)） 往太陽能水箱自動補自 來水， ， 直至太陽能水 箱高位水位開關(guān)響應(yīng) （太陽能水箱補滿） 切斷電磁 ， 18 ： 啟 動供水泵， 往樓頂?shù)男?閥。 00 是學(xué)生用水時間， 水箱補水， 小水箱裝有水位開關(guān)， 可 以根據(jù)水位開關(guān) 的響應(yīng)實現(xiàn)自動補水。 2. 2 并聯(lián)系統(tǒng)熱水供應(yīng)冬季運行特性 對于夏熱冬 暖地區(qū)以廣州為例， 冬季運行系統(tǒng) 測試情況如下： 第一種情況， 太陽能熱水溫升和當(dāng)天 太 陽能輻射照量的關(guān)系，兩個測試階段平均每天太（d和（陽能輻射量分別為11.5MJ/m -） 10.1MJ/ m2 d ,2節(jié)，太陽能對系統(tǒng)熱水溫度提升的貢獻較地源熱泵 系統(tǒng)的小， 因此， 此階段宜采用太 陽能為輔地源熱泵 為主的運行模式或完全采用地源熱泵的運行模式