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0 前言

（中國太陽能產(chǎn)業(yè)資訊 薦）隨著化石能源日益匱乏，及燃燒式采暖對空氣污染嚴重，太陽能采暖作為用戶最想了解且政府鼓勵推廣多年的加熱系統(tǒng)，由于太陽能光照保證率低，成為制約太陽能采暖發(fā)展的最大問題。

冬季采暖，無論采用什么形式的加熱設備，室內(nèi)末端最理想的還是地板低溫輻射采暖，其強大的蓄熱性及供暖水溫要求相對較低（一般居住性建筑回水溫度設置35℃即可滿足室內(nèi)供暖溫度18℃要求），是太陽能采暖的理想末端。

 目前可享受政府財政補貼的綠色環(huán)保采暖方式有以下幾種：

1 電輔助太陽能采暖系統(tǒng)

優(yōu)勢：為充分利用太陽能，達到最佳節(jié)能效果，盡量減少電輔助啟動時間，太陽能采暖系統(tǒng)會盡最大努力多鋪設太陽能集熱面積，一般采暖面積與太陽能集熱器面積比例都不會超過1:0.8。在光照理想氣候條件下，太陽能可達到預期采暖效果，因只有集熱器循環(huán)水泵間歇運行與室內(nèi)循環(huán)水泵運行功耗，所以運行費用非常低。

劣勢：2013年1月1日至4月10日，北京霧霾天數(shù)達46天（摘自天氣網(wǎng)）。雨雪或光照不理想天氣，須啟動電加熱輔助，運行費用會大幅度提高。

2 空氣源輔助太陽能采暖系統(tǒng)

優(yōu)勢：空氣源熱泵輔助太陽能系統(tǒng)是目前相對較理想的采暖方式，光照理想天氣可利用太陽能采暖，太陽能加熱能力不足時，空氣源熱泵自動補充，保證室內(nèi)采暖溫度。運行費用較之電輔助太陽能系統(tǒng)節(jié)能約20%。

劣勢：空氣源熱泵在寒冷地區(qū)冬季運行效率低，低溫型熱泵在-10℃室外環(huán)境溫度下運行，COP值一般＜2.2，是困擾行業(yè)的最大問題。

3  空氣源熱泵采暖

優(yōu)勢：幾乎不受天氣影響，投資小，施工快。全國已有很多成功案例，北京地區(qū)節(jié)能建筑，每個采暖季＜22元/㎡。

劣勢：低溫環(huán)境運行效率低，特別在晚上最冷時間段，環(huán)境溫度低于-10℃時，再加上反向化霜耗能，低溫工況效率＜200%。如圖1所示。

圖1

4  水（地）源熱泵采暖

優(yōu)勢：水（地）源熱泵采暖系統(tǒng)是政府近年剛列入財政補貼范圍的項目，其節(jié)能效果相對較理想，COP值一般＞4.0，由于地下熱源較穩(wěn)定，熱源溫度一般為當?shù)厮募镜钠骄鶞囟?，所以熱泵機組運行穩(wěn)定，故障率低。

劣勢：地源熱泵系統(tǒng)問題主要出現(xiàn)在地下?lián)Q熱系統(tǒng)，地下抽水式換熱系統(tǒng)，一是水利部門管理較嚴格，二是地下?lián)Q熱井隱患較多，這也是設計者必須注意而又無法回避的問題。地埋管式換熱系統(tǒng)規(guī)避了抽水式換熱系統(tǒng)問題，但需大量增加鉆井數(shù)量來提取更多地下土壤熱量，與其他采暖設備相比，增加投資約為整套系統(tǒng)的1/3。

5  太陽能+雙源熱泵（即空氣源熱泵與地源熱泵合為一體）系統(tǒng)

雙源熱泵一臺主機具有兩種運行模式，空氣源運行模式、水源運行模式。

北方冬季晝夜溫差較大，白天室外溫度一般在0℃左右，甚至更高，空氣源熱泵可高效運行（COP值平均≥2.8），室內(nèi)供暖完全依靠空氣源熱泵即可。夜間室外環(huán)境溫度逐漸降至約-10℃（COP值≤2.2）。空氣源熱泵運行效率相對較低時，自動轉(zhuǎn)換水源熱泵運行模式，水源熱泵運行熱源來自白天太陽能集熱器儲存的熱水（蓄熱水箱可用溫度50℃至5℃）。如圖2所示。

圖2

傳統(tǒng)在冬季利用太陽能采暖系統(tǒng)中，往往采用加大太陽能集熱面積(一般100㎡建筑配至少60㎡太陽能集熱面積)來滿足室內(nèi)溫度要求。白天陽光充沛時室內(nèi)溫度可滿足要求，一旦遇到雨雪天或光照不足時，需依靠輔助設備加熱采暖，一般輔助加熱設備能耗都很大。再有大面積太陽能集熱器到夏季時，熱量嚴重過剩，致使水溫過高，造成管道及集熱管內(nèi)結(jié)垢嚴重，影響冬季使用。

雙源熱泵就是空氣源熱泵與水源熱泵完美結(jié)合，（其中太陽能系統(tǒng)替代地源熱泵系統(tǒng)的地下鉆井換熱系統(tǒng)）它的優(yōu)點是，最大限度的發(fā)揮了太陽能集熱系統(tǒng)的性能，充分體現(xiàn)熱泵的節(jié)能優(yōu)勢，實現(xiàn)了熱泵與太陽能系統(tǒng)的完美結(jié)合，是山區(qū)的理想選擇。

以100㎡節(jié)能建筑為例：墻體厚度240mm，圍護結(jié)構(gòu)做60mm保溫處理，門窗為中空塑鋼材質(zhì)。

建筑能耗為100㎡×80W=8000W

太陽能系統(tǒng)選配：太陽能系統(tǒng)冬季蓄水最高溫度50℃。水源熱泵利用最低水溫度3℃，可用溫差（5～50）45℃。

晚間室內(nèi)需要熱能：8000W×16h×0.8=102400W

蓄熱水箱容水量確定：102400÷45÷1.163≈1956L

冬季太陽能集熱面積確定：

5016MJ÷365=13.7425MJ/d÷36000=0.38KW/h

102400/（380 W/h×8）h=34㎡

雙源熱泵運行特點：

雙源熱泵設有三種運行模式。時間允許自動識別模式：每天上午8:00自動轉(zhuǎn)換空氣源模式運行，到下午17:00系統(tǒng)自動檢測熱源（太陽能蓄熱水箱）溫度，如水源溫度達不到5℃以上，自動回到空氣源運行模式，保證室內(nèi)供暖溫度不受影響。

手動運行模式1：手動切換到空氣源運行模式時，系統(tǒng)將按空氣源模式運行。

手動運行模式2：手動切換到水源運行模式時，系統(tǒng)將按水源模式運行。

在白天空氣源運行效率相對較高時為室內(nèi)供熱，同時太陽能聚熱把熱能儲存在水箱內(nèi)，為夜晚熱泵的水源熱泵模式運行提供熱源。

在夜晚熱泵自動切換到水源模式運行，提取太陽能蓄熱水箱溫度來為室內(nèi)供暖。

傳統(tǒng)太陽能采暖系統(tǒng)蓄熱水箱溫度只能利用溫度差32～50℃（結(jié)合室內(nèi)低溫地板輻射采暖）。而熱泵可以利用溫度差5～50℃。可多提?。?～50）-（32～50）=27℃ 

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