多能互补供热采暖发展方向探讨

1、多能互补供热采暖发展方向探讨.、八、一前言伴随着国家对可再生能源应用的重视， 各种能源应用形式频出， 其中一个非常重要的 趋势就是 “从单一能源到多能源互补”。 多能源组合既可以实现节能减排的目的，又可以 互相弥补不同能源间的缺点， 通过能源合理配置， 提高居民绿色、舒适的生活品质。近几 年，我国出现供暖需求和供暖现状的矛盾、 环境保护与大气污染、 化石能源枯竭与可再生 能源稳定性之间的矛盾， 为了化解这些矛盾， 多种能源协同供热互补采暖必将成为国人关 注的重点发展方向， 本着节能环保， 广泛应用绿色新能源的原则， 今后多种能源协同供热 互补采暖系统工程中，必将以太阳能为主，其他能源为辅助能源

2、的工程设计和应用趋势。太阳能是一种取之不尽用之不竭的可再生绿色能源，从而得到各国的亲睐及重点扶 植。能源的使用必须是稳定、 可靠、经济适用的， 但是太阳能的利用存在强度低、 不稳定、 不连续等问题， 单纯的太阳能利用在供热采暖领域具有很大局限性， 常规的太阳嫩供热系 统很难满足“全天候”的供热需求，为满足“全天候”的要求，常规方法是采用电加热为 辅助热源， 但是电加热容易引发安全问题， 而且消耗大量高品质能源， 这就促使人们考虑 其他低品质能源或新能源作为太阳能的辅助能源协同利用。 近年来，太阳能与热泵、 燃气、 电、生物质能等能源互补使用在逐步推广， “能源集成”， “大光热系统”成为当下太

3、阳 能热利用行业发展的关键词。 发展以太阳能为主， 以其他稳定的能源为辅助能源供热工程 是今后新的发展方向， 有广阔的发展空间和巨大的市场前景， 以下就以太阳能为主， 其他 能源为辅的多种能源协同供热采暖的几个发展方向以及各发展方向需要注意的问题加以 探讨。1、太阳能热泵太阳能集热技术是利用太阳能集热器， 收集太阳辐射能把水或其他工质加热的新能源 利用技术， 是目前太阳能热能应用发展中最具经济价值、 最成熟且已商业化的一项应用技 术。而热泵技术是一种节能制冷供热技术， 热泵循环与制冷循环本质上都是逆向循环， 实 际上就是一个反方向使用的制冷机， 其热能大部分来自周围低温的环境介质， 只有一部分

4、 由机械能转变而成， 以花费少量机械功作为代价， 将低温环境的热能转移到较高的环境中。 热泵的构造和制冷机是完全相同的， 只是增加了一个四通电磁换向阀改变制冷机的流向而 已。太阳能热泵是指把太阳能集热技术和热泵技术有机结合起来， 利用太阳能作为蒸发器 的主要热源，把经过热泵技术提升品质之后的辅助能源（如地热源、水源、空气源）做为 辅助能源， 多种能源协同作用的供热系统， 太阳能热泵可同时提高太阳能集热器效率和热 泵系统性能。 这种多能源协同作用的供热系统既可以有效改善太阳能集热的稳定性、 不可 靠性和运行经济性适用性， 又可以在一定程度上避免空气源热泵、 水源热泵、 地热源热泵 等在原有热源温

5、度过低时引起的供热能力和性能系数降低的问题， 有效提高热泵对使用环 境的适应性， 具体到实际供热采暖工程中， 是采用空气源热泵、 地源热泵还是水源热泵作 为太阳能集热的辅助能源，要结合当地的具体条件进行实际设计。太阳能热泵供热采暖系统虽热是多能互补供热采暖的重要方向之一， 但目前这种采暖 系统还有若干需要重视的问题。性能可靠性各种类型的太阳能热泵性能都有待提高， 要合理确定各部件之间的匹配关系以达到投 资运行最佳效益； 要将系统设计与建筑设计结合起来， 充分考虑错能采暖系统的可靠性和 安全性。山东光普太阳能工程公司办公楼太阳能与空气源热泵联合采暖工程投资经济性能源结构和燃料价格直接影响太阳能热

6、泵的经济性， 例如，我国西部地区以煤炭为主 的能源结构以及较低的燃料价格必将影响太阳能热泵的市场竞争力。 同时，太阳能热泵系 统初投资偏高也是影响其经济性的重要因素之一， 但是后期的运行费用和维护费用要比常 规采暖方式低得多。性能可行性 系统的设计和应用要充分考虑运行的可行性，既要考虑系统性能又要考虑建筑美观， 要实行智能化控制，这需要各个专业、各个领域的人共同努力、相互配合。目前，在我国制约太阳能热泵应用的主要障碍是系统初投资较高以及政府、 建筑设计 人员和公众对这一技术缺乏足够的了解和认识。 通过政府部门、 科研机构和工程技术人员 的共同努力， 借鉴国内外的成功经验， 我国太阳能热泵将在供

7、热采暖领域得到较快的推广 和发展。2、太阳能与生物质能互补 全球权威能源机构预测，到本世纪中期太阳能将成为人类能源构成中的重要组成部 分。我国陆地表面每年接受太阳辐射能相当于约万亿吨标准煤， 全国三分之二的国土面积 年日照在 2200 小时以上，年太阳辐射量超过 5000 兆焦耳每平方（相当于 170 千克标准 煤每平方米），丰富的太阳能资源，是中华民族赖以生存、永续繁衍的最宝贵的资源。生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体， 包括所有的动植物和微生物。 而所谓 生物质能， 就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式， 即以生物质为载体的能 量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，

8、可转化为常规的固态、液态、和气态燃 料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源。地球上的生物质能资源较为丰富，而且是 一中无害的能源。地球每年经光合作用产生的物质有 1730 亿吨，其中蕴含的能量相当于 全世界能源消耗总量的 1020 倍，但目前的利用率不到 3%。我国是农业大国，生物质能 资源非常丰富，年产量达 8X 108多吨石油当量，但是长期以来我国的生物质能的利用率 并不高。太阳能与生物质能的结合有多种形式， 如将太阳能集热技术与生物质厌氧发酵技术的 结合，利用太阳能集热能量实现生物质高温发酵， 降低品质、不稳定的太阳能和生物质能 向高品位沼气化学能的转换。 此外，还可以利用太阳能集热器

9、和生物质颗粒燃烧器联合组 成一个供暖系统，为建筑物提供冬季采暖和全年生活热水所需的热量。太阳能与生物质能互补供热系统的设计要求满足以下几点要求： 可在采暖季安全稳定 高效的运行， 稳定地为建筑物提供采暖所需热负荷； 保证基本生活热水的用量和水质； 提 高太阳能的热利用效率；降低除投资和运行成本；使系统的结构简单紧凑。3、太阳能与燃气协同利用太阳能是清洁的、 可再生的能源，而且太阳能资源比较丰富，永不枯竭。但是太阳能 的能流密度低， 每平方米集热器面积实际采集到的年平均太阳能辐射照度不到 100W 。能 流密度随地区、 时间、日照角的不同而不同；太阳能受天气因素影响较大， 具有间歇性和 不可靠性

10、； 太阳能自身不易储存， 必须转化为其他形式才能储存利用。 若燃气壁挂炉与太 阳能热水技术联合使用， 可缓解天然气能源短缺的问题。 单一的燃气壁挂炉的出现代替了 传统的集中供暖的形式， 但随之而来也带来了相应弊端。 部分城市要求燃气公司采取措施， 适当控制民用采暖用气， 以缓解冬季用气高峰期间天然气供需矛盾， 保证居民炊事及洗浴 用气需求。家庭供暖可采用太阳能热水为主并联或串联燃气壁挂炉为辅的供暖形式。 因太阳能是 一种情结可再生的免费资源， 在经济及空间允许的条件下尽可能增大太阳能的利用即尽可 能增大太阳能集热器的面积。并且让太阳能热水多方面应用（冬季采暖和提供生活热水、 其他季节提供生活热

11、水） 。联合运行方式分燃气壁挂炉前置式与后置式。 所谓前置是是指 燃气壁挂炉安装在水箱与换热器之间； 而后置式是指燃气壁挂炉安装在采暖系统侧。 大多 数家庭用燃气壁挂炉都兼生活热水与采暖两用， 后置式安装采暖系统系统水与生活热水混 用，给生活热水水质带来了一定影响，所以相对而言前置式安装是比较合理的方式。太阳能热水系统与燃气壁挂炉联合运行的形式， 解决了城市燃气供量不足的情况。 但 是这套系统控制较为复杂还需要专业人员根据气候具体情况有针对性的设计。 以及施工安 装后，运行调试都需要专业人员操作。4、太阳能光热与光电相结合利用太阳能光热与光电相结合（pvt利用是用光伏/光热二合一收集器为核心的

12、太阳能利 用系统，实现将光伏 /光热应用合二为一，进一步提高太阳能源的利用效率和扩展太阳能 利用的适用性。研发和利用热传导介质可以保障太阳能电池板温度和发电效率的基本稳定， 大幅度提 高电池效率和低温热量的利用率， 实现较高的综合效率， 可保障系统在不需要外部供电条 件下的自行运行。利用传热优化新技术，增大换热面积、流体强制性流动、强化辐射、对 流和热传导， 多种换热方式协调作用， 既能降低电池板的温度， 强化光伏电池板的散热效 果，提高发电效率，又能实现太阳能热利用，为用户提供热水。 同时系统在输出相同能量 的情况下比独立的光伏、 光热系统占地面积更少， 是一种具有广阔前景的新型太阳能综合

13、利用技术，特别适用于电力和常规能源缺乏的偏僻地区。采用光热光热相结合技术的太阳能收集器是一种具有广阔前景的太阳能综合利用技 术。具有以下优点：集热器具有较高的综合效率；增强电池与吸热版之间的传热效果， 降 低电池板温度，延缓电池板老化，提高收集器的使用寿命； 克服了光热与光电收集器不见 独立运行时， 光热与光电各占各的集热面积， 综合占地面积少； 实现了同一套采集系统中 热电联产，自发的部分电量通过蓄电池蓄电可直接用于驱动光热系统温差自动循环的直流 泵，减少常规能源的消耗。 但是光热光电相结合在工程应用上要注意传热工质的绝缘性涉 及，保证系统的安全运行。5、总结随着城乡一体化的推进和环保要求的日益提高， 能源供应结构的逐渐变化， 加之建筑 节能和计量收费改革的推进， 供热采暖方式日益多样化。 目前存在的各种供热采暖方式都 有其存在的合理性和适用条件， 在选择供热采暖方式时， 应综合考虑当地气候条件、 环保 要求、燃料结构、能源效益和经济承受能力等因素，目前，政府部门、建筑设计部门、房 地产、终端客户等一致认识到， 太阳能系统只有和其他系统实现多能源互补， 才能真正实 现系统可持续性、舒适性和综合节能。太阳能与其他能源互补使用已成为一种必然趋势。 尤其是