精选太阳能采暖系统

1、精选太阳能采暖系统太阳能# 地源热泵综合系统的经济分析!董玉平!，由世俊!，汪洪军!，徐爱东&，朱焕茹&!) 天津大学，天津(&；&) 天津市机电设备安装公司，天津%!摘要：介绍了适用于别墅或大面积住宅的新型太阳能# 地源热泵三联供综合户式中央空调系统的构成与特点；并与其它供暖空调系统和提供生活热水方式进行了经济比较，太阳能# 地源热泵综合系统在经济效益与环保效益方面均优于其他方式。关键词：地源热泵；太阳能热水器；燃气空调中图分类号：*+,- 文献标识码：./0121340 .2567848 12 9165:; 91=:0? ?5A B=3C D13C:?E?284F? 978A?3GHI J

2、=;C42K!，JH+ 9E4;L=2!，M.I12K&，O+ =52;:=&!) !#$%$ &$()*+,，!#$%$ (&，-.$#；&) !#$%$ /$*+#00#+1$ -1)21)#+1$ 13 40(5+)16(5.#$5#0 7(5(，!#$%$ %!，-.$#!#$%&$：*E48 C5C?: 42A:1=0?8 5 878A?3 8A:=0A=:? 52 P?5A=:?8 1P 54: 0124A41242K 52 E1A Q5A?:;8=CC67 R7 81;65:;K:1=2 81=:0? E?5A C=3C 65:K?;5:?5 Q?6642K，52 :?C:?8?

3、2A8 AE? ?0121340 52567848 58Q?66 58 ?0121340 013C5:4812 R?AQ?2 8165:; 012F?2A41256 S.D 878A?3 52 E1A Q5A?: 878A?3) 9165:; ?2F4:123?2A R?2?P4A)()* +,%-#：8165:;K:1=2 81=:0? E?5A C=3C；8165:;?2?:K7 Q5A?: E?5A?:；K58 54:;0124A41242K! 前言随着面积超过! 3& 的别墅或复式住宅的出现，研究开发一种经济效益和环保效益均优的家用中央空调已经迫在眉睫。同时，研究、开发和利用新能源，已

4、经成为世界各国能源研究与开发的共同战略目标。& 世纪( 年代能源危机以来，太阳能和地热能作为可利用的新能源，逐步成为国内外研究重点!$。最近研究说明：到&- 年，核能将占第一位，太阳能占第二位-；&6 世纪末，太阳能将取代核能占第一位。地源热泵系统由于利用可再生的地热能，为节能和环保型的技术%，(。近几年来，地源热泵型空调的使用有了突飞猛进的开展。商业分体空调与家用电热水器的广泛使用，使家庭电能的消耗大幅度增加。因此，考虑将地源冷暖两用的热泵型空调与热水太阳能集热器联合运行，用于替代分体空调与电热水器。由此，可以利用太阳能和低位热能，满足用户空调与生活热水的要求，降低用户的耗电费用。下面就这方

5、面的技术进行分析与探讨。& 太阳能# 地源热泵综合系统&)! 系统构成太阳能和地热能综合利用实现供冷、供热和供生活热水三联供的太阳能# 地源热泵综合系统流程第& 卷第!& 期& 年!& 月煤气与热力58 U ?5AS16) & I1) !&G?0) &! 收稿日期：& # - # !；修回日期：& # ! # !- 作者简介：董玉平!,(，女满族，辽宁西丰人，硕士生，主要万方数据从事空调、热泵和建筑节能技术的研究工作。如图! 所示。该系统主要由两个子系统组成：热泵机组空调系统和生活热水系统。热泵机组主要包括蒸发器、冷凝器、四通换向阀、压缩机、膨胀元件、地下水循环水泵、空调水循环水泵和末端风机盘

6、管，蒸发器和冷凝器靠四通换向阀在制冷剂环路实现冬夏季互换。生活热水系统主要有太阳能集热器、集热器循环水泵、热水贮水箱、换热器、热水循环水泵和电加热器等组成；整个系统依靠温度传感器、空调优先转换阀和控制器等实现运行控制。生活热水系统除常用的太阳能集热器外，还增加了地源热泵太阳能集热器切换环路。!蒸发器冷凝器；#冷冻水循环水泵；$用户风机盘管；%集热器循环水泵；&太阳能集热器；温度传感器；(冷水进口；)热水出口；*热水贮水箱；!+热水循环水泵；!电加热器；!#换热器；!$节流元件；!%空调优先转换阀；!&四通换向阀；!控制器；!(压缩机；!)冷凝器蒸发器；!*地源水循环水泵图! 太阳能, 地源热泵

7、综合系统流程#-# 工作原理太阳能, 地源热泵综合系统总体实现夏季制冷、冬季供暖，常年提供生活热水。热泵装置优先用于空调。在夏季冷负荷较大时段，开启空调优先转换阀!%，热泵用于制冷以满足房间舒适性要求；利用太阳能热水器提供生活热水。在房间不需要空调时段，利用热泵制取生活热水，存放于热水贮水箱，以供使用。在冬季采暖季节，在冷热负荷差异较大的华北地区可以采用采暖与制热水并联工作，并且可利用供暖间歇时段制取生活热水；当太阳能和热泵都不能满足热水供应要求时，启动热水贮水箱中的电加热器! 来辅助加热。#-$ 辅助热源太阳能系统运行受气候条件影响，热泵优先满足空调房间。为了保证每日连续提供热水，生活热水系

8、统辅助热源是必不可少的。考虑到辅助热量不很大，电加热器具有启动快、便于自动控制、不占地等优点，选用电加热器作为辅助热源，设置在热水贮水箱中。太阳辐射缺乏、热泵用于空调时即可启动电加热器，以保证系统持续稳定运行。#-% 自动控制系统太阳能, 地源热泵替代常规能源以到达供暖、空调、生活热水的目的，各子系统的启动切换显得尤为重要。在整个系统中，室内温度和热水贮水箱中的水温作为被控对象。当室内有人时，室内温度保证室内设计温度，当室内无人时，夏季不控制，冬季要保证最低温度防止水管路冻结。热水贮水箱底部水温低于一定温度，同时热水贮水箱有流量流出时，启动电加热器!；热水贮水箱底部水温超过一定温度，在夏季，集

9、热器循环水泵% 断电停止运行，在冬季，热泵停止制取热水。#-& 系统特点地源热泵是利用地表浅层能量地下水、土壤或地表水作为冬季热泵供暖热源和夏季空调冷源的系统，地源温度全年相对稳定的特性使得地源热泵比传统的供暖空调系统运行效率高。太阳能集热器充分利用太阳能，因此，这种仅利用少量高品位能源，利用太阳能与地表浅层能量的太阳能, 地源热泵综合系统对保护环境及节约能源是显而易见的。利用热泵实现冷、热和生活热水三联供，提高设备利用率，优于其他中央空调系统。$ 经济评价太阳能, 地源热泵综合系统计算的主要技术参数有：空调供暖冷热负荷，生活热水耗热量。经济参数有：初投资、年总本钱、动态回收期及相关参数。$-

10、! 主要经济参数!初投资指供暖空调及生活热水系统各局部投资总和，包括设备购置费、安装费及其他费用包括设计费、监理费和不可预见费。#年总本钱指系统各局部的运行费，如水费、电费、燃料费；排污费；设备折旧费和设备维修、大修费等。$投资回收期 !第!#期董玉平等：太阳能,地源热泵综合系统的经济分析 ($& 万方数据投资回收期是以工程的净收益抵偿工程全部投资所用的时间。静态是不考虑资金的时间价值，而动态考虑时间价值。动态投资回收期计算公式为：! ! # $ #% & $ ! (式中：!动态投资回收期； 年份；#现金流入，指收入、回收固定资产残值和回收流动资金；#%现金流出，指固定资产投资、流动资金、运行

11、费用；$基准收益率，取)*。+,- 参数的计算以天津为例对( . /( 0- 别墅或复式等大面积居室家用中央空调进行经济比较。-当地采暖空调室内外计算温度、采暖期天数和采暖度日值。+供暖热指标取/( 120-，空调冷指标取(120-。3生活热水温度3- 4，主要为淋浴热水。每( 0- 的家庭3 口人，每- 天淋浴一次，每次淋浴费+ 元。供暖空调收费标准均按天津供暖收费标准5,3 元20-。5电价(, 3 元2 617，各种燃料的热值及价格见表。表 燃料的热值与价格热值燃料利用效率单价油3+ (53 68269 (,)5 +,( 元269天然气+5 5+( 6820+ (,)5 (,)( 元20

12、+,+ 计算结果分析与比较供暖空调比较方案有：地源热泵、风冷热泵、燃油锅炉& 分体空调、天然气锅炉& 分体空调。生活热水比较方案有：太阳能热水器地源热泵费用记在供暖空调中、电热水器、天然气锅炉、燃油锅炉。技术经济比较结果见图-3。供暖空调方案中风冷热泵初投资最低，地源热泵初投资最高，天然气锅炉& 空调、燃油锅炉&空调方案根本相等，空调面积在+( 0- 以下，天然气锅炉& 空调略高，在+(0- 以上，燃油& 空调略地源热泵；-燃油锅炉& 空调；+燃气锅炉& 空调；3风冷热泵；5太阳能热水器；/燃油锅炉；:天然气锅炉；)电热水器图- 各方案初投资比较风冷热泵；-燃油锅炉& 空调；+天然气锅炉& 空

13、调；3地源热泵；5电热水器；/燃油锅炉；:天然气锅炉；)太阳能热水器图+ 各方案运行费用比较 :+/ 煤气与热力-(+年万方数据!风冷热泵；燃油锅炉# 空调；$天然气锅炉# 空调；%地源热泵；&电热水器；燃油锅炉；(天然气燃气锅炉；)太阳能热水泵图% 各方案投资回收期比较高。生活热水系统初投资从高到低依次太阳能、燃油锅炉、燃气锅炉、电热水器。初投资比较见图。供暖空调系统运行费用从高到低依次为风冷热泵、燃油锅炉# 空调、燃气锅炉# 空调、地源热泵。生活热水系统运行费用从高到低依次为电加热器、燃油锅炉、天然气锅炉、太阳能热水器。运行费用比较见图$。$随着空调面积增加，供暖空调回收期最后趋势：风冷热

14、泵约!$ 年，燃油锅炉# 空调约! *，燃气锅炉# 空调约+, & *，地源热泵约), & *。生活热水回收期最后趋势：电热水器约, $ *，燃油锅炉约&, ) *，燃气锅炉约&,$ *，太阳能约& *。投资回收期比较见图%。太阳能- 地源热泵综合系统初投资高于其他方式，但运行费用大大低于其它方式，从投资回收期看，太阳能- 地源热泵综合系统具有很好的经济性。% 环境效益地源热泵、风冷热泵、燃油锅炉# 分体空调、燃天然气# 分体空调等方案的./、粉尘、0/污染物排放量计算中，地源热泵制冷、制热系数均取$，分体空调制冷系数取$,&，供电煤耗$+ 12 345，线损率(, )6，耗电! 345 相当

15、于耗标煤7, %$ 31。火电站总发电量比重)!, 6。通过计算比较，地源热泵# 太阳能热水器的污染物排放量均低于其他系统形式见图&。!风冷热泵# 电热水器；天然气锅炉# 空调；$燃油锅炉# 空调；%地源热泵# 太阳能热水器图& 各方案污染物排放量比较& 结论!太阳能- 地源热泵综合系统可用于供暖空调和全年提供生活热水。与其他供暖空调以及提供生活热水方式相比，太阳能- 地源热泵综合系统供暖空调提供生活热水具有明显的经济性。$太阳能- 地源热泵综合系统与常规能源供暖空调以及提供生活热水方式进行污染物排放量比较，太阳能- 地源热泵综合系统污染物排放量最少，具有环保效益。下转第(%7 页第! 期董玉

16、平等：太阳能- 地源热泵综合系统的经济分析万方数据在建筑物空调中使用天然气作为驱动能源，对于改善城市用能结构，调节电网与燃气负荷的峰谷差具有十分积极的意义。燃气液体枯燥剂除湿冷却空调系统作为燃气驱动的空调制冷技术的一种形式，将有广阔的应用前景。参考文献：! #$#%& ( )，*#+,#%-.# /，010 * /2 34-5&6#. 7-485&7&9:&6#;&0 8&7 7-+&66#;+：;4-0%= #7 -?,-%&5-; 2 A9;-%#;&0#. 08%#. 0: (-:%&1-%#;&0，!BBB，CC：DDEDEF2C 殷平2 室内空气计算参数对空调系统经济性的影响2 暖通

17、空调，CGGC，C：DEDF2D 沈晋明2 我国目前室内空气品质改善的对策与措施2 暖通空调，CGGC，C：C!CH2上接第FDF 页参考文献：! 侯根富，王威，穆春峰2 燃气热泵式冷热水机组运行特性分析2 煤气与热力，CGG!，C：!DD!DH2C 张永贵2 热泵供暖系统技术经济比较2 煤气与热力，CGGD，I：DIEDIH，DIF2D 高顺庆，郑维民2 地热源燃气热泵系统的供热参数选择2 煤气与热力，!BJE，C：EHEB2E 焦文玲，胥杰2 燃气热泵技术及其应用2 煤气与热力，!BBJ，E：HEHH，IC2H 董玉平，由世俊，汪洪军，等2 太阳能K 热网淋浴热水系统研究及经济分析2 中国

18、建设信息，CGGD，C：CCCE2I 殷平2 现代空调)2 北京：中国建筑工业出版社，CGG!2F 蒋能照2 空调用热泵技术及应用)2 北京：机械工业出版社，!BBF2?煤气与热力?杂志征订启事?煤气与热力?杂志为中国城市煤气学会会刊，创刊于!BFJ 年，由中国市政工程华北设计研究院等单位主办。本刊为月刊，大!I 开，每期IE 页，国际标准连续出版物号ALLM !GGG K EE!I，国内统一连续出版物号3M !C K !G!NOP。主要刊登城市燃气和热力方面的学术性和技术性论文、生产总结、专题综述、技术简讯。读者对象为全国各地燃气公司、热力公司、有关设计院、科研单位的工程技术人员、大专院校的师生及管理部门的工作人员。本刊在国内外具有较高地位，不但是中国科技论文统计源期刊、中国学术期刊综合评价数据库、中文科技期刊数据库来源期刊，而且为美国、德国、俄罗斯等国际专业检索刊物的入选刊物。为适应我国信息化建设需要，扩大作者学术交流渠道，本刊还参加?中国学术期刊光盘版?和“中国期刊网。本刊屡次被评为天津市一级期刊，被?中国核心期刊遴选数据库?收录，并被评为“百种中国杰出学术期刊。本刊由天津市邮政报刊发行局发行，发行量达HGGG 余册，邮发