太阳能热泵供暖

/太阳能热泵供暖、制冷、洗浴三合一工程可行性投资报告及经济效益分析制作单位：北京五航星太阳能科技发展有限公司电话：01０-8７６47３5086545779传真：010-目录引言……………………0２太阳能热泵技术应用条件………０３太阳能热泵技术原理及特点……04设计论据和标准…………………０６产品选型及技术参数……………07产品简介…………0９太阳能热泵的主要作用…………1３工程主要特别……………………1４运行及节能效益分析……………15各种能源值比较…………………１6经济价值对比表…………………１7供暖流程图…………………17制冷流程图…………………1８供热水流程图………………18工程实例……………………１9结束语…………………１８北京五航星太阳能科技发展有限公司2０08年11月12日引言随着经济的发展和人民生活水平的不断提高，我国正面临着越来越大的能源压力,特别是用于采暖、空调建筑能耗的增加,已成为我国不少城市缺电的诱因。地球上的化石燃料--煤、石油、天然气等将逐渐开采枯竭,开发包括太阳能、风能在内的可再生能源利用的任务已十分迫切。所以，在提高太阳能与热泵利用应用技术水平的同时，应积极创造条件,将现有成熟技术在实际工程中推广应用,以积累经验,通过实践进行技术的改善、提高,起到样板和示范作用.空调和采暖能耗在我国建筑能耗中的比重大幅度地提高，逐步发展成为建筑能耗中的一个主要部分，给能源和环境带来更大的压力.而太阳能是一种取之不尽、用之不竭的洁净能源,用太阳能补充常规能源驱动空调和采暖系统对于节能和环保都具有十分重要的意义,目前国内已经建成了数套太阳能热泵供冷、供暖、洗浴的空调示范系统。太阳能热泵系统供冷、供暖、洗浴的利用呈现出勃勃的生机。本工程其特点是用水量大,供用户使用对全年室内环境的舒适度要求高，用于采暖、空调和热水供应的耗能量大。为尽可能降低运行费用，减轻业主负担，我们提出了太阳能热泵的设计方案,利用太阳能热泵系统进行冬季采暖，夏季制冷，全年供应生活热水。作到全年综合利用。产品投入后，4年多可收回成本。是我公司国内首家研发出的高科技产品。太阳能热泵技术应用的条件应用太阳能热泵技术的原则：(１）在投资经济许可的前提下最大限度地利用太阳能。太阳能是完全免费的,在利用过程中，仅消耗水泵能耗，运行费用最低，所以在经济许可的情况下，尽可能增大太阳集热器的面积，以提高太阳能的利用率。(2)太阳能热泵技术适宜供全年生活热水、冬季供暖、夏季制冷的全年综合利用。在实际工程中,采用新能源后，系统初投资较高,尤其是对太阳集热器，全部是增量成本,最好能全年综合利用。例如:太阳集热器冬季供热、夏季制冷，在过渡季，不设空调时，太阳能除提供生活热水外，将多余的热量储存起来,供冬季供热。这样的做法既可以做到太阳能的综合利用,又可以避免太阳集热器的空晒，增加了太阳集热器的寿命。（3）新能源利用的前提是必须采用节能建筑,以降低系统的初投资。太阳能的能流密度较低，太阳集热系统的价格在目前仍然偏高;热泵系统与常规系统相比，初投资也较高.为了尽可能减少系统的初投资,必须保证建筑围护结构符合节能规范的要求,以降低供暖、空调系统的负荷需求.二、太阳能热泵技术原理及其特点1、概述:太阳能热泵技术是太阳能热利用技术和热泵技术有机的结合，具有集热效率高、供热性能系数高、形式多样、布置灵活、一机多用、应用范围广等优点，能较好地解决“太阳能与建筑一体化”和“全天候”的问题。太阳能热泵技术将在太阳能利用中占有重要地位，有着广阔的发展前景。太阳能热泵是指利用太阳能作为蒸发器热源的热泵系统，区别于以太阳能光电或热能发电驱动的热泵机组。它把热泵技术和太阳能热利用技术有机的结合起来，可同时提高太阳能集热器效率和热泵系统性能。集热器吸收的热量作为热泵的低温热源，在阴雨天，空气热泵作为加热系统的辅助热源,它可全天候工作，提供热水、制冷和供暖。2、太阳能热泵的技术特点

太阳能热泵将太阳能利用技术与热泵技术有机结合起来，具有以下特点：

1)由于太阳能具有低密度、间歇性和不稳定性等缺点，常规的太阳能供热系统往往需要采用较大的集热器和蓄热装置，并且配备相应的辅助热源，这不仅造成系统初投资较高，而且较大面积的集热器也难于布置。ﻫ

太阳能热泵基于热泵的节能性和集热器的高效性，在相同热负荷条件下，太阳能热泵所需的集热器面积和蓄热器容积等都要比常规系统小得多,使得系统结构更紧凑，布置更灵活。

2)在太阳辐射条件良好的情况下，太阳能热泵往往可以获得比空气源热泵更高的蒸发温度，因而具有更高的供热性能系数（ＣOP可达到4以上），而且供热性能受室外气温下降的影响较小。

3）由于太阳能无处不在、取之不尽，因此太阳能热泵的应用范围非常广泛,不受当地水源条件和地质条件的限制，而且对自然生存环境几乎不造成影响.

4）太阳能热泵同其它类型的热泵一样也具有“一机多用"的优点，即冬季可供暖,夏季可制冷，全年可提供生活热水.由于太阳能热泵系统中设有蓄热装置,因此夏季可利用夜间谷时电力进行蓄冷运行，以供白天供冷之用,不仅运行费用便宜，而且有助于电力错峰。三、设计依据和标准3．1、太阳能热水设计依据及标准１）GB/T6424-1９９７《太阳能集热器技术条件》２）ＧＢ４271-８4《太阳能集热器热性能试验方法》3)GＢ／Ｔ1551-1９95《太阳能热水器吸热体、连接器及其配件所用弹性材料的评价》４）《太阳能热水系统施工安装》（部标征意见二稿)５）ＧBJ9３－86《工业自动化仪表工程施工及验收规范》6）GBJ2４2-82《采暖与卫生工程施工及验收规范》７）ＧB／T1813—２０02《太阳能热水系统设计，安装及工程验收技术规范》８）ＧB/Ｔ2０0９5－2006《太阳能热水系统性能评定规范》9）JGJ／T16－92《民用建筑电气设计规范》1０)GＢJ13１—9０《自动供仪表安装工程质量检验评定标准》11）《建筑给排水工程规范》(暖通空调规范）12)《给水排水工程施工手册》１３)五航星《热水设备投资指南》3.2、气温条件 北京地区处于东亚大陆东岸北京地区地处暖温带半湿润地区，气候受蒙古高压的影响,属大陆性季风气候，年降水量644毫米.北京四季分明,冬季干燥，春季多风,夏季多雨,秋季晴朗温和，年平均气温17-20摄氏度。冬季，经由西北部吹来的冷空气，受高山阻挡,下沉时又受增温作用,因此北京冬季比其它同纬度地区温暖，无霜期约１８0—2０0天。夏季因东南暖温气流受海洋调节作用,亦不热.这使北京形成了夏无酷暑，冬无严寒的优越气候条件.四、产品选型及技术参数《一》产品选型太阳能集热器8０0㎡,不锈钢水箱４0T两个空气源热泵DE—270W/DＲ一台太阳能热泵DE—240LS一台５、控制系统一套６、以上产品可满足5０00㎡供暖、制冷、及洗浴。《二》技术参数：太阳能三高管技术参数：长度Ｌ＝1５00直径φ=4７mｍ空晒温度≥２0０真空度≤5.0×１0ˉ2帕承压0。６兆帕热损系数≤0．9瓦／cm2.℃抗冲击φ２５mm冰雹产水量7—9kｇ2、空气源热泵技术参数：型号：ＤE-270W／ＤＲ（３0P机）电源（V/Hz)３8０／3/50制热量（KW）８4．5制冷量(KW）76制热输入功率(KＷ)27制冷输入功率（KW）26．5额定制热电流（ＫＷ）５０．4额定制热电流(KW）49．5热回收产水量(L/H）540工质Ｒ134Ａ充氟量（g）5200×4防触电等级Ⅰ类保护等级IP×4主机重量(Ｋg)950主机尺寸（mm)24０0×140０×2300热回收水泵流量（ｍ3／h)6．0空调水泵流量（m3/ｈ）24．0主机水管接头G3″噪音（dB）≤68压缩机台湾HAＮBELＬ测试条件制冷:空气干球温度35℃，空气湿球温度2４℃进水温度12℃出水温度7℃制热：空气干球温度7℃，空气湿球温度24℃进水温度40℃出水温度型号：DE-2４０LＳ电源（V／Ｈz)３８0/3/５0制热量（KＷ）288.4制冷量（KＷ）54．4输入功率（KW）３9．6工质Ｒ１34A充氟量（KG)34压缩机台湾HANBELL制冷回路2冷水进/出水温度1２℃/出热水进／出水温度18℃/进出口管径3″进出口管径３″流量m3/ｈ4０．9流量ｍ3/ｈ２1.７整机重量（KＧ）1５80测试条件制冷:空气干球温度3５℃,空气湿球温度２4℃进水温度1２℃出水温度７℃制热:空气干球温度7℃，空气湿球温度２4℃进水温度１５℃出水温度4５３、太阳能热泵技术参数：五、产品简介《1》、太阳能集热器简介：集热器（三高管)采用先进的硼化镀铜三高管，三高管的吸收比提高了１2％，发射比降低了3０％－40％，超吸收，热损少，升温快.高效管，超吸收，热效高,升温快，在同样的光照条件下，比普通管能出更多更高水温的热水;高寒管，因铜离子的发射比比铝离子低０．２，因此热损很少，在高寒环境下仍能正常工作,－３０℃照常出热水;高温特效管，因膜层中的铜离题子耐高温,抗空晒，膜层在400℃条件下不老化、不衰减、不变色.

在相同光照条件下，普通管热吸收不如三高管高,甚至不能满足洗浴要求；在温度较低时，热损更大，集热效率下降，影响正常使用；尤其在空晒超过2７0℃《2》空气热泵简介1、机组构成

机组由压缩机、风冷冷凝器、蒸发器、制冷阀件和控制系统组成。无需机房和冷却塔;放置于室外或室内加导风管；可以冷暖两用,是使用方便、管理简便的一种中央空调主机。2、适用范围ﻫ广泛适用于别墅、办公楼、医院、娱乐场所及写字楼、宾馆饭店、工厂、部队商场分层分户控制的场合。３、风冷热泵的主要特点风冷热泵机组是一个提供冷热源的独立完整机组,又是利用四处都有空气这个自然能源,加上风冷热泵机组的制造工艺等特点，因而具有许多特点:①、安装在室外,如屋顶、阳台、地下室等处，不占有有效建筑面积，节省土建投资.

②、夏季供冷、冬季供热，省去了锅炉房，对城市建设有利。ﻫ③、省去了冷却水系统和冷却塔、冷却水泵、管网及其水处理设备，节省了这部份投资和运行费用。ﻫ④、冬季供热节电，即热泵供热比用电直接供热要省电三分之二左右。

⑤、热泵的形式多种,采用低噪声热泵，噪声可控制在50—６5dB(A),对周围环境不会产生不利的影响。ﻫ⑥、安全保护和自动控制同时装於一个机体内，运行可靠,管理方便.ﻫ⑦、独立完整的机组,安装方便,可缩短施工周期.《3》太阳能高温热泵简介１。太阳能热泵特点

太阳能热泵是利用了太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统.２.高效节能

太阳能热泵机组可利用的水体温度冬季为60℃以下，水体温度比环境空气温度高，所以热泵循环的蒸发温度提高，能效比也提高.夏季水体为18－3５℃,水体温度比环境空气温度低，所以制冷的冷凝温度降低，使得冷却效果好于风冷式和冷却塔3.运行稳定可靠太阳能热泵机组的空调系统是可以基本保证全年按用户的需要开启空调系统，特别是春秋空调过渡季节均能运行，也就相当于四管制空调系统。一般，水源热泵供、回水的温度一年四季相对稳定，其波动的范围远远小于空气的变动。夏季水体最为空调的冷源，冬季作为空调的热源，水体温度较为恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。4.环境效益显著

太阳能热泵的使用电能，电能本身为一种清洁的能源，但在发电时，消耗一次能源并导致污染物和二氧化碳温室气体的排放。所以节能的设备本身的污染就小。设计太阳能热泵机组的电力消耗，与煤炉相比，相当于减少30%以上,与电供暖相比，相当于减少８0%以上.太阳能热泵机组的运行没有任何污染，可以建造在居民区内,没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要对方燃料废物的场地，且不用远距离输送热量。5.一机多用，应用范围广

太阳能热泵系统可供暖、制冷，还可供生活热水,一机多用，一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统.特别是对于同时有供热和供冷要求的建筑物，太阳能热泵有着明显的优点。有的建筑物内，特别是在过渡季节，部分区域需要供冷,部分区域需要供热,太阳能热泵可以同时供冷和供热,可以实现建筑内冷热量的转移和平衡，不仅节省了大量能源，而且用一套设备可以同时满足供热和供冷的要求，减少了设备的初投资。太阳能热泵可应用于宾馆、商场、办公楼、学校、部队等建筑，小型的太阳能热泵更适合于别墅住宅的采暖、制冷、供热水.6。自动运行

太阳能热泵机组由于工况稳定，所以可以设计简单的系统，不见较少，机组运行简单可靠,维护费用低；自动控制程度高，使用寿命可达到15年以上。7。节约投资热泵系统不需设冷冻机房，不设大的通风管道,不设大的锅炉房和没有冷冻水系统，安装和投资费用大大减少.太阳能热泵的空调系统，夏季管内冷却水供回水设计温度7℃—１5℃，冬季供热水温度仅为４0℃－5０℃，因此管路系统的初投资与维护费用降低.六、太阳能热泵的主要作用１、供暖太阳能集热器冬天可以产4５℃左右的热水,供给热泵机组作为低温转换源。在热泵机组中完成一系列的热力循环过程,产出高温水,用于供暖。使冬天室内温度保持在1８℃以上。２、制冷通过空气源热泵与外配置水箱，循环水不断在系统内循环,把温度降到适合于制冷的7—15℃左右，供给中央空调制冷使用。３、生活用水在机组运行期间，可利用热回收的能源免费提给生活用水，全年也可把太阳能产生的50七、工程主要特点本工程具有集热效率高、供热性能系数高、形式多样、布置灵活、一机多用、应用范围广等优点，能较好地解决“太阳能与建筑一体化”和“全天候”的问题。可同时提高太阳能集热器效率和热泵系统性能。它可全天候工作,提供热水、制冷和供暖。本工程每平方米太阳能集热器平均每个正常日照日，可产生相当于2.８度电的热量.本工程共安装８0０㎡太阳能集热器，每天可节约22４0度电。本工程另设地下蓄水箱50０T，投资费用约3０万元，年利用５０天左右,作为冬、夏季冷、热源转换，年效益约9万元,可四年左右收回投资款。八、太阳能热泵系统运行及节能效益分析1．运行可靠性分析

作为太阳能热泵系统的主要组成部分，太阳能热泵都是技术成熟的节能环保产品。太阳能在生活热水系统中的规模化利用已有20余年的历史，热泵的大量应用也有数十年的历史，太阳能热泵系统将太阳能与热泵技术有机结合,在不影响二者原有运行功能的条件下，使其运行效率显著提高,从而能够保证系统稳定可靠运行，节约能源消耗.2。节能效益分析

太阳能热泵与太阳能集热器结合，其目的在于取长补短，使二者互为补充，互为备用，在日照充足时优先使用太阳能加热热水,利用太阳能集热器产生的低温热水作为热泵的辅助热源，从而改善热泵的运行工况，提高其制热性能。这种组合形式，使二者均在相对比较稳定高效的条件下工作,保证系统全年全天候的卫生热水供应。热泵制热过程本质上是对空气中蕴藏的太阳热能的提升利用,根据热泵的工作特性，在整个系统的运行过程中，热泵机组作为辅助热源运行所供应的热量中，只有一小部分来自电能,所以太阳能热泵系统大大提高了太阳能利用率，减少了对一次能源的消耗.

根据我国北方大部分地区的太阳辐照资料，按照卫生热水系统平均耗热量和太阳能集热器日平均得热量确定太阳能热水系统的集热器面积，太阳能热泵系统中,太阳能直接加热可满足热水系统全年６0—80%的热量需求,其余2０—40%热量由热泵机组供应，热泵平均COP可达３．0,即其所供应热量有65%以上来自集热器不能直接利用的太阳能和空气热能。在整个系统运行中，集热器吸收的太阳能的利用率接近100％，辅助加热的电力消耗只占系统总能耗的7—14%，较常规能源的热水系统可至少节能８5％以上。

通过上述分析可见，太阳能热泵系统是一种性能可靠、环保节能的热水系统形式,该系统只使用太阳能及少量的电能，对环境没