太阳能水环热泵供热系统

PAGEPAGE5太阳能水环热泵供热系统摘要：本文介绍了太阳能水环热泵供热系统设计。利用在中心屋顶上安装的太阳能集热系统，冬季作为水环热泵的热源，其他三季进行生活热水供应,以达到全年综合利用太阳能，并提高太阳能集热系统在冬季运行时的热效率。关键词：太阳能水环热泵供热1概述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，在提高太阳能热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。净雅集团娱乐中心是集餐饮、洗浴、演艺综合性服务的娱乐中心，其特点是热水用量大，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，我们提出了太阳能水环热泵的供热方案，利用太阳能进行冬季采暖，春、夏、秋三季供应生活热水，作到全年综合利用，并提高太阳能集热系统在冬季的热效率，得到了业主的认可和采纳，现已完成了初步设计。2太阳能集热系统的设计2.1太阳能集热器总面积的确定太阳能集热系统能够获取的有效得热量主要受两个因素的影响，一是太阳能集热器本身的热性能质量，二是安装的太阳能集热器总面积。在相同的太阳能资源和气候条件下，为得到要求的得热量，热性能好的太阳能集热器需要安装的面积小，必须选择高效集热器，才能降低初投资，获取最大的投资收益比。为适应冬季采暖和三季供热水的要求，太阳能集热系统应是闭式循环系统，这就要求太阳能集热器应有较高的承压能力。因此，为保证太阳能集热系统运行的高效、安全和可靠，我们采用了清华阳光集团生产的全玻璃真空管U型管式太阳能集热器。其特点是在全玻璃真空管内置入铜制U型管作为集热介质的通道，使集热器的承压能力提高至1.0Mpa。该太阳能集热器在国际权威机构瑞士Rapperswil太阳能检测中心进行的热性能测试结果，为确定太阳能集热器的面积提供了依据。全玻璃真空管U型管式太阳能集热器的瞬时集热效率方程为：η=0.5608-0.92(Tm-Ta)/G–0.010(Tm-Ta)2/GG——太阳辐照度Tm——太阳集热器平均水温Ta——环境温度用该瞬时集热效率方程和北京地区20年的气象统计资料，我们分别按冬季运行和夏季运行的两个工况，逐时计算了冬夏两季在极端条件（1月、7月逐时最大总辐照度情况）和一般条件（1月、7月逐时平均总辐照度情况）下太阳能集热器的集热效率，春、夏、秋三季太阳热水供水泵按照容积式换热器的补水控制方式启停，需要补水时，信号控制太阳热水供水泵启动，水满后停泵。冬季时，容积式换热器由自来水补水，补水时，信号控制自来水管路上的电磁阀开启进水，水满后电磁阀关闭。冬季运行时，太阳热水通过板式热交换器加热水环热泵的一次热水，在夜间和阴、雨、雪天太阳供热量不足时，太阳能热水箱的水温可能会低于水环热泵空调系统的采暖回水温度。因此，太阳热水供水泵的启停，应该根据太阳能热水箱内的水温来控制。否则采暖回水不仅不能从热交换器获取热量，反而可能损失热量，造成采暖回水温度的继续降低。控制水泵启停的水箱温度设定与水环热泵的设计采暖回水温度密切相关，本工程水环热泵的设计采暖回水温度为22℃；所以，太阳热水供水泵运行的控制为：当太阳能热水箱的水温低于25℃时，供水泵停，当太阳能热水箱的水温达到30℃时，