地源热泵供暖系统在新农村中的应用前景探讨.pdf

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1、地源热泵供暖系统在新农村中的应用前景探讨 摘要：本文件简要介绍了地缘热泵供暖的概念及工作原理，并应用实例分析，探讨了地源热泵供暖系统在新农村供暖应用中的前景。关键词：地源热泵供暖系统；太阳能；新农村；应用 1 前言 北方农村住宅长期以来一般仅利用火炕和火炉取暖，供暖质量不能保证，生活热水等的供应更无法满足日常生活的需求。由于农村住宅一般具有较低的建筑容积率，且没有明显遮挡，能源价格较髙，除电力外其他能源一般较短缺的特点，一次农村住宅非常适宜采用太阳能和地源热泵等新能源系统来提供供暖空调和生活热水。2我国太阳能分布及应用情况 2.1 我国太阳能分布我国是太阳能资源十分丰富的国家，三分之二的国土年

2、日照在 2200h 以上。根据中国科学院公布的资料，我国太阳能资源的分布可划分为5 个区域（表 1）。可以看出，北京属于第 3 类资源带，其太阳能资源大有潜力可挖。表 1 我国太阳能资源分布的划分 太阳能是一种“取之不尽，用之不竭”的能源。太阳能利用技术与供热密不可分，在所有常见的供热方式中，太阳能的使用是最具成本效益，最清洁，最安全和环保的受益方式，特别是在低热量热水和暖气。在建筑物的能源消耗中，太阳能具有无与伦比的优势。根据国家标准“民用建筑热工程设计规范”，从图 1 可以看出，中国建筑热工设计师划分为严寒地区，寒冷地区，炎热夏季和寒冷冬季地区，炎热夏季和暖冬季地区和温带地区。寒冷和寒冷地

3、区有冬季取暖需求。随着人民生活水平的提高，冬季供暖需求也开始出现在一些炎热的夏季和寒冷的冬季地区。加热系统和太阳能的结合势在必行。图 1 我国的建筑热工设计分区 2.2 太阳能采暖技术应用形式及现状 传统太阳能建筑是指直接使用太阳能进行供暖和空调的建筑。更成熟的是太阳能采暖建筑，冬季使用太阳能和太阳能加热房间内的空气。一般分为主动式和被动式。被动式太阳能建筑物通过自然采暖或冷却通过建筑结构和建筑布局的巧妙设计进行加热和冷却。活跃的太阳能建筑是由太阳能集热器，风扇，泵，散热器和吸收式制冷装置组成的暖气和空调系统。主动式太阳能加热可分为太阳能空气加热和太阳能热水加热系统。由于太阳能的特点，太阳能加

4、热通常用于有辅助加热系统的建筑，而燃气加热或电加热是理想的辅助加热系统，因此太阳能加热系统可以在冬季的晴天使用。为居民提供取暖采暖，当太阳能不足以满足室内热舒适要求时，燃气采暖或电采暖系统自动开启。太阳能加热通常由单循环太阳能加热系统和双循环太阳能加热系统组成。（1）单循环太阳能采暖系统。单循环太阳能加热系统是直接加热加热模式。水被用作单一循环的唯一介质来吸收太阳能收集器中的太阳能的热量。热水在太阳能集热器和用户散热器之间循环。在缺少光照或下雨天的情况下，可以使用气体或电力作为辅助系统来加热循环介质水以满足加热温度要求。在寒冷的冬季，如果辅助加热系统由于某些特殊原因而未启动，这种直接加热单循环

5、可能会导致收集器冻结或堵塞等问题。（2）双循环太阳能采暖系统。双循环太阳能加热系统是间接加热加热方法。鉴于冬季室外温度较低以及太阳能集热系统冻结的可能性，集热器中的循环介质使用防冻液。必须采用间接系统。有两个回路，太阳能热收集系统和加热系统，它们使用热交换器进行热交换。在实际安装施工中，为充分利用现有能源，厨房烟囱的烟气温度非常高，能量得到充分利用。通过水管和烟囱的热交换，温度可以达到要求。20 世纪 80 年代，以德国为代表的欧洲国家开始大规模应用太阳能供热技术。近年来，欧盟国家的太阳能供热增长迅速，约占全球太阳能热利用市场的 40至 50。随着中国能源和环境问题的激化，人们逐渐重视太阳能采

6、暖方式，先后在北京，西藏等地完成了一批太阳能供热项目.3.太阳能地源热泵的联合运行 太阳能利用丰富可以改善人们的日常生活，但太阳能有两个严重的缺点：一是能源密度低；其次，其强弱无法维持各种因素，而这两大缺点大大限制了太阳能的有效性。使用。考虑到农村土地资源比较丰富，地源热泵利用浅层地表能量（地下水，土壤或地表水）作为冬季热泵热源和夏季空调冷源的热源，全年地源温度相对稳定的特点使得地源热泵比传统的采暖和空调系统更有效地运行。太阳能收集器充分利用太阳能。因此，这种太阳能-地源热泵综合系统的重要意义在于，只使用少量高品位能源，即太阳能和浅表面能，用于环保和节能。太阳能系统和地源热泵系统联合供热的原理

7、是基于地源热泵系统，太阳能系统是辅助热源。但是，太阳能在运营管理中应该优先考虑并充分利用。太阳能系统与地源热泵系统联合供热的方式有并联和串联两种（图 2）图 2 太阳能系统与地源热泵系统供热原理 4.实例应用 以北京郊区的某新农村住宅建设为研究对象，根据设计图纸和相关假设确定了系统负荷。根据当地地质条件，按太阳能应用方式的不同，拟定了以下三种系统作为主要研究对象：系统一：太阳能仅供建筑生活热水，电辅助加热；水平式地埋管系统空调供暖。太阳能集热系统集热器面积按照生活热水平均日用水量和 60%的太阳能贡献率来设置。系统二：太阳能仅供建筑生活热水，水平式地埋管系统辅助加热；水平式地埋管系统空调供暖。

8、太阳能集热系统集热器面积按照生活热水平均日用水量和 60%的太阳能贡献率来设置。系统三：太阳能供建筑生活热水和供暖；水平式地埋管系统空调供暖。在建筑南向坡屋面满布太阳集热器。在上述系统中，空调加热系统的末端使用传统的风机盘管系统，地源热泵机组采用水-水机组，管道系统采用两个控制器，而太阳能和地源热泵综合利用系统通过循环泵产生热水和冷水。它被送到风机盘管进行空调加热。生活热水系统采用传统的集中式热水供应系统，但热源优先使用太阳能。使用 Retscreen 软件，结合国内产品的实际收集器性能参数和当地实际情况，分别对拟议解决方案进行了仿真和分析。基于以上分析，采用了太阳能，地源热泵综合利用系统和农

9、村地区。传统使用的房间空调+燃煤锅炉+电热水器系统进行了经济和节能比较，得出以下结论：北京新农村建设项目具有使用可再生能源的良好潜力，可以促进太阳能和地热能等可再生能源的使用。太阳能系统和地源热泵系统具有良好的技术性和经济性。每个系统可以独立设置或组合使用。初始投资的增加可以在系统的整个生命周期内恢复。对于本文所研究的项目，从节能和生命周期成本的角度来看，太阳能用于建设生活热水和供暖；卧式地管空调加热系统效果最好，是推荐的实施方案；投资初期，太阳能只能用于建设生活热水和电辅助加热；水平式地下管道系统空调供热系统方案与系统相比，初期投资可减少 1000 多万元。如果项目要求较低，则不需要空调，太

10、阳能采暖（热水+供热）系统也可以用于该项目。利用燃木炉或煤炉作为系统的辅助热源，可以解决农村居民住宅的生活热水问题。供应和供暖问题。5.结束语 综上所述，通过以上对北京郊区某新农村住宅建设项目应用太阳能和地源热泵系统来供暖空调并提供生活热水方案的研究，我们可以看出太阳能系统和地源热泵系统具有良好的技术可行性和经济可行性，两个系统可分别启用也可以综合使用。且可再生能源在北京地区的新农村建设项目中具有良好的利用潜力，可以大力推广。参考文献：1李国栋，解国珍，梁辰，法晓明.太阳能地源热泵供暖系统在新农村中的应用前景探讨.2016（1）：25812584 2李忠.太阳能与地源热泵在农村住宅中的应用.2017（5）：2022 3李忠.太阳能与地源热泵在新农村住宅建设中的应用分析.2016（1）：218