太陽(yáng)能地?zé)峁┡到y(tǒng)屬于地源熱泵系統(tǒng)嗎？
時(shí)間:2022-02-28
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太陽(yáng)能地?zé)峁┡到y(tǒng)屬于地源熱泵系統(tǒng)嗎？
太陽(yáng)能和淺層地?zé)崮芾眉夹g(shù)都具有自身的特點(diǎn)和局限性，使其適用性受到了相當(dāng)限制。可以將地源熱泵做主要能源，太陽(yáng)能做輔助能源，兩者管道并聯(lián)直接連接到水箱上面，平時(shí)太陽(yáng)能充足時(shí)，用太陽(yáng)能，當(dāng)太陽(yáng)能光照不足，水溫溫度達(dá)不到設(shè)定溫度，再啟動(dòng)地源熱泵，兩者結(jié)合，可以保障日常用水的平穩(wěn)性，太陽(yáng)能作為輔助熱源，與地源熱泵聯(lián)合運(yùn)行時(shí)，主要有兩種運(yùn)行方式：串聯(lián)與并聯(lián)方式。
?。?）串聯(lián)系統(tǒng)：在此系統(tǒng)中，太陽(yáng)能集熱器采集的熱量?jī)?chǔ)存在蓄熱水箱中，水箱中的熱水通過(guò)換熱，用于提升進(jìn)入蒸發(fā)器入口的介質(zhì)的溫度，從而提供整個(gè)系統(tǒng)的COP值。
（2）并聯(lián)系統(tǒng)：此系統(tǒng)是將太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)和地源熱泵系統(tǒng)交替使用。當(dāng)太陽(yáng)能集熱器的溫度較高，可以將集熱器的熱量轉(zhuǎn)移到地下貯存，這樣即可使土壤溫度場(chǎng)得以較快的恢復(fù)，又可提高集熱效率。當(dāng)太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)不能滿足建筑物需求（陰天或夜間），則可采用地源熱泵系統(tǒng)供熱。
地源熱泵技術(shù)是可再生能源應(yīng)用的主要方向之一，即利用淺層地?zé)崮苜Y源進(jìn)行供熱與空調(diào)，具有良好的節(jié)能與環(huán)境效益，近年來(lái)在國(guó)內(nèi)得到了日益廣泛的應(yīng)用。隨著《地源熱泵系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范》的實(shí)施，地源熱泵系統(tǒng)工程的市場(chǎng)更加規(guī)范化，能更好地發(fā)揮其節(jié)能、環(huán)保效益。但該系統(tǒng)存在土壤溫度場(chǎng)的恢復(fù)問(wèn)題，即隨著地源熱泵系統(tǒng)連續(xù)長(zhǎng)期的運(yùn)行，會(huì)從地下過(guò)多的取熱或過(guò)多的散熱，造成地下溫度場(chǎng)的波動(dòng)，降低機(jī)組的 COP 值，增加系統(tǒng)能耗。
地源熱泵是一種利用地下淺層地?zé)豳Y源（包括地下水、土壤或地表水等）的，既可供熱又可制冷的高效節(jié)能裝置。夏季制冷時(shí)，大地作為排熱場(chǎng)所，把室內(nèi)熱量以及壓縮機(jī)耗能通過(guò)埋地盤管排入大地中，再通過(guò)土壤的導(dǎo)熱和土壤中水分的遷移把熱量擴(kuò)散出去；冬季供熱時(shí)，大地作為熱泵機(jī)組的低溫?zé)嵩?，通過(guò)埋地盤管獲取土壤中熱量為室內(nèi)供熱。兩個(gè)換熱器都既可作冷凝器又可作蒸發(fā)器，只是因季節(jié)不同而功能不同。
地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)由于冬季從大地中取出的熱量可在夏季得到補(bǔ)償，因而可使大地?zé)崃炕酒胶?。由于地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)采取了特殊的換熱方式，使它具有其他中央空調(diào)系統(tǒng)所不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，而且由于地能溫度比較恒定，使得熱泵機(jī)組運(yùn)行更可靠、穩(wěn)定，也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟(jì)性；并且地源熱泵系統(tǒng)可一機(jī)多用，既可供暖、制冷，還可提供生活熱水。
我國(guó)北方地區(qū)建筑物冬季熱負(fù)荷較大，因此系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要以熱負(fù)荷為主。若完全采用地源熱泵來(lái)供暖的話，則地?zé)釗Q熱器和機(jī)組的初投資均比較高，連續(xù)運(yùn)行的效率也較低。而在夏季運(yùn)行時(shí)，機(jī)組的容量就過(guò)大，造成浪費(fèi)；而且由于這些地區(qū)冬季從大地取熱多于夏季大地的蓄熱，長(zhǎng)期運(yùn)行將造成大地溫度降低。
熱泵系統(tǒng)的COP值也比較低，系統(tǒng)將無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求，熱泵的節(jié)能效果就體現(xiàn)不出來(lái)。而采用太陽(yáng)能作為輔助熱源，使熱泵系統(tǒng)可以按照夏季工況進(jìn)行設(shè)計(jì)，由太陽(yáng)能集熱器承擔(dān)一部分熱負(fù)荷，這將大大降低地源部分的初投資。太陽(yáng)能資源豐富、清潔無(wú)污染，既屬于一次能源又屬于可再生能源，雖然其能源密度低、能量供應(yīng)具隨機(jī)性和間歇性，使太陽(yáng)能的利用受到一定的限制，但隨著技術(shù)條件的不斷進(jìn)步，將逐漸解決目前太陽(yáng)能－地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)所存在的一些問(wèn)題，使其理論不斷得到完善，從而太陽(yáng)能將作為輔助熱源應(yīng)用在空調(diào)、制冷、供暖等各方面，具有廣闊的發(fā)展前景。
太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)在居住建筑中應(yīng)用的問(wèn)題主要集中在如何解決系統(tǒng)造價(jià)較高，需要尋找合適的可靠輔助熱源和如何利用非采暖季所收集的太陽(yáng)得熱這三個(gè)方面。
目前太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)的輔助熱源通常使用電和燃?xì)獾瘸Ｒ?guī)能源，在建筑全年消耗的熱量中常規(guī)能源往往還要占掉40-90%，因此有必要探討利用其他可靠的可再生能源作為輔助熱源，從而提高可再生能源在建筑能耗中的比例的可行性。
如果建筑中設(shè)有太陽(yáng)能制冷系統(tǒng)，則非采暖季所收集的太陽(yáng)得熱可以很方便地消耗掉。但太陽(yáng)能制冷系統(tǒng)現(xiàn)階段尚不具備商業(yè)化能力。采用季節(jié)蓄熱的也是一種辦法，但造價(jià)較高，有時(shí)還需要采用熱泵等方式二次提升使用。如果不采用以上措施在非采暖季用熱，則非采暖季的太陽(yáng)能只有浪費(fèi)掉，而且防止系統(tǒng)過(guò)熱也是一個(gè)技術(shù)難題。
我國(guó)處于利用太陽(yáng)能較有利的區(qū)域內(nèi)，只要具有一定的技術(shù)水平和必要的資金投入就可以自由利用。因此采用太陽(yáng)能－地源熱泵技術(shù)不僅會(huì)極大的減少我國(guó)石化能源的消費(fèi)量，使我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展計(jì)劃，將是解決我國(guó)能源和環(huán)境問(wèn)題的重要措施之一，將會(huì)成為21世紀(jì)暖通行業(yè)的主流方向。
