太阳能辅助供暖的地源热泵经济性分析 艾衍科
太阳能辅助供热系统与地源热泵的联合研究
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太阳能—地源热泵联合供暖系统的经济性评价
太阳能—地源热泵联合供暖系统的经济性评价作者：李强来源：《中国房地产业·上半月》2016年第07期【摘要】由于单独运行太阳能和地源热泵系统时，各自存在缺陷。
因此提出太阳能与地源热泵系统联合供暖的运行方式。
建立太阳能集热器和地源热泵机组的数学模型，并以呼和浩特地区某工程为例，通过测试得到室外温度、逐时热负荷、太阳能辐射强度和地源热泵机组进出水温度。
采用静态分析法计算联合供暖系统的经济性。
结果表明，联合供暖系统在初投资上比单独使用地源热泵系统高，但运行6年后能收回初投资。
同时在热负荷大于冷负荷地区，联合供暖系统更具有可行性和环保性。
【关键词】联合供暖；地源热泵；经济性；环保性【中图分类号】TU832【文献标志码】A随着全球工业迅速崛起，经济发展十分迅速，城市化进程日益加快使得能源消耗增涨迅速，在许多国家，能源危机日益凸显。
目前应用较多的矿物能源是石油、天然气和煤炭，核裂变能也在逐渐开发研究中。
矿物能源推动了世界经济的发展，但其带来的环境问题却越发严重，节能减排已经是所有人都将重视的一个话题。
地源热泵系统是利用浅层地能进行供热和制冷的一种新型能源利用技术[1-2]。
该系统利用地下土壤或地下水体中蕴藏的巨大蓄热或蓄冷能力，冬季：地源热泵系统将室内冷量转移至地下，同时将热量送至室内；夏季：再把室内热量转移至地下，同时再把冷量送至室内。
一个年度形成一个冷热循环，实现绿色建筑的功能。
地源热泵系统具有高效节能，无环境污染，维护费用低，使用寿命长等优点；但在北方地区，如果长期使用地源热泵系统会使地下温度场得不到有效的恢复，造成地下土壤热不平衡的问题。
太阳能供热系统指利用太阳能集热器，收集太阳辐射能实现平时供热水或冬季供暖的系统。
它具有节能环保，使用安全，不占空间等优点；但太阳能同时具有分散性，不稳定性和效率低等缺点。
本文将太阳能系统和地源热泵系统的优势结合起来，通过太阳能—地源热泵联合供暖的运行模式，就经济性上联合供暖系统的初投资比单独使用地源热泵系统高3000元，但运行约6年后能收回初投资，并且在环保性上联合供暖系统缓解了地下土壤热不平衡的问题，更大可能的利用了可再生能源。
太阳能供热、采暖工程应用及经济性分析
太阳能供热、采暖工程应用及经济性分析摘要：能源短缺是制约当今世界经济发展的最重要因素。
本文就国内外太阳能供热、采暖工程应用现状对我国太阳能供热、采暖工程应用提出了相应改良措施。
并结合国外典型应用实例,对太阳能供热、采暖工程应用的经济性进行了分析。
关键词：太阳能供热采暖系统应用经济分析能源问题是当今世界发展面临的重要难题。
在能源紧缺的时代太阳能得了到越来越广泛的利用。
其用途主要是供热和采暖,是一种全新的建筑供暖模式。
不仅有利于节约资源还能够起到良好的环保作用。
虽然目前我国的太阳能应用技术与发达国家还有一定的差距并且存在着很多的问题,但是太阳能采暖、供暖必定是今后我国很长一段时间内必须采用的节能技术。
随着人们对舒适的居住环境要求的增长,建筑供暖和采暖所消耗的能源日益增加。
太阳能供热、采暖技术就是在这样的条件下应运而生。
北方冬天较南方寒冷,且太阳能应用技术也较为成熟。
因此,太阳能供热、采暖技术在北方的应用极为广泛并得到了大力推广。
但是,在这大范围应用的前提下,我国太阳能供热、采暖的技术还是未能得到有效地提高,这是我国太阳能技术应用发展的最大阻碍也是开展环保节能工作的主要障碍之一。
1、国内外太阳能供热、采暖工程应用现状1.1 欧美国家应用现状太阳能技术在欧美的应用已有几十年之久,他们拥有牢固的应用基础和先进的应用技术。
在几十年的太阳能技术应用中不仅积累了血多宝贵的经验而且在不断向其他领域进行迈进,已经有了较为完善的应用系统和较大的应用规模。
过去欧美主要注重于单体建筑内的小型供热、采暖工程的建设与研究,现在主要的研究对象是大型太阳能供热、采暖工程综合系统的建设与应用。
以德国为例,其发展太阳能技术属于较早的一批,在居住区的供热设置的改造和配套建设是其一大一大特点,而且得到了众多国家的推广和借鉴。
另外,欧美国家队太阳能技术的研究与开发,应用与推广都极为重视,对太阳能装置的家庭实施财政补贴鼓励民众使用太阳能技术。
一种主动式太阳能供暖系统的经济性分析4
一种主动式太阳能供暖系统的经济性分析4 ,一种主动式太阳能供暖系统的经济性分析摘要:太阳能是非常丰富的可再生能源～随着环境保护的日益加强～太阳能的应用越来越受到重视～尤其在建筑供暖方面的应用～可以减少煤、天然气等一次能源的消耗～减少温室气体的排放。
本文通过搭建实验台～对试点工程项目进行相关的设计、施工、检测和技术经济分析～着重考查主动式太阳能供暖的节能效果、舒适性和经济性。
计算实际的运行费用～并与其它采暖方式进行比较分析～最后总结出主动式太阳能供暖系统的经济性特点。
关键词:可再生能源,主动式太阳能供暖,节能0 前言人们越来越意识到，在生产和生活上消耗能源日益增多的情况下必须发展非常规能源，包括太阳能、海洋能、风能、地热能等等。
而在这些能源中，以太阳能最为突出，应用范围较广，并获得了实用效果。
目前，国内在建筑上应用太阳能主要是太阳能热水器，作为日常的生活热水供应。
而把太阳能应用于建筑供暖系统中，还需要进一步研究。
理论上讲，将太阳能作为建筑供暖系统的热源，来进行供暖是一定能行的，关键是考虑系统的建造成本和运行费用的问题，即经济性的问题。
根据利用太阳能的不同方式，太阳能采暖系统可以分为被动式采暖系统和主动式采暖系统。
不采用专门的集热器、管道和泵等装置，只是依靠建筑物的方位、本身构造和材料的热工性能，吸收和贮存太阳入射热量，以达到采暖目的，这样的系统叫做被动式太阳能采暖系统。
主动式太阳能采暖系统与常规能源的采暖系统没有多大区别，只是以太阳能集热器作为热源代替以煤、石油、天然气等常规能源作燃料的锅炉。
从经济上考虑，设计建筑物时，多层与较大的建筑物所需采暖能量大，只靠被动式采暖系统所获太阳能有限，还应配合其它采暖方式。
主动式采暖系统设备复杂，而且耗电量大，但由于主动式太阳能采暖系统可以不受气象条件的影响，使室内保持稳定的、舒适的温度，故可以独立供暖，近些年来得到了大力的发展，本文主要论述主动式太阳能采暖系统。
三、地源热泵技术的经济分析.doc
三、地源热泵技术的经济分析（一）、地源热泵的特点1、技术性：高效节能全年土壤温度（5m以下一般是16-24 ℃）相对稳定，夏季土壤中的温度低于对应气候条件下空气温度，冬季土壤温度高于空气温度，理论上讲，降低夏季冷凝温度和冬季提高蒸发温度都可提高循环效率，达到节能的效果，土壤对地面空气温度波动有衰减和延迟，在耗电量相同的条件下，分别提高夏季供冷量或冬季的供热量，能效比EER:3.9-6,即夏季投入1KW电能可得3.9-6KW热能,性能系数COP=2.65-5即冬季投入1KW电能，可得到3.0-5KW左右的热能；并且地埋管热交换器不需要除霜，减少了结霜和除霜的能耗，没有空气源热泵除霜时吹冷风感.2、技术性：性能稳定地下温度稳定：地下的平均温度基本稳定在16度到22度之间，不受室外环境空气变化温度影响—主机制冷热稳定，不会出现空气源热泵越是在需要空调的情况下越不好—如冬天温度越低越需要，这时候制热效果越差；夏天高温时候越需要制冷，制冷效果越差;夏季冷凝温度升高1℃或冬季蒸发温度下降1℃电耗约增加1-1.5%;空气源热泵标准状况：制冷：35℃DB,制热：7℃DB，6℃WB ，铜管长：5米；当室外温度0℃只有标况85%左右；-5℃：标况65%或开始采用辅助电加热；-10℃：标况50%,此时多数热泵已经停机采用辅助电加热；室外温度40℃,只有标况的85-90%.3、能耗低、初投资低、投资回报高地源热泵系统作为楼宇空调系统，其运行费用可大大降低。
用地源热泵系统供暖或制冷时，根据不同的地域、气候、资源、环境，运行费用可比传统中央空调系统降低25%-50%；可供暖、空调，还可在春夏秋采用热回收免费供生活热水做到冷暖热水三合为一；一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统，减少设备初投资；地源热泵系统初投资增量回收期约2.5-8年不等。
4、可再生能源利用技术地表土壤和水体，收集了47%的太阳辐射能量，比人类每年利用能量的500倍还多。
基于TRNSYS软件的太阳能辅助土壤源热泵供热装置性能分析
基于TRNSYS软件的太阳能辅助土壤源热泵供热装置性能分析基于TRNSYS软件的太阳能辅助土壤源热泵供热装置性能分析随着能源紧缺和环境污染问题的日益突出，太阳能作为一种清洁、可再生、无污染的能源源头受到了广泛关注。
土壤源热泵作为一种高效利用太阳能的供热方式，具有良好的环境适应性以及节能效果，越来越受到人们的喜爱。
本文将基于TRNSYS软件，对太阳能辅助土壤源热泵供热装置的性能进行详细分析。
太阳能辅助土壤源热泵供热装置是一种利用太阳能和土壤热能的供暖方式。
它的工作原理是通过地下的管道吸收土壤中的热能，然后通过热泵的工作，将这部分热能转移到室内进行供热。
而太阳能则作为辅助能源，通过太阳能集热器收集太阳能并将其转化为热能，为土壤源热泵提供额外的能量来源。
因此，太阳能辅助的土壤源热泵供热装置具有高效、环保、节能等优点。
为了对太阳能辅助土壤源热泵供热装置的性能进行分析，我们使用了TRNSYS软件。
TRNSYS是一种用于建模和模拟能源系统的软件工具，它可以模拟各种供暖、供冷和热水系统的性能。
在本次分析中，我们将采用TRNSYS软件来模拟太阳能辅助土壤源热泵供热装置，并评估其性能。
首先，我们需要建立一个太阳能辅助土壤源热泵供热装置的模型。
模型中包括太阳能集热器、地下管道、热泵、室内供热器等。
我们根据实际情况设置模型的参数，如太阳能集热器的面积、热泵的工作参数、土壤的热传导系数等。
然后，我们可以通过TRNSYS软件对该模型进行仿真，并得到供热装置在不同工况下的性能数据。
在进行性能分析之前，我们需要确定评价指标。
常见的指标包括系统的制热效率、热泵的工作性能系数（COP）、室内温度稳定性等。
制热效率是指供热装置产生的热量与所需的输入能量之比，反映了系统的热能利用效率。
COP指标是指热泵输出功率与输入能量的比值，它可以反映热泵的性能水平。
室内温度稳定性则是指在不同外界工况下，室内温度的波动情况，反映了供热系统的控制能力。
(工作分析)地源热泵的工作原理及技术经济性分析
（工作分析）地源热泵的工作原理及技术经济性分析地源热泵的工作原理及技术经济性分析壹、什么是地源热泵地源热泵是壹种利用地下浅层地热资源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等）的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。
地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位转移。
地能分别于冬季作为热泵供暖的热源和夏季空调的冷源，即于冬季，把地能中的热量“取”出来，提高温度后，供给室内采暖；夏季，把室内的热量取出来，释放到地能中去。
热泵机组的能量流动是利用其所消耗的能量（如电能）将吸取的全部热能（即电能+吸收的热能）壹起排输至高温热源。
而其所耗能量的作用是使制冷剂氟里昂压缩至高温高压状态，从而达到吸收低温热源中热能的作用。
请参见能流图所示。
通常地源热泵消耗1kW的能量，用户能够得到5kW之上的热量或4kW之上冷量，所以我们将其称为节能型空调系统。
和锅炉（电、燃料）供热系统相比，锅炉供热只能将90%之上的电能或70～90%的燃料内能为热量，供用户使用，因此地源热泵要比电锅炉加热节省三分之二之上的电能，比燃料锅炉节省二分之壹之上的能量；由于地源热泵的热源温度全年较为稳定，壹般为10～25℃，其制冷、制热系数可达3.5～4.4，和传统的空气源热泵相比，要高出40%左右，其运行费用为普通中央空调的50～60%。
因此，近十几年来，尤其是近五年来，地源热泵空调系统于北美如美国、加拿大及法国、瑞士、瑞典等国家取得了较快的发展，中国的地源热泵市场也日趋活跃，能够预计，该项技术将会成为21世纪最有效的供热和供冷空调技术。
二、地源热泵国内外发展近况地源热泵的历史能够追朔到1912年瑞士的壹个专利，欧洲第壹台热泵机组是于1938年间制造的。
它以河水低温热源，向市政厅供热，输出的热水温度可达60o C。
于冬季采用热泵作为采暖需要，于夏季也能用来制冷。
1973年能源危机的推动，使热泵的发展形成了壹个高潮。
目前，欧洲的热泵理论和技术均已高度发达，这种“壹举俩得”且且环保的设备于法、德、日、美等发达国家业已广泛使用。
太阳能热水系统辅助热源经济效益分析
太阳能热水系统辅助热源经济效益分析设计单位：科技有限公司编制日期：2014 年 5 月20 日目录第一章工程概况及设计原则 (2)1.工程概况 (2)2.地理位置及环境 (2)第二章辅助热源经济效益分析 (3)1.电加热器辅助加热功率及耗能量计算 (3)2.空气源热泵辅助加热功率及耗能量计算 (4)3.设备选型及成本 (5)1) 电辅助加器 (5)2) 空气源热泵 (5)3) 电辅助加热与空气源热泵辅助加热经济效益对比 (6)附件1：甘肃省电网销售电价表 (7)附件2：空气源热泵运行原理 (8)附件3：空气源热泵系统参数.................................. 错误!未定义书签。
第一章工程概况及设计原则1.工程概况该工程项目位于甘肃省嘉峪关地区，主要用于酒店客房洗浴用水，计划安装日产18吨55℃热水的太阳能热水系统，因太阳能热水系统在阴雨天和光照不足时需要通过辅助热源补充热量来满足供水需求，现就电辅助加热器和空气源热泵辅助加热两种辅助方式进行比较分析。
2.地理位置及环境嘉峪关市位于甘肃省西北部，中心位置为东经98°17＇，北纬39°47＇。
全市海拔在1412－2722米之间，城区平均海拔1600米。
嘉峪关市属温带大陆性荒漠气候，年均气温7.68℃，年日照3077.9小时。
自然降水量年平均81.5毫米，蒸发量2042.0毫米，全年无霜期134天左右。
当地室外气温参数表（数据来自国家气象局发布）嘉峪关市月平均气温一览表：（单位：℃）月份1月2月3月4月5月6月平均气温-9.7-6.3 1.69.7 16.520.5月份7月8月9月10月11月12月平均气温23.121.815.77.9 -0.8-7.8第二章 辅助热源经济效益分析1. 电加热器辅助加热功率及耗能量计算P=cm △t/（ηT*3600J ）=81KWP ——电加热的功率 单位：KW c ——水的比热容 4.18(J/kg •C)m ——每天所需水的质量 单位：（kg ） 本项目应取值：18000kg △t ——温升 单位： ℃ 本项目应取值：35℃ T ——电加热所需时间 单位：小时 本项目应取值：10小时 η ——电加热的效率 90% 3600J ——每度电的热值 单位：J本系统用电辅助加热将18吨水温升35℃，按加热时间10小时计算（考虑安全及设备寿命因素电加热工作时间不宜超过10小时），需要配置输入功率为81KW 的电加热。
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太阳能辅助供暖的地源热泵经济性分析艾衍科
发表时间：2018-05-21T15:58:16.423Z 来源：《基层建设》2018年第5期作者：艾衍科[导读] 摘要：近年来，太阳能辅助供暖的地源热泵经济性问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。
山东滨州鑫诚热力有限公司山东滨州 256600 摘要：近年来，太阳能辅助供暖的地源热泵经济性问题得到了业内的广泛关注，研究其相关课题有着重要意义。
本文首先对相关内容做了概述，分析了太阳能辅助热源热泵系统的可行性，并结合相关实践经验，分别从多个角度与方面就实际案例展开了研究，阐述了个人对此的几点看法与认识，望有助于相关工作的实践。
关键词：太阳能辅助供暖；地源热泵；经济性；分析 1前言
作为一项实际要求较高的实践性工作，太阳能辅助供暖的地源热泵经济性的特殊性不言而喻。
该项课题的研究，将会更好地提升对太阳能辅助供暖地源热泵经济性的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化该项工作的最终整体效果。
2概述
随着全球工业迅速崛起，经济发展十分迅速，城市化进程日益加快使得能源消耗增涨迅速，在许多国家，能源危机日益凸显。
目前应用较多的矿物能源是石油、天然气和煤炭，核裂变能也在逐渐开发研究中。
矿物能源推动了世界经济的发展，但其带来的环境问题却越发严重，节能减排已经是所有人都将重视的一个话题。
地源热泵系统是利用浅层地能进行供熱和制冷的一种新型能源利用技术。
该系统利用地下土壤或地下水体中蕴藏的巨大蓄热或蓄冷能力，冬季：地源热泵系统将室内冷量转移至地下，同时将热量送至室内；夏季：再把室内热量转移至地下，同时再把冷量送至室内。
一个年度形成一个冷热循环，实现绿色建筑的功能。
地源热泵系统具有高效节能，无环境污染，维护费用低，使用寿命长等优点；但在北方地区，如果长期使用地源热泵系统会使地下温度场得不到有效的恢复，造成地下土壤热不平衡的问题。
太阳能供热系统指利用太阳能集热器，收集太阳辐射能实现平时供热水或冬季供暖的系统。
它具有节能环保，使用安全，不占空间等优点；但太阳能同时具有分散性，不稳定性和效率低等缺点。
3太阳能辅助热源热泵系统的可行性探讨 3.1太阳能作为辅助热源的可行性
我国每年接受的太阳能辐射量如果核算成煤的话差不多需要24000亿吨的煤，此外，我国整体太阳能分布比较平均。
量足且均匀的特点就在大方向上确保了太阳能作为辅助热源的可行性。
不过，我国在太阳能利用中也存在着缺点：能流密度低以及易受到各种因素的影响。
3.2太阳能作为辅助热源的必要性
举例来说：在我国的北方，由于冬季热负荷很大，如果系统以热负荷为目的的话，这个时候完全使用地源热泵供暖就会导致成本非常高，而产生的效率却比较低下，长期运行这种系统的话还会导致大地温度的下降。
除了以上问题以外，由于这种系统COP值较低，所以会有很多设计的要求无法实现。
3.2.1并联式系统
并联式系统是把太阳能供热系统和地源热泵系统交替进行供热，在太阳能集热器收集的热量过多的时候可以把这些多余的热量转移到地下进行储存，通过这一方式提高了地热恢复的速度。
另一方面，在阴天或者夜间等太阳能不能够满足供暖需求的时候可以使用地热进行供热。
一般来说这种系统使用主要是在地下水温度不低于15℃的地方，地热主要起到供热作用，而太阳能起辅助作用。
在地热的存储中，我们的原则是夏热冬用、冬冷夏用。
3.2.2串联式系统
串联式系统中，太阳能集热器所收集的热量不像并联式系统一样存储于地下，而是将其存储于蓄热的水箱中，然后水箱中的热水经过换热的方法提升进到蒸发器入口介质的温度，最终保证系统的COP值。
在这种系统中，冬天由于太阳能较弱，我们可以使用集热器所串接的蒸发器作为辅助热源。
3.2.3混联式系统
在这种系统中，太阳能集热器与地源热泵连接方式有很多种，举例来说：地源热泵可以有两个蒸发器，一个可以用于连接太阳能集热器，而另一个把空气源作为热源，这种方式可以有效地提升整个系统的COP值。
在蓄水箱温度不低于25℃的时候，可以不间断地为建筑供暖，进而保证了电能的节约。
4案例分析
本文以某地区某层高为3.0m，建筑面积为207的工程为例。
在最冷月即1月份中选择典型2天连续测得，室外逐时平均温度为-19.5，室外逐时平均热负荷为12.5kw，其中最大热负荷为14.8kw，日照时间内的南向平均辐射强度为374.1。
该地区冬季室内供暖设计温度为20。
如图1，图2。
地源热泵机组在冬季运行时，蒸发器进水平均温度为13，蒸发器出水平均温度为8.3；冷凝器进水平均温度为45.2，冷凝器出水平均温度为48。
其中蒸发器进出水平均温差为4.7，冷凝器进出水平均温差为2.8，地源热泵机组运行比较稳定，蒸发器与冷凝器进出水温度变化较平稳。
如图3。
4.1经济性分析
该地区冬季供暖天数为150天左右，在相同的供暖管网与末端装置的情况下，对太阳能—地源热泵联合供暖系统与单独使用地源热泵系统，进行经济性分析与比较。
4.1.1初投资
太阳能—地源热泵联合供暖系统与单独使用地源热泵系统在同时不考虑：地源热泵打井费用，埋管费用，设备室和控制室费用等的情况下，联合供暖系统比单独使用地源热泵系统增加的初投资为太阳能集热器部分的费用。
式中：为联合供暖系统增加的初投资，元；为单位面积集热器价格，按600元/；s为太阳能集热器面积，5。
4.1.2运行费用
计算两种供热系统的运行费用时，同时不考虑工作人员的管理费用和设备的维护维修费用。
（1）太阳能—地源热泵联合供暖系统：
由表1可知，太阳能—地源热泵联合供暖系统在初投资上比单独使用地源热泵供暖系统高3000元，但是联合供暖系统的年运行费用比单独使用地源热泵系统低489元，运行约6年就能收回初投资。
且地源热泵系统的寿命一般为20年，因此在经济性上，使用太阳能—地源热泵联合供暖系统比单独使用地源热泵供暖系统更经济。
4.2结论
（1）在太阳能充且热负荷大于冷负荷地区，使用太阳能—地源热泵联合供暖系统比单独使用地源热泵供暖系统运行费用更低，节约电费，且运行约6年就能收回初投资。
（2）热负荷大于冷负荷地区，使用联合供暖系统相对单独使用地源热泵供暖系统而言，能使地下温度场得到有效的恢复，缓解地下土壤热不平衡的问题。
（3）太阳能集热器面积与机组热效率成正比，与集热器效率成反比，且会增大初投资，因合理选择太阳能集热器面积。
5结束语
综上所述，加强对太阳能辅助供暖的地源热泵经济性问题的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的太阳能辅助供暖应用过程中，应该加强对其关键环节与重点要素的重视程度，并注重其具体实施措施与方法的科学性。
参考文献：
[1]郑云.浅谈地埋管地源热泵技术[J].四川建筑科学研究.2017（11）：60-62.
[2]余鑫，王如竹，翟晓强.竖直埋管地源热泵系统研究进展[J].暖通空调.2017（01）：115-116.。