太阳能与地源热泵耦合系统

地埋管+太阳能辅助加热+水环热泵三联供系统分析

助加热＋水高温热泵机组＋水一蓄热水箱形式。
１．冬季．２２
行。２０年国家就出台了《再生能源法》推广风能、太０５可阳能、浅层地能（源热泵）等可再生能源在建筑中应地用，尤其是在建筑能耗中占主要部分的建筑空调工程中应用。在建筑空调工程中采用地埋管作为土壤耦合换热器就是一种节能技术。通过地埋管作为土壤耦合换热器，在冬季，把地源介质中的热量 “ 取 ” 出来，提高循环介质温吸
得出该系统环保节能效果好，具有一定的发展前景。关键词：地埋管水系统；太阳能辅助加热；水环热泵三联供系统；节能分析
ＯＩ１．９９Ｊｓｎ１７１５６２１．０００：５６／．ｓ．６ —６９．０５．１０ｉ０７
泵循环水到达地埋管水系统的分水器，分配去相互并联的地
埋管，通过地埋管换热器吸收十壤中热量，并通过地埋管水系统的集水器回到水环热泵循环水系统。常见地埋管换热器的设置形式主要有水平埋管和垂直埋管两种。水平埋管形式是在地面开ｌ￣２深的沟，每个沟中ｍｍ埋设２４６塑料管。垂直埋管的形式是在地层中钻直径、或根为０１～０１ｍ钻孔，在钻孔中设置ｌ（Ｅ）或２．ｍ．５的组２组（ｒＵ管并用灌井材料填实。钻孔的深度通常为４ｍ４Ｅ）型Ｏ～２０。现场可用的地表面积是选择地热换热器形式的决定性０ｍ因素。垂直埋管的地热换热器（图２示，常用Ｐ管中如所Ｅ３作为埋管，换热和出水效果好）可比水平埋管节省很多土２地面积，此更适合中国地少人多的国情。

土壤源热泵空调的热点

摘要介绍了土壤源热泵空调的若干热点和发展前景，阐述了热泵空调的优越性。

关键词土壤源热泵地埋管换热器Discussion on Ground Source Heat Pump Air Condition－ing Hot／／ＺｈａｎｇＹｕｇｕａｎｇAbstractＴｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｇｒｏｕｎｄｓｏｕｒｃｅｈｅａｔｐｕｍｐａｉｒｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇｈｏｔａｎｄｉｔｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ．Key wordsｇｒｏｕｎｄｓｏｕｒｃｅｈｅａｔｐｕｍｐ；ＢｕｒｉｅｄｔｕｂｅＨｅａｔｅｘｃｈａｎｇｅｒAuthor＇s addressＷｕｈａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｈｉｐｂｕｉｌｄｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，４３００５０，Ｗｕｈａｎ，Ｈｕｂｅｉ，Ｃｈｉｎａ１前言地源热泵空调系统是利用水与地能（地下水、岩土体或地表水）进行冷热交换作为热泵的冷热源。

由水源热泵机组、地热能交换系统、建筑物内系统组成的供热空调系统。

根据地热能交换系统形式的不同，地源热泵系统分为地埋管地源热泵系统、地下水地源热泵系统和地表水地源热泵系统。

与空气源热泵相比，地源热泵有许多优点：（１）高效节能：冬季作为热源，比空气温度高，夏季作为冷源，比空气温度低，因此其制热、制冷系数比较高，可达３．５－４．４，比空气源热泵节能节约费用达４０％［１］。

（２）地热是可再生能源，冬夏两季交互蓄存冷热量，同时吸收大量太阳能，几乎用之不竭。

（３）舒适度提高：埋地换热器在地下安静换热，减少了对地面的热污染和噪音污染，因而提高了舒适性。

但是，地源热泵空调系统也有其不可避免的缺点，而土壤源热泵空调系统的缺点是：埋地换热器受土壤物理性质影响较大，连续运行时蒸发温度或者冷凝温度随土壤温变而变化；土壤导热系数小，使得埋地换热器面积较大。

但土壤源热泵空调依然是目前最好的节能系统装置之一，也是国内外制冷空调行业研究的热点。

２研究热点及发展２．１埋地换热器的研究埋地换热器是土壤源热泵系统的重要部件，其作用是：夏季，向土壤散热，起到冷凝器作用；冬季，从土壤中吸热，起到蒸发器作用。

PVT耦合水源热泵系统应用分析

PVT 耦合水源热泵系统应用分析山东建筑大学热能工程学院单宝琦* 山东桑乐太阳能有限公司宋兴斌郑健摘要为充分响应国家节能减排号召，提高可再生能源的应用水平，针对济南市某100 m 2办公室进行PVT 耦合水源热泵的模拟分析，应用Trnsys 软件对PVT 系统的光电转换效率、集热效率进行模拟，发现PVT 综合效率较普通光伏板提高23%；对系统各部分温度进行模拟分析，发现此技术可较好满足热泵供暖工况及室内舒适性的要求；对系统COP 进行模拟，发现热泵COP 平均值为5.5，系统COP 平均值为4.5，相比于空气源热泵具有较高的能效比；对系统的经济成本进行了评估，得出此系统年净收益9750元，约7年的投资回收期，具有很好的经济性。

关键词 PVT ；水源热泵；综合效率；Trnsys ；COP ；经济性Application Analysis of PVT Coupled Water Source Heat Pump SystemShan Baoqi, Song Xingbin and Zheng JianAbstract In order to fully respond to the national call for energy conservation and emission reduction and improve the application level of renewable energy, a PVT coupled water source heat pump was simulated and analyzed in a 100 m 2 office in jinan city. Trnsys software was applied to simulate the photoelectric conversion efficiency and heat collection efficiency of the PVT system. The simulation analysis of the temperature of each part of the system shows that this technology can meet the requirements of heat pump heating condition and indoor comfort. Through the simulation of COP of the system, it is found that the average COP of the heat pump is 5.5 and the average COP of the system is 4.5, which has a higher energy efficiency ratio than that of the air source heat pump. After evaluating the economic cost of the system, it is concluded that the system has an annual net income of 9750 yuan and a payback period of about 7 years. Keywords PVT; Water source heat pump; Comprehensive efficiency; Trnsys; COP; Economy0 引言太阳能作为一种可再生能源，具有廉价丰富的特点，值得在清洁取暖中大力推广使用。

高原地区太阳能-空气源热泵复合供暖系统的研发及应用项目方案

高原地区太阳能-空气源热泵复合供暖系统的研发及应用项目方案一、项目名称高原地区太阳能-空气源热泵复合供暖系统的研发及应用二、项目实施内容高原寒冷地区具有海拔高、气温低、冬季严寒漫长等特点，但高原寒冷地区的太阳辐射较强，日照时间较长，具有丰富的太阳能资源。

但太阳能资源具有不稳定性，太阳能供暖系统需要设置辅助热源来保证供暖的连续性，本项目展开对太阳能-空气源热泵复合供暖系统的设计及应用研究，通过太阳能作为供暖系统的主要热源来解决拉萨地区冬季供暖问题，从而缓解能源危机、减轻环境污染，保护西藏地区绿水青山。

项目主要研究内容如下：1、本项目以拉萨地区的某办公建筑为模型，采用建筑能耗模拟软件DeST对以拉萨市为代表的高海拔寒冷地区特殊气候条件的建筑负荷特性进行研究，得出室外温湿度、太阳辐射强度以及建筑逐时冷热负荷等。

2、建立太阳能-空气源热泵复合供暖系统各部件的数学模型，对系统设备进行设计和选型，根据其数学模型利用TRNSYS软件建立系统仿真模型，并对系统运行特性进行模拟和分析，对系统的太阳能有效集热量、太阳能集热效率、太阳能保证率、蓄热水箱温度、循环泵启停和热泵COP等参数进行深入研究，并根据现场实测数据对系统可靠性进行验证。

同时根据太阳能-空气源热泵复合供暖系统的设备选型的计算公式，并对设计工况下的设备进行选型。

3、利用正交试验法，针对不同末端温度，以太阳能保证率和费用年值为评价指标，对系统太阳能集热器面积、集热器倾角和蓄热水箱容积进行优化分析。

根据优化后的设计参数，将居住建筑和办公建筑进行对比分析，提出了太阳能-空气源热泵双水箱供暖系统。

4、在居住建筑的基础上，从太阳能保证率和费用年值等方面对太阳能-空气源热泵单水箱和双水箱系统进行对比，分析双水箱系统在居住建筑供暖方面的优势和应用价值。

三、项目完成指标本项目针对高原地区太阳能-空气源热泵复合供暖系统的应用方案分别建立太阳能集热器、蓄热水箱、空气源热泵、末端及循环水泵和控制系统的数学模型（各组件建立数学模型）；根据建立的太阳能+空气源热泵复合供暖系统的主要组件的数学模型，通过TRNSYS 软件对系统进行仿真模拟；并对太阳能集热器的面积，水箱容积，热泵功率以及循环水泵进行计算和设备选型。

基于WinCC的太阳能与浅层地热能复合空调远程监控系统实现

示和存储，为太阳能浅层地热能等可再生能源利用的研究提供了高水平的研究平台。
关键词：太阳能，浅层地热能，实验监控，ＷｉｎＣＣ，ＰＬＣ
ＡｂｓｔｒａｃｔＡｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｐｌａｔｆｏｒｍｆｏｒｃｏｍｐｌｅｘｓｙｓｔｅｍｏｆＳｏｌａｒａｎｄｓｈａｌｌｏｗｇｅｏｔｈｅｒｍａｌｅｎｅｒｇｙｂａｓｅｄｏｎＰＬＣａｎｄＷｉｎＣＣｉｓｄｅ — ｓｉｇｎｅｄｔｏｐｒｏｍｏｔｅｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｓｏｌａｒａｎｄｓｈａｌｌｏｗｇｅｏｔｈｅｒｍａｌｅｎｅｒｇｙＴｈｅｏｖｅｒａｌｌｄｅｓｉｇｎｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅ，ｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅａｎｄｔｈｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｉｎｔｅｒｆａｃｅｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄＴｈｅｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍａｕｔｏｍａｔｉｃｃｏｎｔｒｏｌ，ｔｈｅｆｒｅｅ — ｄｏｒａｏｆｗｏｒｋｉｎｇｓｗｉｔｃｈ，ｔｈｅａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ，ｄｉｓｐｌａｙｍｅｎｔａｎｄｓｔｏｒａｇｅｏｆｔｈｅｒｅａｌ－ｔｉｍｅｄａｔａｐｒｏｖｉｄｅｓａｈｉｇｈｌｅｖｅｌｒｅｓｅａｒｃｈｐｌａｔｆｏｒｍ

地源热泵系统

地源热泵系统0 前言与太阳能或地热能一样，地表热能储量十分丰富；而且地表热能不受时间、季节、地域的限制，分布面广而且相对均匀，更具有可再生性。

地源热泵技术就是地表热能利用开发的最典型的例子。

它利用地球表面浅层土壤或水源中的地热能作为冷热源，冬季通过热泵机组将地热能传递转移到需供暖的建筑物内，夏季通过热泵机组将建筑物内的热量转移到地球土壤或水源中，从而实现冬季供暖、夏季供冷。

GSHP系统按照热源（热汇）不同，大致可以分为如下三种形式： GSHP系统（ground source heat pump）、GWHP系统（ground water heat pump）和SWHP系统（surface water heat pump），其中GWHP系统由于无法较好地解决地下水的回灌问题，在一定程度上影响了系统的进一步推广。

相比而言，随着钻井技术、土壤热性能研究的不断深入，GSHP系统的应用越来越广泛。

GSHP系统是以大地为冷源（或热源），通过中间介质（通常是水或防冻液）作为热载体，并使中间介质在封闭环路(通常是塑料管组成)中循环流动，从而实现与大地进行热量交换的目的，并进而通过热泵实现对建筑物的空调。

GSHP空调系统主要包括三个回路：用户回路、制冷回路和地下换热器回路。

根据需要也可以增加第四个回路－生活热水回路。

1 地源热泵系统研究现状1.1国外研究状况土壤源热泵在国外起步较早，这要追溯到1912年瑞士的一个专利，其发展大致可以分为以下三个阶段：第一阶段，1912年，瑞士人佐伊利(H.ZOELLY)提出了利用土壤作为热泵热源的专利设想，但是，直到二战结束后，才在欧洲与北美兴起对其大规模的研究与开发，这一阶段主要是对土壤源热泵进行了一系列基础性的实验研究，包括土壤源热泵运行的实验研究，埋地盘管的实验研究，埋地盘管的数学模型的建立，同时也对土壤的热流理论方面作过研究，如开尔文线源理论；然而，由于土壤源热泵的高投资及当时廉价的能源资源，这一阶段的研究高潮持续到20世纪50年代中期便基本停止了。

太阳能和空气源热泵联合供热系统合用储热水箱容积的探讨

太阳能和空气源热泵联合供热系统合用储热水箱容积的探讨作者：谭春来源：《房地产导刊》2014年第07期【摘要】通过攀西地区的工程实例，对太阳能加热系统和空气源热泵联合制热系统合用储热水箱有效容积的设置进行了探讨，并得出结论。

【关键词】太阳能空气源热泵储热水箱1.1太阳能和空气源热泵联合制热系统为响应国家节能减排，发展清洁能源的号召，减少雾霾的产生,当在太阳能资源比较丰富的地方应设置太阳能热水系统。

攀西（攀枝花和西昌）地区贴近云南，日照充足，晴天居多，属于冬暖夏热的区域，非常适合太阳能和空气源热泵的设置。

《建筑给水排水规范》GB50015-2003(以下简称建水规范) [3]对于太阳能加热系统和空气源热泵热水供应系统储热水箱有效容积都有特定公式可查。

但对于某些中小型建筑，为节省投资，太阳能和空气源热泵通常合用一个储热水箱。

建水规范对于这种合用水箱的容积没有一个特定标准。

下面以一个工程实例对此进行分析。

2.1工程实例某宾馆位于西昌市，设计床位m=350人，时变化系数内插法计算得Kh=3.2，热水定额取qr=140L/人•日。

用水时间T=24小时，采用太阳能和空气源热泵系统联合供热。

宾馆设计热水日用水量： =49m3/d宾馆设计热水最大小时用水量 =6.53m3/h2.1.1通过太阳能系统计算储热水箱：公式1式中：Ajz——直接加热集热器总面积(m2)；qrd——设计日用热水量（L/d），以140L/人•日计C——水的比热容，C=4.187（kJ/kg. ℃）；ρr——热水的密度，取ρr=0.9832kg/L；tr——热水温度（℃），tr=60℃；t1——冷水温度（℃），四川地区t1=7℃；Jt——集热器采光面上年平均日太阳辐照量(kJ/m2.d)，参照昆明地区Jt=15551kJ/m2.d；f——太阳能保证率，取f =50%；ηj——集热器年平均集热效率，取ηj =50% ；η1——贮水箱和管路的热损失率，取η1 =20%；代入数据可得，Ajz为859.3m2，太阳能水箱集热系统储热水箱有效容积公式2式中Vr——储热水箱容积（L）qrjd——单位采光面积平均日的产热水量（L/m2.d），直接供水系统qrjd=40～100L/m2.d，根据我国太阳能资源分区及分区特征，攀西地区属于太阳能条件资源一般地区，取60 L/m2.d。

地源热泵的系统原理

地愿热泵的系统原理土壤源地源热泵系统又称地埋管地源热泵系统，它以土壤中储存的地热能作为中央空调系统的冷热源，分为水平埋管和垂直埋管两种形式，其中垂直埋管地源热泵是目前国内地源热泵行业主推的一种系统形式。

水平埋管垂直埋管

该系统不需要市政管网的支持，可以分区域、分功能独立安装、设置，而能够达到市政管网远远达不到的采暖、空调效果，具有如下特点：

◆属可再生能源利用技术

土壤源地源热泵是利用浅层土壤作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。冬季，循环液从地下收集热量并通过耦合热泵式中央空调系统送入建筑物。而夏季，系统则反过来吸收从建筑物里排出热量，而使得其冷却，并且将排出的热量通过耦合热泵式中央空调系统储存到地下。这个过程在夏天可以制造免费的热水。地球表面土壤是一个巨大的太阳能集热器，收集了47％的太阳能量，比人类每年利用能量的500倍还多。土壤源热泵技术利用储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，夏季为人们提供供暖空调，当之无愧的成为可再生能源一种形式。

◆属经济有效的节能技术

浅层土壤的温度一年四季相对稳定，一般为10～25℃，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，是很好的热泵热源和空调冷源。这种温度特性使得土壤源热泵的制冷、制热系数常年维持在4.5～5.5之间，而没有风冷热泵那样的制冷、制热系数随室外温度的降低(冬季)或升高(夏季)衰减的现象。与锅炉（电、燃料）供热系统相比，锅炉供热只能将90%以上的电能或70～90%的燃料内能为热量，供用户使用。与传统的空气源热泵相比，空气源热泵的制冷、制热系数通常为2.2～3.0，且随着室外温度的变化而衰减。土壤源热泵方式的能量利用效率要比空气源热泵高出40%以上。另外，地球表面或浅层土壤温度较恒定的特性，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。

◆环境效益显著土壤源热泵的污染物排放，与空气源热泵相比，相当于减少40％以上，与电供暖相比，相当于减少70％以上，如果结合其它节能措施节能减排会更明显。虽然也采用制冷剂，但比常规空调装置减少25％的充灌量；属自含式系统，即该装置能在工厂车间内事先整装密封好，因此，制冷剂泄漏机率大为减少。土壤源热泵技术利用地表土壤的过程当中，不会引起任何的地下或地表水污染，因此，土壤源热泵是一种清洁能源方式。土壤源热泵在夏天将室内的多余热量转移到地下土壤中并储存起来，而不是像空气源热泵或者是传统冷却塔那样直接排放到室外空气中。所以，土壤源热泵能够减少城市热岛效应。