太阳能热泵冷热水机组项目可行性研究报告

某太阳能热泵冷热水机组

项目可行性研究报告

目 录

一、 项目背景…………………………………………………………2 二、 项目介绍…………………………………………………………2 三、 技术特点 ……….……………………………………………18 四、 科技创新 ...…………………………………………………23 五、 总体性能指标与国内外同类先进技术的比较 ……………24 六、 技术成熟度 ……………………………………………………25 七、 推广应用前景 …………………………………………………25 八、 某太阳能热泵机组应用存在的问题……….……………26 九、 经济效益分析…………….……………………………………26

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一、项目背景

能源的综合利用和节能是解决能源短缺的两个关键途径，众所周知，风能和太阳能是清洁而廉价取之不尽用之不竭的能源，在目前碳氢燃料和水资源日渐枯竭的严峻形式下，综合利用风能和太阳能更显其优越性，但综合利用的最大障碍是它们受昼夜、季节、阴晴天等因素的影响，具有不稳定性，克服这一不足并且高效的利用它们是摆在各国科学家面前急迫的课题。我公司针对这一问题进行了某太阳能热泵冷热水机组的研发，通过“某” 综合性的利用了多种能源，既解决了单一能源利用的弊端，又提高了设备效率。

二、项目介绍

某太阳能热泵冷热水机组是一种新型节能中央空调，通过逆卡诺循环原理，利用循环介质把空气、水、太阳能中的能量收集起来，进行能量转换，从而达到夏季制冷、冬季供暖的要求。

由于普通的风源热泵中央空调机组是通过翅片换热器与大气换热，向大气排放或吸收能量，因而机组效率受环境温度变化影响较大，高温衰减严重，冬季制热受环境湿度影响较大，高湿环境除霜频繁，效率低，直接影响制冷、制热效果。在实际使用过程中为了克服以上缺点，需要通过加大机组负荷和加装电辅助加热的方法来解决，使得工程投资增大、运行费用也大大提高。而常规的水源热泵中央空调机组是通过换热器从地下提取或排放能量，地下温度四季基本恒定，受环境温度影响小，但它的使用常常受地下水量的影响，有时地下水长时间连续使用，会形成回灌困难，因而造成水资源的的浪费。太阳能是清洁而廉价取之不尽用之不竭的能源，但利用的最大障碍是受昼夜、阴晴天等的影响，具有不稳定性。

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针对单一能源利用的弊端，研制开发一种综合利用空气、水、太阳能等可再生能源的高效中央空调机组，通过机组智能化控制，使其具有风源热泵和水源的特点又克服了他们的缺点。该机组全年风冷工况、水源工况均可运行，其中夏季以风源工况为主时，当环境温度较高，风冷工况效率衰减严重时，机组可以选择性的转换为水源工况，利用其他的冷却源提高机组的制冷效率。以水源工况为主时，当地下水出现暂时回灌困难时可转化为风源工况运行，为地下水的回灌提供一定的缓冲时间。冬季机组制热运行时主要与太阳能集热系统进行偶合，机组以水源工况运行，利用太阳能系统的热水做为机组热源，从而提高了机组的蒸发温度，使机组的能效比大大提高。当太阳能系统无法提供足够的热源时，机组可自动转换为风源工况工作，为建筑物提供负荷，实现全天候某运行。 1、基本构造

某太阳能热泵冷热水机组是在原风源热泵机组的基础上加设了一台能量回收换热器A和工况转换电磁阀1、2（见工艺流程图），能量回收换热器A与翅片换热器并联，并且可以通过电磁阀1、2的通、断来控制使用其中之一，系统中无论是翅片换热器还是能量回收换热器A和换热器B，都可兼做蒸发器或冷凝器使用。

2、制冷、制热原理

1） 制冷时该系统包括两套冷凝器（高效翅片换热器、能量回收换热器A）、一套蒸发器（换热器B）,两个冷凝器可根据设定进行切换。机组工作时，压缩机不断地从蒸发器（换热器B）中抽出制冷剂蒸气，经过压缩机压缩，制冷

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剂由低温低压蒸气转变成高温高压蒸气。高温高压制冷剂蒸气进入冷凝器，此时的冷凝器可以是高效翅片换热器，也可以是能量回收换热器A，可根据条件选择其中之一，被冷凝器冷凝的高压液体制冷剂经膨胀阀节流、降压，转变为低温低压制冷剂液体。低温低压制冷剂在蒸发器（换热器B）内蒸发，从冷冻水中吸收大量热量，从而降低了系统水的温度，低压制冷剂蒸气再次被压缩机抽取，如此往复，从而实现制冷循环。

2） 制热时它配臵两套蒸发器（高效翅片换热器、能量回收换热器A）和一 套冷凝器（换热器B），两个蒸发器可根据设定进行切换，压缩机不断地从蒸发器中抽出制冷剂蒸气，经过压缩机压缩，制冷剂由低温低压蒸气转变成高温高压蒸气。高温高压制冷剂蒸气在冷凝器（换热器B）内冷凝，放出大量热被系统水吸收，从而达到制热的目的。被冷凝器冷凝的高压液体制冷剂经膨胀阀节流、降压，转变为低压制冷剂液体，低压制冷剂在蒸发器内蒸发，此时的蒸发器可以是高效翅片换热器，也可以是能量回收换热器A，可根据条件选择其中之一，低压制冷蒸气再次被压缩机抽取，从而形成一个制热循环。 3、某运行

从机组的工作原理可以看出，机组可以通过改变制冷剂流通路线选择利用不同形式的能源，当工况转换电磁阀1开启、电磁阀2关闭时，机组就成了一个风冷热泵机组，按风冷工况运行，当工况转换电磁阀2开启、电磁阀1关闭时，机组就成了一个水源热泵机组，按水源热泵工况运行。最为重要的是它在冬季制热运行时可以通过工况的转换有效的与太阳能集热系统进行偶合，利用太阳能系统的热源水作为机组的热源，以提高系统的效率。

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四通换向阀空调出水空调进水单向阀换热器膨胀阀电磁阀5单向阀 压缩机 单向阀干燥过滤器储液罐 太阳能热水或地下水出高效翅片换热器单向阀电磁阀1电磁阀2太阳能热水或地下水进能量回收换热器制冷时，制冷剂的流向制热时，制冷剂的流向

双工况太阳能热泵机组工艺流程图 ４

4、某运行应用

4.1 解决地下水不足的问题

制约水源热泵机组使用的因素主要是水量的问题，纵然水源热泵机组的能效比高，没有足够的水量也是无法使用的，而利用某热泵机组的某性就可以解决这个问题，如图在系统中需增加一个蓄水池，机组使用前先将蓄水池注满，机组以水源热泵工况运行，利用蓄水池内的水作为冷、热源使用，当水池内的水温不适宜继续使用时，机组转换为风源热泵工况运行，同时蓄水池内的水开始更新，等水温再次达到要求时，机组转换为水源热泵工况运行，这样就既较好的利用了有限的水源，又提高了系统的效率，且保证了系统运行的可靠性。

空调供水系统循环泵蓄水池水温更新电动阀双工况热泵机组

空调回水冷、热源水泵供水井解决水源热泵工况水量不足工艺流程图回灌井 ５

4.2 解决地下长时间使用回灌不足的问题

水源热泵机组在使用时会发现这样的问题，原来回灌良好的水井使用一段时间后出现回灌效果差的现象，而机组停机后一段时间又可以很快回灌。这种情况是因为机组长时间使用由于泥、砂等颗粒的迁移形成水线的部分堵塞造成的，也就是说，出水量和回灌量存在一定差值，要想完全回灌必须保证一定的缓冲时间，这与建筑物需要持续的负荷是矛盾的，而某热泵机组的某性就可以解决这个问题，如图在系统内增加了一个回灌缓冲池，当机组以水源工况运行时，需要回灌的井水先汇集到回灌缓冲池内，当检测到回灌井回灌出现问题后机组自动转换到风源热泵工况运行，为建筑物提供负荷的同时，为井水回灌提供足够的缓冲时间，等水位恢复后机组可以继续以水源工况运行，从而解决地下水回灌的问题。

空调供水空调回水系统循环泵双工况热泵机组

回灌缓冲池浮球阀供水井解决水源热泵工况回灌困难工艺流程图回灌井６

4.3 冬季运行与太阳能集热系统偶合提高系统效率

风冷热泵机组运行时，受环境温度变化影响较大，特别是在冬季制热运行时，系统效率较低。太阳能系统受日照时间、光照强度影响较大，连续性无法保证。而某风冷热泵机组与太阳能技术的结合可以扬长避短，风冷热泵工况运行保证系统在无光照时的负荷需求，而光照强度好的时候太阳能系统又为水源热泵工况提供高效的热源，这样既增加了设备的可靠性又提高了系统的效率。如图夏季运行时某风冷热泵机组以制冷工况运行制取冷水。冬季运行时某风冷热泵机组以蓄热水箱水温作为机组工况转换的信号采集参数，设定水箱温度低于8℃时以风冷工况运行，高于15℃时以水源工况运行，为防止热泵机组排气温度过高，太阳能热水循环泵采用变频控制，当水箱温度不高于20℃时循环水泵全速运行，当高于20℃时，以蒸发压力作为采样参数进行调节，确保蒸发器内的蒸发温度以12℃高效状态运行。

空调供水系统循环泵双工况热泵机组

空调回水双工况热泵机组与太阳能集热系统偶合的太阳能热泵工艺流程图5、主要零部件明细表

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太太阳能蓄热水箱阳能集太阳能热水循环泵热器序号 1 部件名称 压缩机SRC-S-163 生产厂家 意大利莱富康 备注 半封闭螺杆压缩机 专利技术2 换热器B 山东宏力公司 ZL00256109.3 专利技术3 能量回收换热器A 山东宏力公司 ZL00256109.3 专利技术4 高效翅片换热器 山东宏力公司 ZL02267544.2 原装进口 原装进口 原装进口 原装进口 原装进口 原装进口 原装进口 原装进口 5 6 7 8 9 10 11 12 四通换向阀 电磁阀 膨胀阀 干燥过滤器 接触器 高低压控制器 电脑芯片 可编程控制器 日本兰柯 意大利卡士妥 美国ALCO 美国ALCO 德国西门子 日本Saginomiya 菲利浦 菲利浦 6、产品专利技术及质量标准

1> 机组采用了环流式套管换热器等七项专利技术。 （1） 翅片换热器，专利号：ZL02267544.2

（2）大功率模块化风源热泵机组，专利号：ZL200320107592.4 （3）风源热泵中央空调机组逆流分液装臵，专利号：ZL200620082651.0

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（4）空调机组使用的套管换热器，专利号：ZL00256108.5 （5）套管式换热器，专利号：ZL00256109.3 （6）大容量套管换热器，专利号：ZL00256110.7 （7）外观专利：型材（1），专利号：ZL00332117.7

型材（2），专利号：ZL00332116.9

2> 机组选用的主要配套件全封闭螺杆压缩机符合GB/T10079的规定；我公司主要选用世界名牌意大利莱富康低噪声螺杆（Refcomp）压缩机。 3> 机组配套的汽液分离器、贮液器、冷凝器和蒸发器等符合JB/T 6917、7659.2和JB/T7659.4的规定；其中冷凝器、蒸发器是我公司自行研制生产，已获得七项专利技术，具有自主知识产权。

4> 机组用膨胀阀符合JB/T3548的规定；我公司主要选用世界名牌ALCO、DANFOSS等品牌的产品。

5> 机组用压力表符合GB/T1226的规定，视镜符合JB/T6918的规定；我公司主要选用世界名牌ALCO、DANFOSS、鹭宫、威科等品牌的产品。 6> 机组配套的控制仪表柜及选用的开关设备符合GB/T3906及JB/T4329的规定；我公司主要选用世界名牌西门子、菲利蒲等品牌的产品。

7> 机组制冷剂采用R22。 7、热力计算 <一> 制冷计算 1、风冷工况运行模式 a、制冷设计条件

（1） 压缩机：采用意大利莱富康60HP—SRC-S163 一台

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（2） 蒸发器、冷凝器采用大容量环流套管换热器、翅片换热器，

制冷剂采用R22。

（3） 空气进风干球温度35℃，冷冻水进水温度12℃，出水温度7℃。 （4） 冷凝温度48℃，过冷度5℃，蒸发温度-3℃，过热度9℃。

压缩机的指示效率ηV1=0.86，电机效率ηV2=0.88，

理论排气量qVT=175m3/h，风机功率NP=1.5KW/台 （共四台）。 b、制冷热力计算如下： （1） 冷凝温度的确定：

冷凝器为：tk =48℃， 过冷后的温度为：tkL =43℃ 蒸发器为：t0 =-3℃， 吸气温度为： t0R =6℃ （2）根据工作温度绘制制冷循环压焓图：

状态点 1 2

P(MPa) 4.51 4.51 t (℃) -3 -3 １０

h(kJ/kg) 253.69 404.24 v(m3/kg) --- --- 3 4 5 6 7 4.51 18.55 18.55 18.55 18.55 6 80 48 48 43 410.70 448.04 417.65 260.57 253.69 0.05434 0.0152 ---- --- ---- 单位质量制冷量:q0=h3-h1=410.70-253.69=157.01KJ/Kg 单位容积制冷量:qv=q0/v3=157.01/0.05434=2889.4 KJ/ m3 压机的理论排气量:qvs=175m3/h=0.04861 m3/S

制冷剂循环的质量流量：MR=qvs/V3=0.04861/0.05434=0.8945㎏/s 压缩机的制冷量： Q0= qV×qVS =2889.4×0.04861×0.9=126.4KW （3）压缩机的输入功率：

单位理论功率: W0=h4-h3=448.04-410.7=37.34KJ/Kg 压缩机理论功率: P0=MR×W0=0.8945×37.34=33.4KW 压缩机实际运行功率:PK=P0/ηV1ηV2=33.4/（0.86×0.88）

=44.13KW

（4）制冷时的能效比计算:

能效比:COP=Q0/（NP+ PK ）=126.4/（1.5×4+44.13）=2.52 2、地温工况运行模式 a、设计条件

（1）压缩机：采用意大利莱富康60HP—SRC-S163 一台

（2）蒸发器、冷凝器采用大容量环流套管换热器，制冷剂采用R22。 （3）冷冻水进水温度12℃，出水温度7℃，冷却水进水温度18℃，

出水温度29℃。

（4）冷凝温度34℃，过冷度5℃，蒸发温度2℃，过热度9℃。

压缩机的指示效率ηV1=0.86，电机效率ηV2=0.88，

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理论排气量qVT=175m3/h b、制冷热力计算如下： （1） 冷凝温度的确定：

冷凝器为：tk =34℃， 过冷后的温度为：tkL =29℃ 蒸发器为：t0 =2℃， 吸气温度为：t0R =11℃ （2）根据工作温度绘制制冷循环压焓图：

状态点 1 2 3 4 5 6 P(MPa) 5.31 5.31 5.31 13.21 13.21 13.21 t (℃) 2 2 11 57.85 34 34 h(kJ/kg) 235.36 405.11 412.67 436.3 415.36 241.87 v(m3/kg) --- --- 0.04639 0.02049 --- --- １２

7 13.21 29 235.36 --- 单位质量制冷量:q0=h3-h1=412.67-235.36=177.31 KJ/Kg 单位容积制冷量:qv=q0/v3=177.31/0.04939=3822.16KJ/ m3 压机的理论排气量:qvs=175m3/h=0.04861 m3/S

制冷剂循环的质量流量：MR=qvs/V3=0.04861/0.04639=1.04787㎏/s

压缩机的制冷量： Q0= qV×qVS =3822.16×0.04861×0.9=167.21KW （3）压缩机的输入功率：

单位理论功率: W0=h4-h3=436.3-412.67=23.63KJ/Kg 压缩机理论功率: P0=MR×W0=1.04787×23.63=24.76KW 压缩机实际运行功率:PK=P0/ηV1ηV2=24.76/（0.86×0.88）=32.72KW

（4）制冷时的能效比计算:

能效比:COP=Q0/PK=167.21/32.72=5.12 <二> 制热计算

1、风冷工况运行模式 a、制热设计条件

（1）进风干球温度7℃，湿球温度6℃，热媒水进水温度40℃， 出水温度45℃

（2）冷凝温度50℃，过冷度5℃，蒸发温度-3℃，过热度9℃。

压缩机的指示效率ηV1=0.86，电机效率ηV2=0.88， 理论排气量qVT=175m3/h。风机功率NP=1.5KW/台（共四台） b、制热热力计算如下：

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（1）冷凝温度的确定：

冷凝器为：tk =50℃， 过冷后的温度为：tkL =45℃ 蒸发器为：t0 =-3℃， 吸气温度为： t0R =6℃ （2）根据工作温度绘制制热循环压焓图：

状态点 1 2 3 4 5 6 7 P(MPa) 4.51 4.51 4.51 19.43 19.43 19.43 19.43 t (℃) -3 -3 6 82.88 50 50 45 h(kJ/kg) 256.43 404.24 410.70 449.35 417.82 263.20 256.43 v(m3/kg) --- --- 0.05434 0.01456 --- --- ---- 单位质量制热量:q0=h3-h1=410.7-256.43=154.27 KJ/Kg 单位容积制热量:qv=q0/v3=154.27/0.05434=2838.97KJ/ m3 压机的理论排气量:qvs=175m3/h=0.04861 m3/S

制冷剂循环的质量流量：MR =qvs/V3=0.04861/0.05434=0.8951㎏/s 压缩机的制热量： Q0= qV×qVS =2838.97×0.04861×0.9=124KW

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（3）压缩机的输入功率

单位理论功率: W0=h4-h3=449.35-410.70=38.65KJ/Kg 压缩机理论功率: P0=MR×W0=0.8951×38.65=34.59KW 压缩机实际运行功率:PK=P0/ηV1ηV2=34.59/（0.86×0.88）=45.7KW

（4）制热时的能效比计算:

能效比:COP=（Q0+PK）/（PK + NP）=169.7/51.7=3.28 2、太阳能工况运行模式 a、制热设计条件

（1）压缩机：采用意大利莱富康60HP—SRC-S163 一台。

（2）蒸发器、冷凝器采用大容量环流套管换热器，制冷剂采用R22。 （3）冷冻水进水温度40℃，出水温度45℃，冷却水进水温度25℃，

出水温度20℃。

（4）冷凝温度48℃，过冷度5℃，蒸发温度7℃，过热度7℃。

压缩机的指示效率ηV1=0.88，电机效率ηV2=0.94， 理论排气量qVT=175m3/h b、制热热力计算如下： （1） 冷凝温度的确定：

冷凝器为：tk =48℃， 过冷后的温度为：tkL =43℃ 蒸发器为：t0 =7℃， 吸气温度为：t0R =14℃ （2）根据工作温度绘制制冷循环压焓图：

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状态点 1 2 3 4 5 6 7 P(MPa) 6.22 6.22 6.22 18.55 18.55 18.55 18.55 t (℃) 7 7 14 72.6 48 48 43 h(kJ/kg) 253.69 407.88 413.1 440.54 417.79 260.57 253.69 v(m3/kg) --- --- 0.03942 0.01458 --- --- --- 单位质量制热量:q0=h3-h1=413.1-253.69=159.41 KJ/Kg 单位容积制热量:qv=q0/v3=159.41/0.03942=4043.9KJ/ m3 压机的理论排气量:qvs=175m3/h=0.04861 m3/S

制冷剂循环的质量流量：MR=qvs/V3=0.04861/0.03942=1.233㎏/s 压缩机的制热量： Q0= qV×qVS =4043.9×0.04861×0.9=177KW （3）压缩机的输入功率：

单位理论功率: W0=h4-h3=440.54-413.1=27.44KJ/Kg 压缩机理论功率: P0=MR×W0=1.233×27.44=33.83KW

压缩机实际运行功率:PK=P0/ηV1ηV2=33.83/（0.86×0.88）=44.7KW

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（4）制热时的能效比计算:

能效比:COP=Q0/PK=（193.15+48.83）/48.83=4.95

综上所述，某太阳能热泵冷热水机组在制冷时的能效比等同于同型号的风冷和地温机组，但它解决了高温衰减和长时间使用地下水难以回灌的难题；制热时能效比远远高于同型号的风冷机组，达到了节能的效果。而且充分利用了可再生能源-太阳能，使机组克服了普通风源、水源热泵机组的缺点，性能稳定性得到了进一步的提高，其试验数据可以参考检验报告。

所以，我们认为研制开发某太阳能热泵机组，利用太阳能等新能源和可再生能源替代常规能源，实现太阳能与建筑一体化并尽可能地以减少建筑能耗对常规能源的依赖，缓解能源危机，定能满足日益增长的国内市场的需求，并进行冲击国际市场 。

三、技术特点

我公司生产的某太阳能热泵冷热水机组自投放市场以来，受到用户的一致好评，除为公司的发展创造了良好的经济效益外，还创造了可观的社会效益。 基本特点如下： 1、某运行

机组采用独特的某运行模式克服了单一能源利用的弊端。既解决了水源热泵运行时水量不足和回灌困难的问题，又解决空调机组与太阳能系统偶合时太阳能集热系统不稳定的问题，保证系统稳定的同时大大提高了机组性能系数，降低了设备的运行费用。

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2、模块化设计

机组采用模块化设计，每个模块又可分为多个完全独立的制冷系统，这样一方面能使空调系统更紧凑，更节省空间，且易安装、调节和维护，另一方面，可使系统更节能，尤其是在部分负荷运行的工况下，模块设计使机组可单台运转，也可多台组合，阶段式变频功能可根据负荷自动确定压缩机投入台数，有效的减小对电网的冲击，最大限度的节省了电能，延长了机组寿命，同时对机组检修及维护时，并不影响机组总体使用效果。 3、机组设计采用七项专利技术

提高机组性能的重要手段是强化换热器的换热效率,在机组采用什么形式换热器上，我们经过反复比较、试验，决定机组的冷凝器、蒸发器都采用我公司独立研制的具有独立知识产权的高效翅片换热器和大容量环流式套管换热器，特别是环流式套管换热器，这在国内、国际都是首创。机组采用环流式套管换热器与采用板换及壳管换热器相比，具有诸多优点，即克服了板换易堵、易冻的缺点；又解决了壳管式换热器占地空间大、换热效率低的缺点。环流式套管换热器中的铜管为高效内螺纹铜管，盘旋成特殊的螺旋角度强化换热，具有绝对的逆流换热条件、换热系数高、兼有防堵、防冻的特点，换热器还具有自清洗的功能，有效防止结垢。整机结构紧凑，能效比高，超过国际标准的要求，达到世界先进水平。本项目还应用多项国家专利，分别为： （1） 翅片换热器，专利号：ZL02267544.2

该翅片换热器包括若干呈一定夹角固定连接在一起的翅片组件，其特征在于：有四片翅片组件呈“W”形固定连接在一起，翅

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片组件下端的翅片护板上带有通风孔，该通风孔改善了锐角夹角处的通风状况，减轻了涡流带来的影响。位于中间的翅片组件与位于两侧的两片翅片组件之间夹角为68.4°。位于两侧的两片翅片组件略微向里收缩，呈5°-20°的夹角，有利于改善两侧的通风状况，提高散热效率。

（2）大功率模块化风源热泵机组，专利号：ZL200320107592.4

一种大功率模块化风源热泵机组，包括底座和安装在底座上的压缩机和冰水器，在压缩机和冰水器的上方安装有表冷器及热力膨胀阀，与表冷器相连接的分液管呈平滑圆弧状，冰水器采用大容量套管换热器，它包括内部装有螺旋内管的上、下两个螺旋套管。分液管内介质流动时所受阻力平衡，分液效果好，减少了表冷器的换热面积，并且介质所受阻力小，可以有效防止冰堵的产生，提高制冷（热）效果。大容量套管换热器在保证制冷剂整体阻力一定的情况下，加大了换热面积，从而提高了机组的制冷（热）量。制冷剂在管壳内呈螺旋状流动，具有一定的扰动作用，使层流换热变为湍流换热。内部装有螺旋内管的落旋套管提高了抗变型和抗冻裂能力。

（3）风源热泵中央空调机组逆流分液装臵，专利号：ZL200620082651.0

在翅片换热器内侧设有进气母管，外侧设有出液母管，出液母管通过出液支管与翅片换热器连接，在进气母管的外侧垂直焊接有异径管，每一异径管分别通过翅片换热器进入管与翅片换热器连接，对应于每一异径管各有一根焊接在进气母管上的分液联接管，

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分液联接管的一端伸入在异径管中，另一端与等长等径分液管连接，所有等长等径分液管均连接在分液头上。该风源热泵中央空调机组在制冷、制热两种工况下都能保持逆流换热，减小了翅片换热器的换热温差，大大提高了机组的整体效率。

（4）空调机组使用的套管换热器，专利号：ZL00256108.5

该技术填补国内空白，达到国际先进水平。其基本构造是将一束高效内螺纹铜管臵入外管之中，内管具有一定的螺旋角，该螺旋管束与管壳同轴，介质在内管中呈螺旋状流动，起到了扰动作用，变层流换热为紊流换热，提高了换热系数，由于介质的扰动增加，颗粒物不易沉淀，减小了堵塞的可能，使换热效果提高，螺旋状的换热管具有一定的变形补偿能力，在突然停电而使机组内温度急剧下降结冰时能有效地变形补偿。防堵、抗冻裂的能力，大大高于其它形式的换热器，介质的紊流状态以及冷凝器的变形能力，使管壁不易结垢，特别适合于含沙量较高，地下水质较硬的地区。 （5）套管式换热器，专利号：ZL00256109.3

本专利是将普通套管式换热器中的直的内管换成螺旋管，内具有 10°-45°的螺旋角，该螺旋管是与管壳同轴的螺旋管。介质在内管中成复合螺旋状流动，起到一定的扰动作用，层流换热器变为湍流换热，提高了换热系数，又增长了流程，使换热效果大大提高；螺旋状的内管的抗变形和抗冻裂能力都高于普通的直内管。 （6）大容量套管换热器，专利号：ZL00256110.7

本专利的目的是提供一种用于较大容量的空调机组的大容量

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套管换热器，以解决介质流动阻力大，润滑油回油困难等问题。该换热器包括两个螺旋套管，即上螺旋套管和下螺旋套管，下螺旋套管的进水管通过一延长管连接在上螺旋套管的进水管上，上螺旋套管的出水管通过一延长管连接在下螺旋套管的出水管上；与分液头连接的分液管分别连接在上螺旋管和下螺旋管的管板上。他在不增加占地面积、不增加弯头数量的情况下可以使换热面积和介质容量增加一倍，应用于空调机组上相应的可以是空调机组的功率提高一倍。并且改善了压缩机回油，延长了压缩机的使用寿命。 （7）外观专利：型材（1），专利号：ZL00332117.7

型材（2），专利号：ZL00332116.9

4、控制系统自动化程度高

机组自控系统采用德国西门子触摸屏汉字显示控制系统，全自动温控设计，随着负荷变化制冷单元自动投入切换，实现高效节能的运行目的，可实现微机联网及远程控制，可储存全天24小时机组运行参数，设有打印机专用端口，可打印备用，有效控制距离达1Km。全自动汉字显示控制系统及运行自动保护装臵，如机组压缩机的过载、欠压、缺相、超温保护，进出水温度过高、过低、缺水、防冻等保护，且机组可依据设定的温度，自动确定开关机及开机数量，可预先设定自动开关机的时间，运行时间自动平衡，每次启动时，优先启动运行时间短的机组，运行故障自动记录，并有汉字显示，可人机对话进行查询，机组运行数据亦可远程查询、传送、打印。 5、质量可靠

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机组压缩机采用原装进口压缩机，其它关键部件选用ALCO公司制冷配件，荷兰菲利浦电脑控制系统芯片，西门子主要电器元件，具有多种自动控制和保护功能，性能可靠，节能高效，使用寿命长。 6、高效、环保、节能

机组制冷、制热效果显著，经国家有关部门测验，制冷系数高达5.1，制热系数达5.0，远远高于其它形式的机组，机组运行费用低，较其它形式的中央空调，可节能1/2~1/3左右，且运行过程中地下水可回灌，不破坏和污染水资源，更不会产生对环境有害的排泄物.

四、科技创新

4.1 该设备可以综合利用风能、水能、太阳能，通过机组智能化控制，具有风源热泵和水源的特点又克服了他们的缺点，而且冬季制热与太阳能进行偶合，使机组的能效比大大提高。

4.2在原风源热泵机组的系统基础上增加了一台高效热交换器，夏季作为水源工况的冷凝器使用，提高机组的制冷效率。冬季作为太阳能工况的蒸发器使用，用于吸收太阳能系统里的能量，以提高机组的制热效率。 4.3 某

机组采用独特的某运行模式克服了单一能源利用的弊端。既解决了水源热泵运行时水量不足和回灌困难的问题，又解决空调机组与太阳能系统偶合太阳能集热系统不稳定的问题，保证系统稳定的同时大大提高了机组性能系数，降低了设备的运行费用。

4.4机组的冷凝器、蒸发器都采用我公司独立研制的具有独立知识产权

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的高效翅片换热器和大容量环流式套管换热器，特别是环流式套管换热器，这在国内、国际都是首创。机组采用环流式套管换热器与采用板换及壳管换热器相比，具有诸多优点，即克服了板换易堵、易冻的缺点；又解决了壳管式换热器占地空间大、换热效率低的缺点。环流式套管换热器中的铜管为高效内螺纹铜管，盘旋成特殊的螺旋角度强化换热，具有绝对的逆流换热条件、换热系数高、兼有防堵、防冻的特点，换热器还具有自清洗的功能，有效防止结垢。整机结构紧凑，能效比高，超过国际标准的要求，达到世界先进水平。

4.5机组采用全电脑控制，无论冬、夏均可根据用户设定的水温要求实现最佳的全自动调节运行，同时对压机的工作时间进行自动调整，保证压机的运行寿命。机组还设有高压、低压、过载、欠压、缺相、温度过高等保护装臵及故障类别显示，可以实现远程控制，实现无人职守。

五、总体性能指标与国内外同类先进技术的比较

5.1某热泵机组可以根据不同的环境转换工况，选择性的利用能源，将能源的利用率和机组的性能系数大大提高，就能源利用方面在同类产品当中是独一无二的。而且就单一工况运行的性能系数也已达到了国内先进的水平。

5.2通过某的转换解决了风源热泵机组受环境温度影响大、水源热泵机组回灌困难的问题，这些是单一工况机组无法比拟的，使其应用的可靠性大大提高。

5.3某热泵机组解决了太阳能系统与空调系统的偶合问题，既

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拓宽了太阳能在供暖领域内的应用范围，又保证了系统的稳定性。而且在太阳能工况下机组以5.0以上的高性能系数运行，以达到了国内领先，国际先进的水平。

六、技术成熟度

某太阳能热泵冷（热）水中央空调机组，是山东宏力空调设备有限公司耗费数年、投入大量人力物力，反复实验、不断完善的产物，现以通过国家检测机构的形式测试，各项技术参数均高于标准要求值，并得到了业内专家的认可，到目前为止在全国各地以有十余家用户在试用，试用期间性能良好，得到了用户的普遍好评，在此其间我公司也对这些用户实施定期跟踪，对设备上一些不尽人意的地方也进行了完善，最终得到了用户的认可。某机组经过这几年的实际应用和持续改进，技术方面已非常成熟，已具备大面积推广应用的条件。

七、推广应用前景

截止2003年底，全国城乡房屋建筑面积为383亿m2。城镇房屋建筑面积140.9亿m2，其中住宅建筑面积89.1亿m2。每年竣工建筑面积18－20亿m2。据预测，中国建筑市场快速增长的趋势还将持续15年左右，住宅建筑在其中占大部分。住宅建筑的主要能耗为采暖，因此降低采暖能耗对降低住宅建筑的能耗具有重要意义，市场迫切需要一种全新的低能耗的可供冷和供暖空调方式，利用可再生能源进行供冷供暖的某太阳能热泵正好可以满足以上要求，符合市场的需求。

风能和太阳能是清洁而廉价取之不尽用之不竭的可再生能源。开发可再生能源成为国际社会的一大主题和共同行动，是我国制订可持

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续发展战略的重要内容。随着人们对能源危机和环保问题严峻性认识的提高，某太阳能热泵技术在我国建筑空调系统中会发挥着越来越重要的作用，采用某太阳能热泵作为冷热源，进行供热水、供暖和空调的建筑越来越多。

八、某太阳能热泵机组应用存在的问题

由于目前太阳能集热设备成本较高，在工程投资方面某太阳能热泵系统的初投资还是较高。但随着国产集热板技术的不断成熟和产业化的推广，价格会逐步降低，使太阳能热泵系统有望快速降低初投资。

在使用区域方面，某太阳能热泵的使用还是有一定的环境条件限制，它要求冬季使用时环境最低温度不低于-15℃，全年日照时数在2200小时以上，水平面上年太阳辐照量在5000MJ/m2〃a以上，而对于云南、贵州、四川等太阳照射条件不好的地区和寒冷的东北地区不适宜使用。

但我国地域辽阔，年日照时数大于2200h和冬季最低温度大于-15℃的地区约占全国国土面积的2/3，处于利用某太阳能热泵较有利的区域内，因此太阳能热泵冷热水机组在全国大部分地区均可使用，市场潜力巨大，是一项极具开发价值的新产品。 九、经济效益、社会效益分析：

某太阳能热泵机组的设计、定型、试制已完成，已进入小批量生产阶段，产品质量达到企业标准：Q/SHL001-2007《某太阳能热泵冷热水机组》的质量标准要求。该机组广泛用于民用和商用建筑空调工程中，给企业创造了可观的经济效益，为社会节约了能源，收到了良好的社会

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效益。

9.1、经济效益分析

随着社会的发展，人民的生活水平不断提高，我国各大中小城市的商场、酒店、写字楼、剧院、游乐场等公共建筑，以及一些宿舍小区，都开始陆续安装中央空调系统。而随着环保意识的逐渐增强，我国广大地区的冬季取暖，人们也都越来越喜欢采用热泵装臵。单一功能的制冷空调系统已逐渐被空调热泵装臵所取代，而随着节能意识的增强，模块化的设计也越来越为人们所接受。某太阳能模块化热泵机组，充分利用空气能源、水源以及太阳能，达到制冷、制热、制取卫生热水的“三效”功能，其运行受环境温度、湿度影响小，因为它的高效、节能，使热泵的应用领域得到极大扩展；某太阳能热泵冷热水机组以其高标准的节能设计、安全、简便、可靠的运行操作，在一推出就很快为人们所接受，受到用户的普遍好评。

如果满负荷生产，则每年可获利： 50000万元

9.1.1、使用寿命分析：

某太阳能热泵冷热水机组的压缩机选用世界名牌产品，性能优良，质量可靠，系统经优化设计，确保机组在合理的工况下运行，换热管采用散热性能优良的内螺纹铜管，各管线焊接采用气体保护焊，焊缝光亮无氧化现象，控制主板选用优质单板控制产品，同时在产品的整个生产过程及出厂检测等诸方面严格遵循ISO9001质量保证体系。通过各方面的严格要求，使出厂主机合格率100%，使用寿命在15年以上。 9.1.2、低成本意见：

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在生产设备方面，我公司所有生产设备均能达到最佳生产状态。在空调设备的开发、生产方面与国际一流厂家相比，存在一定差距，所以在材料的选用、工艺的安排方面，不可避免有浪费现象，能源消耗也有点偏高，这些都是降低产品生产成本应注意解决的问题。另一方面，扩大销售，使生产尽快形成规模化，可以使生产成本快速、大幅下降。 9.2、社会效益分析

自“六五”计划以来，我国政府一直把研究开发可再生能源技术列入国家科技攻关计划，大大推动了我国可再生能源技术和产业的发展。20多年来，浅层地热能利用技术、太阳能利用技术在研究开发、商业化生产、市场开拓方面都获得了长足发展，成为世界快速、稳定发展的新兴产业之一，在我国已形成了完善的产业链和成套应用技术，为某太阳能热泵技术的推广奠定了良好基础。

随着某太阳能热泵机组在项目中的成功实践，必将为该项技术在大批住宅建筑乃至公共建筑中的推广创造良好条件，为建立节约型社会和社会主义循环经济在建设领域做出贡献

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