太阳能双源热泵系统简介

太阳能双源热泵采暖系统简介

太阳能双源热泵采暖系统

北京聚天华节能科技发展有限公司自主研发，拥有完全知识产权。公司对整个系统进行了可行性论证、市场调查、项目立项和研发、试制及测试，项目从2008年立项至今。系统节能性能获得了北京工业大学、清华大学和科技部的热能、节能等方面的专家充分的认可。已申报太阳能双向热泵主机、铜热管高效太阳能集热器、蓄热式余热回收换热器等七项国家专利（其中发明专利四项）和多项软件/作品著作权。

双源热泵是通过主机的双向岔流结构将两个热源（阶梯）并接起来。通过双源切换合理使用两个热源，以达成末端用能需求。

2008年11月我们便在北京市昌平区马池口镇建立了试验项目，使用太阳能为该项目提供采暖季和过度季采暖和生活热水（当时没有做制冷季空调设计）。该项目为一个小独院民居，采暖面积70平米，使用地板采暖。铺设太阳能集热器24平米，双源主机额定功率6千瓦。系统经受了08年11月~11年9月三个采暖季和三个过度季的系统运行的考验，为我们对系统的每一次改进提供了宝贵的数据依据。在试验项目运行的三年时间里，我们的系统经历了主机升级两次和控制系统改版（软件、硬件大小改动）十一次。

科技部科技创新基金得主，科技部和中关村科技园区支持的科技创新项目。2010年5月我们申报了国家科技部的创新基金，专家组经评审核议，对双源热泵采暖系统的创新性和节能性能给予了充分的肯定和一致的好评。科技部、中关村科技园区、丰台科技园给予我们一定的资金和政策支持。

双源热泵采暖系统的适用范围：低层建筑、低密度建筑，采光良好，有一定的自由空间（用来布置太阳能集热器，建设机房，放置中控机柜、蓄热水箱和双源热泵主机等）。使用地源热泵要求房子周围有空地可以打地源井；使用水源热泵要求附近有江河湖泊。系统要使用土壤源热泵，所以对地下土层土质有一定要

太阳能双源热泵采暖系统简介

求；地下土质直接关系到项目成本的高低，岩石层比较多的土层和普通土层在地源井施工费方面就会差出3到5倍。

双源热泵的精妙之处在于它的双源结构设计，堪比詹天佑“京张铁路”青龙桥段的“人字形铁路”和“双机牵引”的设计。使两个低温热源可以完美地结合在一起，节能效率有很大的提高。太阳能与土壤源相结合，完全绿色能源组合，是我们经过多种热源的搭配设计考虑之后得到的最优配置；双源相得益彰；热泵机组能效比高。双热源中，土壤源只能提供6-8℃的低温热能，太阳能根据日照条件，可以在20-50℃之间波动，这决定了在供热时太阳能作为优先利用的热源，而土壤源处于从属地位。在两个热源交替使用的过程中，太阳能的能量波动性缺陷和土壤源长时间运行性能衰减的缺点得到互补，两个热源的使用性能和效率都会有所提高。由于太阳能集热温度高于环境温度，双源热泵机组在供热运行时，能够保证蒸发温度在20℃左右，这使热泵机组的运行能效比大大高于传统热泵，即在同样的供热量的条件下，双源热泵机组的运行电功率要远远低于传统机组。经实验项目和实际的项目供热运行得来的数据，采暖季节能（和土壤源热泵相比）在30%以上；单日节电最高可达到60%。过度季完全使用太阳能，节能优势更是传统供热方式无法比拟的。在中国乃至世界热泵史上都是一个不小的创举。

为了保证太阳能集热运行的集热效率，同时降低循环运行能耗，我们优化了集热系统运行的温差控制，只有太阳能集热器内的热水温度与水箱温度构成有效温差的时候，太阳能集热循环泵才开始运转，并将集热器内吸收的太阳能输送到蓄热水箱内，当太阳能集热器与蓄热水箱温差较小时，集热循环水泵自动停止运转。从而在保证集热效率的同时有效的节省了集热系统运行能耗。

过渡季节太阳能供热，节能环保，经济实惠：在深秋、初冬或初春这样的过渡型季节，建筑采暖负荷相对较小，同时天气多晴朗干燥，阳光充足。按照系统设计的配置比例，每个采暖日的太阳能收集量将可满足建筑的全日供热负荷。本供热系统根据太阳能蓄热水温的不同，可以在蓄热水直接供热和热泵间接供热之间转换。当太阳能充足而供热负荷较小时，系统蓄热水温较高，由此系统会自动转入直接供热状态。温度较高的蓄热水直接被输送到建筑内的供热设备中，此时热泵系统并不启动，供热运行只依靠供热循环泵来实现。因此系统在满足过渡季

太阳能双源热泵采暖系统简介

节供热要求的同时，运行能耗大大降低，经济性一目了然。鉴于太阳能系统集热效果随天气和季节变化而变化，我方在系统设计时，通过巧妙设计系统和控制系统的智能判定功能，使系统实现了优先和充分利用太阳能加热，仅让水源作为蓄热系统的低温辅助热源来补充太阳能集热负荷不足的功能，从而减小了辅助热源的用量，降低运行成本。

动态分区分时自动节能运行：为了进一步的实现系统供热运行的节能优化，本系统可通过智能控制系统提供人机交互界面，使用户可以根据某时刻各建筑的具体需要对建筑内的供热状况进行实时监控和分时分区调节。根据业主的具体要求本系统设置19个供热控制分区，每个分区可根据业主的要求调节供热工况。在有人居住的正常工作模式下，各区域应能保证室内温度达到20℃，分区控制器可以将此温度与室内各区实测温度进行参比，当实测温度小于该区域的控制室内温度时，区域控制器打开分区电磁阀，同时向中央控制器反馈信号启动系统供暖。。而当无人居住时，该区域可手动调节成值班供暖工况，此时室内仍能保持10℃，而供暖能耗却大大降低。在空调工况下，各区域的制冷循环启停受各分区控制器控制。无人使用的区域，制冷循环完全停止。

为了充分的利用太阳能，减小太阳能强度波动给供热带来的不利因素，系统特地设计了大体积的蓄热系统，它可以将24小时供热周期内的太阳辐射能高效的蓄存起来然后按照用户的人性化需求向建筑内供热。实现建筑日供暖负荷与太阳能集热的动态优化耦合。

两个热源组合的三种工作模式，设计了在各种不同的情况下的工作和可能的节能方式；是一种在采暖空调国家规范所指定范围内的全天候工作的系统。

太阳能双源热泵采暖系统简介

1、太阳能资源充足，蓄热水箱水温在32℃以上时，蓄热水箱中的水直接通入室内供暖。称为太阳能直供。

2、太阳能资源不充足，蓄热水箱水温在32℃以下但是高于18℃时，蓄热水箱中的水通入双源热泵，作为蒸发端，由双源热泵对其做功，将温度提到到32℃以上再向室内供暖。

3、太阳能资源不充足，蓄热水箱水温在18℃以下时，水通入地源井，和土壤做热交换，然后由双源热泵对其做功，将温度提到到32℃以上再向室内供暖。

双源热泵除了使用在供热方面之外还可以广泛的应用于工业企业中低温工质用水(预)加热等节能技改、清洁生产，大型公建不同区域之间的能耗平衡，机房空调的节能改造等方面。把热泵和某种其他热（冷）源相结合，进行联动。收到卓越的节能减排效果。

完全的绿色复合能源供暖系统，把采暖环节的污染降至最低。是降低CO2和pm2.5等污染的彻底解决方案。太阳能和土壤源热泵都是绿色能源，双源热泵把二者结合在一起，进行联动优化；节能效果更加突出。

国内首例绿色复合能源供暖项目。“领先”文化交流中心为一栋二层独栋建筑。业主就希望考虑建立独立供暖空调系统时减少供热空调系统耗能及其所造成的污染；根据业主节能、环保的双重要求并结合我公司的产品技术优势，我们为业主选用太阳能与地源热泵联合运行的供热空调系统。为更好的实现此独栋建筑内的采暖空调节能运行，系统可以通过优化运行控制方案，使用了JOSI arch系统，实现了建筑的分时分区制冷、供热调节。

太阳能双源热泵采暖系统简介

文化交流中心独栋建筑地上二层，总采暖面积1100平方米。根据业主对建筑内不同功能分区的使用要求，整体建筑分成9个独立的空调供热能耗控制分区。系统提供了优异的人机交互操作，各个分区可根据具体的使用要求对供暖空调进行人性化调节。通过各个控制器与主控制器之间的协调工作达到满足各个分区用能负荷的同时系统最低能耗系统运行的最优化方案。

为了在能源使用环节进一步节能，我们开发全新的建筑智能化综合控制系统——JOSI arch（Jointware Operating System for Intellectual

Architecture）平台；该系统基于建筑内部不同的能耗需求，实施分时分区供暖空调负荷调节机制的智能化建筑节能控制，产品可凭借自身的技术优势，真正实现家庭用户和大型楼宇建筑耗能系统，尤其是供暖空调系统的区域性精细化节能控制。在传统的采暖空调节能的基础上进一步节能达到20%以上。

本系统可通过智能控制系统提供人机交互界面，使用户可以根据某时刻各建筑的具体需要对建筑内的供热状况进行实时监控和分时分区调节。根据业主的具体要求本系统设置9个供热控制分区，每个分区可根据业主的要求调节供热空调工况。在有人居住的正常工作模式下，各区域应能保证室内温度达到业主设定温度（默认18℃），分区控制器可以将此温度与室内各区实测温度进行参比，当实测温度小于该区域的控制室内温度时，区域控制器打开分区执行器，同时向中央控制器反馈信号启动系统供暖。。而当无人居住时，该区域可手动调节成值班供暖工况，此时室内仍能保持10℃，而供暖能耗却大大降低。在空调工况下，各区域的制冷循环启停受各分区控制器控制。无人使用的区域，采暖/制冷循环完全停止。

太阳能双源热泵采暖系统简介

能源 对比项目

双源热泵系统 (太阳能+土壤 源)

地源热泵

燃煤锅炉

燃油锅炉

燃气锅炉

电加热

能耗标准 系统规格

1100m2 办公楼及公寓综合建筑采暖，供热功率 120kW 太阳集热器 90 块 130KW 热泵 地源井 10 个 地源井 16 个 地板采暖 40-50 散热器 60-80 散热器 60-80 散热器 60-80 散热器 60-80 350KW 350KW 350KW 180KW

供热设备 供热温度(℃) 采暖期 能耗效率

地板采暖 40-60

129 天，过渡季 90 天(北京冬季日均温度≤+的天数) 太阳能 50% 双源热泵 COP≈ 4 COP≈3.5 70% 82% 82% 95%

日均能耗费(过渡 10 季) 日均能耗费(严寒 145 季)

155

168.6

878.6 256.5

569

309

319

1736

641.5

1137

运 行 人 工 费 ( 元 / 2000(全自动) 2000 年) 排污费 年综合费 系统寿命 环境污染 产生 CO2 8555 20-30 年 无 0 28001 20-30 年 无 0 动)

(全自 10000 ( 人 2000(自动) 2000 自动)2000 自动) 工) 2000/年 39615 10-1

5 年 严重 166778 10-15 明显 50104 10-15 明显 97553 10-15 间接

169.4 吨/年 142.4 吨/年 86.4 吨/年 间接

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/i0y1.html