太阳能-空气能复合能源系统供暖性能分析与应用

摘要

近几年，环保压力不断升级，环境污染治理力度不断加强，建筑业作为三大能源消耗之一，采暖和空调就占了建筑能耗的65%左右，如何降低建筑能耗也是各国专家研究重点之一。目前主要的节能手段是在原有的供暖空调方式上提高系统的性能系数，以达到节能的目的。太阳能-空气能复合能源系统以其良好的供暖空调效果及优越的节能性开始进入人们的生活中，实现夏季空调与冬季供暖。随着研究的深入，系统在自动控制和节能性上得到不断优化，系统也越来越成熟。 本文介绍了一种新型太阳能-空气能复合能源系统，将空气源热泵系统和太阳能集热系统通过一个板式换热器耦合在一起，共同为建筑提供热量。在夏季，关闭太阳能集热循环，由空气源热泵单独为室内提供冷量；在冬季和过渡季，太阳能产生的低温热水在板式换热器里与热回水进行换热后流入热泵机组冷凝器进行再加热，加热之后的热供水流入供暖末端；太阳能集热器产生的热水温度足够高时，在板式换热器中换热后可以直接达到供水温度要求。系统可以充分利用太阳能，降低系统的能耗，达到节能目的。 文中介绍了太阳能-空气能复合能源系统的组成，项目配置6P低温冷暖机2台，平板集热器20组，根据天气特点和分析需要，选取2018年1月4日、10日、19日、30日和3月9日的数据进行计算分析，例如在环境温度-6~1℃（冬季测试日2018年1月10日）时，房间温度可以达到20℃以上，在室外温度0摄氏度以下的情况下，集热器集热温度最高温能达到60℃。在中午时间段，随着太阳能辐照度逐渐达到最大值，太阳能制备的热水基本满足房间供暖需求，热泵的耗电量减少近81%，热泵的COP也达到最大值5.48。分析一月份的系统能效，系统最小日平均COP值为2.75，最大6.43，相比热泵机组的COP值高出了18.2%~70%，节能效果明显。并对不同天气状况的5天测试日进行系统cop对比分析，得出太阳辐照度的大小对系统供暖性能的影响较大。 将1月份的运行数据进行统计，全月运行能耗888kWh，总制热量3969kWh（包括夜间能耗），热泵制热量 2472.9kWh，太阳能集热量 1496.1kWh，太阳能-空气能复合能源系统供暖比单独空气源热泵供暖节约能耗37.7%。1月份系统综合COP为4.47，将太阳能辅助空气源热泵系统供暖能够有效提高供暖系统的COP；与其他供暖方式相比，太阳能-空气能复合能源系统的运行能耗仅为电锅炉能耗的21.5%，燃气锅炉的57.2%，具有良好的节能效益和环保效益。

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