[00142277]太阳能--地源复合热泵系统的研究及应用

根据新疆的地理气候和甘泉堡基地的实际情况,研究适合于新疆的可再生能源建筑供能技术路线,研究提出太阳能集热、土壤源热泵的复合供能技术方案,研究蓄水储能、土壤储能、地板辐射供热/冷等相关技术,在新能源所甘泉堡基地建成总建筑面积17513平米的可再生能源供能示范,研究复合供能的设计方法和运行控制策略,设备选型匹配方法,利用示范建筑进行运行试验,分析测试数据,总结经验,为干旱严寒地区的可再生能源建筑的发展奠定基础。 主要研究内容： 1、在甘泉堡基地建成总建筑面积17513平米的可再生能源供暖空调示范工程。 2、研究太阳能集热、土壤源热泵的复合供能设计方法和运行控制策略,系统匹配方法,试验运行,测试分析,总结经验,为可再生能源建筑的发展奠定基础。 3、太阳能-浅层地热综合利用系统、与建筑结合的专用太阳能集热模块、建筑节能控制系统、储能与传热和换热技术等。 主要技术性能指标： 1、建成了总建筑面积17513平米的太阳能—复合热泵土壤储热系统。 2、经过采暖季的运行测试,研发中心室内温度为16-20℃;办公楼室内温度为18-22℃;职工宿舍室内温度为14～18℃。夏季土壤源直接制冷运行,建筑的室内空调温度均≤25℃,建筑综合节能率65%。 3、系统制热性能系统COP≥3.7;系统制冷（热泵开机）制冷性能系统COP≥4.5;土壤源直接制冷系统性能系数COP≥20。 4、太阳能-土壤季节性蓄热系统可使地下土壤温度上升到20℃。 5、太阳能集热器的瞬时效率η0,a = 0.81。 6、采暖季内每平米建筑面积供热耗电成本≤11元/平米;相比常规集中供暖形式,每年节约的费用约为52万元。 该项目的CO2减排量为488.7吨/年,SO2减排量为3.96吨/年,粉尘减排量为1.98吨/年。 解决的关键技术： （1）解决了将夏季的太阳辐射能转换为低温热能,储存起来,提高土壤的温度,回补“冬取夏灌”不平衡的能量差,提高热泵的效率,保证系统的可靠性。 （2）解决了由太阳能集热循环系统、地源换热循环系统、蓄热制冷换热系统、节能控制系统以及热泵组成的复合源匹配关键技术。 （3）解决了热管式真空管式太阳能集热模块降低集热温度、减少热损失和提高不同归一化温差下的瞬时效率的关键技术。 创新点： （1）把太阳能和土壤热能相结合,创建出一种适合于严寒干旱地区的完整的节能的建筑暖通系统—太阳能地源热泵复合供能系统。该系统设计了六种工作模式：太阳能直接供暖模式、太阳能土壤储热模式、土壤源热泵供暖模式、太阳能地源热泵复合供暖模式、土壤源热泵制冷模式、土壤源直接制冷模式,最大化的利用可再生能源。尤其是首创的“土壤源直接制冷模式” 经济和节能减排效益非常突出,可以在干旱地区大规模推广。 （2）该项目中可以使热泵机组变工况运行,将热泵机组水源侧进水温度稳定在适合当地土壤的温度上,以提高热泵的制热量,保证热泵机组高效运转,最大限度地达到节能的效果。 （3）建成总供能面积17513平方米的太阳能—土壤源热泵复合供热系统的工程示范,同类研究国内规模最大。且在一个应用系统中包括工业建筑、公用建筑、民用建筑三种应用类型。 （4）该项目在研制太阳能-地源复合热泵系统的过程中,开发出了系列与之相关的新技术新产品。研制了太阳能跨季储热采暖专用集热器,研制出专用集热器联箱、低温型热管、显热-潜热复合配方材料。