太陽能熱泵供暖

/太陽能熱泵供暖、制冷、洗浴三合一工程可行性投資報告及經(jīng)濟效益分析制作單位：北京五航星太陽能科技發(fā)展有限公司電話：01０-8７６47３5086545779傳真：010-目錄引言……………………0２太陽能熱泵技術(shù)應(yīng)用條件………０３太陽能熱泵技術(shù)原理及特點……04設(shè)計論據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)…………………０６產(chǎn)品選型及技術(shù)參數(shù)……………07產(chǎn)品簡介…………0９太陽能熱泵的主要作用…………1３工程主要特別……………………1４運行及節(jié)能效益分析……………15各種能源值比較…………………１6經(jīng)濟價值對比表…………………１7供暖流程圖…………………17制冷流程圖…………………1８供熱水流程圖………………18工程實例……………………１9結(jié)束語…………………１８北京五航星太陽能科技發(fā)展有限公司2０08年11月12日引言隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，我國正面臨著越來越大的能源壓力,特別是用于采暖、空調(diào)建筑能耗的增加,已成為我國不少城市缺電的誘因。地球上的化石燃料--煤、石油、天然氣等將逐漸開采枯竭,開發(fā)包括太陽能、風(fēng)能在內(nèi)的可再生能源利用的任務(wù)已十分迫切。所以，在提高太陽能與熱泵利用應(yīng)用技術(shù)水平的同時，應(yīng)積極創(chuàng)造條件,將現(xiàn)有成熟技術(shù)在實際工程中推廣應(yīng)用,以積累經(jīng)驗,通過實踐進行技術(shù)的改善、提高,起到樣板和示范作用.空調(diào)和采暖能耗在我國建筑能耗中的比重大幅度地提高，逐步發(fā)展成為建筑能耗中的一個主要部分，給能源和環(huán)境帶來更大的壓力.而太陽能是一種取之不盡、用之不竭的潔凈能源,用太陽能補充常規(guī)能源驅(qū)動空調(diào)和采暖系統(tǒng)對于節(jié)能和環(huán)保都具有十分重要的意義,目前國內(nèi)已經(jīng)建成了數(shù)套太陽能熱泵供冷、供暖、洗浴的空調(diào)示范系統(tǒng)。太陽能熱泵系統(tǒng)供冷、供暖、洗浴的利用呈現(xiàn)出勃勃的生機。本工程其特點是用水量大,供用戶使用對全年室內(nèi)環(huán)境的舒適度要求高，用于采暖、空調(diào)和熱水供應(yīng)的耗能量大。為盡可能降低運行費用，減輕業(yè)主負擔(dān)，我們提出了太陽能熱泵的設(shè)計方案,利用太陽能熱泵系統(tǒng)進行冬季采暖，夏季制冷，全年供應(yīng)生活熱水。作到全年綜合利用。產(chǎn)品投入后，4年多可收回成本。是我公司國內(nèi)首家研發(fā)出的高科技產(chǎn)品。太陽能熱泵技術(shù)應(yīng)用的條件應(yīng)用太陽能熱泵技術(shù)的原則：(１）在投資經(jīng)濟許可的前提下最大限度地利用太陽能。太陽能是完全免費的,在利用過程中，僅消耗水泵能耗，運行費用最低，所以在經(jīng)濟許可的情況下，盡可能增大太陽集熱器的面積，以提高太陽能的利用率。(2)太陽能熱泵技術(shù)適宜供全年生活熱水、冬季供暖、夏季制冷的全年綜合利用。在實際工程中,采用新能源后，系統(tǒng)初投資較高,尤其是對太陽集熱器，全部是增量成本,最好能全年綜合利用。例如:太陽集熱器冬季供熱、夏季制冷，在過渡季，不設(shè)空調(diào)時，太陽能除提供生活熱水外，將多余的熱量儲存起來,供冬季供熱。這樣的做法既可以做到太陽能的綜合利用,又可以避免太陽集熱器的空曬，增加了太陽集熱器的壽命。（3）新能源利用的前提是必須采用節(jié)能建筑,以降低系統(tǒng)的初投資。太陽能的能流密度較低，太陽集熱系統(tǒng)的價格在目前仍然偏高;熱泵系統(tǒng)與常規(guī)系統(tǒng)相比，初投資也較高.為了盡可能減少系統(tǒng)的初投資,必須保證建筑圍護結(jié)構(gòu)符合節(jié)能規(guī)范的要求,以降低供暖、空調(diào)系統(tǒng)的負荷需求.二、太陽能熱泵技術(shù)原理及其特點1、概述:太陽能熱泵技術(shù)是太陽能熱利用技術(shù)和熱泵技術(shù)有機的結(jié)合，具有集熱效率高、供熱性能系數(shù)高、形式多樣、布置靈活、一機多用、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點，能較好地解決“太陽能與建筑一體化”和“全天候”的問題。太陽能熱泵技術(shù)將在太陽能利用中占有重要地位，有著廣闊的發(fā)展前景。太陽能熱泵是指利用太陽能作為蒸發(fā)器熱源的熱泵系統(tǒng)，區(qū)別于以太陽能光電或熱能發(fā)電驅(qū)動的熱泵機組。它把熱泵技術(shù)和太陽能熱利用技術(shù)有機的結(jié)合起來，可同時提高太陽能集熱器效率和熱泵系統(tǒng)性能。集熱器吸收的熱量作為熱泵的低溫?zé)嵩?，在陰雨天，空氣熱泵作為加熱系統(tǒng)的輔助熱源,它可全天候工作，提供熱水、制冷和供暖。2、太陽能熱泵的技術(shù)特點

太陽能熱泵將太陽能利用技術(shù)與熱泵技術(shù)有機結(jié)合起來，具有以下特點：

1)由于太陽能具有低密度、間歇性和不穩(wěn)定性等缺點，常規(guī)的太陽能供熱系統(tǒng)往往需要采用較大的集熱器和蓄熱裝置，并且配備相應(yīng)的輔助熱源，這不僅造成系統(tǒng)初投資較高，而且較大面積的集熱器也難于布置。?

太陽能熱泵基于熱泵的節(jié)能性和集熱器的高效性，在相同熱負荷條件下，太陽能熱泵所需的集熱器面積和蓄熱器容積等都要比常規(guī)系統(tǒng)小得多,使得系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更緊湊，布置更靈活。

2)在太陽輻射條件良好的情況下，太陽能熱泵往往可以獲得比空氣源熱泵更高的蒸發(fā)溫度，因而具有更高的供熱性能系數(shù)（ＣOP可達到4以上），而且供熱性能受室外氣溫下降的影響較小。

3）由于太陽能無處不在、取之不盡，因此太陽能熱泵的應(yīng)用范圍非常廣泛,不受當(dāng)?shù)厮礂l件和地質(zhì)條件的限制，而且對自然生存環(huán)境幾乎不造成影響.

4）太陽能熱泵同其它類型的熱泵一樣也具有“一機多用"的優(yōu)點，即冬季可供暖,夏季可制冷，全年可提供生活熱水.由于太陽能熱泵系統(tǒng)中設(shè)有蓄熱裝置,因此夏季可利用夜間谷時電力進行蓄冷運行，以供白天供冷之用,不僅運行費用便宜，而且有助于電力錯峰。三、設(shè)計依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)3．1、太陽能熱水設(shè)計依據(jù)及標(biāo)準(zhǔn)１）GB/T6424-1９９７《太陽能集熱器技術(shù)條件》２）ＧＢ４271-８4《太陽能集熱器熱性能試驗方法》3)GＢ／Ｔ1551-1９95《太陽能熱水器吸熱體、連接器及其配件所用彈性材料的評價》４）《太陽能熱水系統(tǒng)施工安裝》（部標(biāo)征意見二稿)５）ＧBJ9３－86《工業(yè)自動化儀表工程施工及驗收規(guī)范》6）GBJ2４2-82《采暖與衛(wèi)生工程施工及驗收規(guī)范》７）ＧB／T1813—２０02《太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)計，安裝及工程驗收技術(shù)規(guī)范》８）ＧB/Ｔ2０0９5－2006《太陽能熱水系統(tǒng)性能評定規(guī)范》9）JGJ／T16－92《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》1０)GＢJ13１—9０《自動供儀表安裝工程質(zhì)量檢驗評定標(biāo)準(zhǔn)》11）《建筑給排水工程規(guī)范》(暖通空調(diào)規(guī)范）12)《給水排水工程施工手冊》１３)五航星《熱水設(shè)備投資指南》3.2、氣溫條件 北京地區(qū)處于東亞大陸東岸北京地區(qū)地處暖溫帶半濕潤地區(qū)，氣候受蒙古高壓的影響,屬大陸性季風(fēng)氣候，年降水量644毫米.北京四季分明,冬季干燥，春季多風(fēng),夏季多雨,秋季晴朗溫和，年平均氣溫17-20攝氏度。冬季，經(jīng)由西北部吹來的冷空氣，受高山阻擋,下沉?xí)r又受增溫作用,因此北京冬季比其它同緯度地區(qū)溫暖，無霜期約１８0—2０0天。夏季因東南暖溫氣流受海洋調(diào)節(jié)作用,亦不熱.這使北京形成了夏無酷暑，冬無嚴寒的優(yōu)越氣候條件.四、產(chǎn)品選型及技術(shù)參數(shù)《一》產(chǎn)品選型太陽能集熱器8０0㎡,不銹鋼水箱４0T兩個空氣源熱泵DE—270W/DＲ一臺太陽能熱泵DE—240LS一臺５、控制系統(tǒng)一套６、以上產(chǎn)品可滿足5０00㎡供暖、制冷、及洗浴?！抖芳夹g(shù)參數(shù)：太陽能三高管技術(shù)參數(shù)：長度Ｌ＝1５00直徑φ=4７mｍ空曬溫度≥２0０真空度≤5.0×１0ˉ2帕承壓0。６兆帕熱損系數(shù)≤0．9瓦／cm2.℃抗沖擊φ２５mm冰雹產(chǎn)水量7—9kｇ2、空氣源熱泵技術(shù)參數(shù)：型號：ＤE-270W／ＤＲ（３0P機）電源（V/Hz)３8０／3/50制熱量（KW）８4．5制冷量(KW）76制熱輸入功率(KＷ)27制冷輸入功率（KW）26．5額定制熱電流（ＫＷ）５０．4額定制熱電流(KW）49．5熱回收產(chǎn)水量(L/H）540工質(zhì)Ｒ134Ａ充氟量（g）5200×4防觸電等級Ⅰ類保護等級IP×4主機重量(Ｋg)950主機尺寸（mm)24０0×140０×2300熱回收水泵流量（ｍ3／h)6．0空調(diào)水泵流量（m3/ｈ）24．0主機水管接頭G3″噪音（dB）≤68壓縮機臺灣HAＮBELＬ測試條件制冷:空氣干球溫度35℃，空氣濕球溫度2４℃進水溫度12℃出水溫度7℃制熱：空氣干球溫度7℃，空氣濕球溫度24℃進水溫度40℃出水溫度型號：DE-2４０LＳ電源（V／Ｈz)３８0/3/５0制熱量（KＷ）288.4制冷量（KＷ）54．4輸入功率（KW）３9．6工質(zhì)Ｒ１34A充氟量（KG)34壓縮機臺灣HANBELL制冷回路2冷水進/出水溫度1２℃/出熱水進／出水溫度18℃/進出口管徑3″進出口管徑３″流量m3/ｈ4０．9流量ｍ3/ｈ２1.７整機重量（KＧ）1５80測試條件制冷:空氣干球溫度3５℃,空氣濕球溫度２4℃進水溫度1２℃出水溫度７℃制熱:空氣干球溫度7℃，空氣濕球溫度２4℃進水溫度１５℃出水溫度4５３、太陽能熱泵技術(shù)參數(shù)：五、產(chǎn)品簡介《1》、太陽能集熱器簡介：集熱器（三高管)采用先進的硼化鍍銅三高管，三高管的吸收比提高了１2％，發(fā)射比降低了3０％－40％，超吸收，熱損少，升溫快.高效管，超吸收，熱效高,升溫快，在同樣的光照條件下，比普通管能出更多更高水溫的熱水;高寒管，因銅離子的發(fā)射比比鋁離子低０．２，因此熱損很少，在高寒環(huán)境下仍能正常工作,－３０℃照常出熱水;高溫特效管，因膜層中的銅離題子耐高溫,抗空曬，膜層在400℃條件下不老化、不衰減、不變色.

在相同光照條件下，普通管熱吸收不如三高管高,甚至不能滿足洗浴要求；在溫度較低時，熱損更大，集熱效率下降，影響正常使用；尤其在空曬超過2７0℃《2》空氣熱泵簡介1、機組構(gòu)成

機組由壓縮機、風(fēng)冷冷凝器、蒸發(fā)器、制冷閥件和控制系統(tǒng)組成。無需機房和冷卻塔;放置于室外或室內(nèi)加導(dǎo)風(fēng)管；可以冷暖兩用,是使用方便、管理簡便的一種中央空調(diào)主機。2、適用范圍?廣泛適用于別墅、辦公樓、醫(yī)院、娛樂場所及寫字樓、賓館飯店、工廠、部隊商場分層分戶控制的場合。３、風(fēng)冷熱泵的主要特點風(fēng)冷熱泵機組是一個提供冷熱源的獨立完整機組,又是利用四處都有空氣這個自然能源,加上風(fēng)冷熱泵機組的制造工藝等特點，因而具有許多特點:①、安裝在室外,如屋頂、陽臺、地下室等處，不占有有效建筑面積，節(jié)省土建投資.

②、夏季供冷、冬季供熱，省去了鍋爐房，對城市建設(shè)有利。?③、省去了冷卻水系統(tǒng)和冷卻塔、冷卻水泵、管網(wǎng)及其水處理設(shè)備，節(jié)省了這部份投資和運行費用。?④、冬季供熱節(jié)電，即熱泵供熱比用電直接供熱要省電三分之二左右。

⑤、熱泵的形式多種,采用低噪聲熱泵，噪聲可控制在50—６5dB(A),對周圍環(huán)境不會產(chǎn)生不利的影響。?⑥、安全保護和自動控制同時裝於一個機體內(nèi)，運行可靠,管理方便.?⑦、獨立完整的機組,安裝方便,可縮短施工周期.《3》太陽能高溫?zé)岜煤喗椋?。太陽能熱泵特點

太陽能熱泵是利用了太陽能資源作為冷熱源，進行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng).２.高效節(jié)能

太陽能熱泵機組可利用的水體溫度冬季為60℃以下，水體溫度比環(huán)境空氣溫度高，所以熱泵循環(huán)的蒸發(fā)溫度提高，能效比也提高.夏季水體為18－3５℃,水體溫度比環(huán)境空氣溫度低，所以制冷的冷凝溫度降低，使得冷卻效果好于風(fēng)冷式和冷卻塔3.運行穩(wěn)定可靠太陽能熱泵機組的空調(diào)系統(tǒng)是可以基本保證全年按用戶的需要開啟空調(diào)系統(tǒng)，特別是春秋空調(diào)過渡季節(jié)均能運行，也就相當(dāng)于四管制空調(diào)系統(tǒng)。一般，水源熱泵供、回水的溫度一年四季相對穩(wěn)定，其波動的范圍遠遠小于空氣的變動。夏季水體最為空調(diào)的冷源，冬季作為空調(diào)的熱源，水體溫度較為恒定的特性，使得熱泵機組運行更可靠、穩(wěn)定，也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟性。4.環(huán)境效益顯著

太陽能熱泵的使用電能，電能本身為一種清潔的能源，但在發(fā)電時，消耗一次能源并導(dǎo)致污染物和二氧化碳溫室氣體的排放。所以節(jié)能的設(shè)備本身的污染就小。設(shè)計太陽能熱泵機組的電力消耗，與煤爐相比，相當(dāng)于減少30%以上,與電供暖相比，相當(dāng)于減少８0%以上.太陽能熱泵機組的運行沒有任何污染，可以建造在居民區(qū)內(nèi),沒有燃燒，沒有排煙，也沒有廢棄物，不需要對方燃料廢物的場地，且不用遠距離輸送熱量。5.一機多用，應(yīng)用范圍廣

太陽能熱泵系統(tǒng)可供暖、制冷，還可供生活熱水,一機多用，一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng).特別是對于同時有供熱和供冷要求的建筑物，太陽能熱泵有著明顯的優(yōu)點。有的建筑物內(nèi)，特別是在過渡季節(jié)，部分區(qū)域需要供冷,部分區(qū)域需要供熱,太陽能熱泵可以同時供冷和供熱,可以實現(xiàn)建筑內(nèi)冷熱量的轉(zhuǎn)移和平衡，不僅節(jié)省了大量能源，而且用一套設(shè)備可以同時滿足供熱和供冷的要求，減少了設(shè)備的初投資。太陽能熱泵可應(yīng)用于賓館、商場、辦公樓、學(xué)校、部隊等建筑，小型的太陽能熱泵更適合于別墅住宅的采暖、制冷、供熱水.6。自動運行

太陽能熱泵機組由于工況穩(wěn)定，所以可以設(shè)計簡單的系統(tǒng)，不見較少，機組運行簡單可靠,維護費用低；自動控制程度高，使用壽命可達到15年以上。7。節(jié)約投資熱泵系統(tǒng)不需設(shè)冷凍機房，不設(shè)大的通風(fēng)管道,不設(shè)大的鍋爐房和沒有冷凍水系統(tǒng)，安裝和投資費用大大減少.太陽能熱泵的空調(diào)系統(tǒng)，夏季管內(nèi)冷卻水供回水設(shè)計溫度7℃—１5℃，冬季供熱水溫度僅為４0℃－5０℃，因此管路系統(tǒng)的初投資與維護費用降低.六、太陽能熱泵的主要作用１、供暖太陽能集熱器冬天可以產(chǎn)4５℃左右的熱水,供給熱泵機組作為低溫轉(zhuǎn)換源。在熱泵機組中完成一系列的熱力循環(huán)過程,產(chǎn)出高溫水,用于供暖。使冬天室內(nèi)溫度保持在1８℃以上。２、制冷通過空氣源熱泵與外配置水箱，循環(huán)水不斷在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán),把溫度降到適合于制冷的7—15℃左右，供給中央空調(diào)制冷使用。３、生活用水在機組運行期間，可利用熱回收的能源免費提給生活用水，全年也可把太陽能產(chǎn)生的50七、工程主要特點本工程具有集熱效率高、供熱性能系數(shù)高、形式多樣、布置靈活、一機多用、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點，能較好地解決“太陽能與建筑一體化”和“全天候”的問題?？赏瑫r提高太陽能集熱器效率和熱泵系統(tǒng)性能。它可全天候工作,提供熱水、制冷和供暖。本工程每平方米太陽能集熱器平均每個正常日照日，可產(chǎn)生相當(dāng)于2.８度電的熱量.本工程共安裝８0０㎡太陽能集熱器，每天可節(jié)約22４0度電。本工程另設(shè)地下蓄水箱50０T，投資費用約3０萬元，年利用５０天左右,作為冬、夏季冷、熱源轉(zhuǎn)換，年效益約9萬元,可四年左右收回投資款。八、太陽能熱泵系統(tǒng)運行及節(jié)能效益分析1．運行可靠性分析

作為太陽能熱泵系統(tǒng)的主要組成部分，太陽能熱泵都是技術(shù)成熟的節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品。太陽能在生活熱水系統(tǒng)中的規(guī)?；靡延?0余年的歷史，熱泵的大量應(yīng)用也有數(shù)十年的歷史，太陽能熱泵系統(tǒng)將太陽能與熱泵技術(shù)有機結(jié)合,在不影響二者原有運行功能的條件下，使其運行效率顯著提高,從而能夠保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行，節(jié)約能源消耗.2。節(jié)能效益分析

太陽能熱泵與太陽能集熱器結(jié)合，其目的在于取長補短，使二者互為補充，互為備用，在日照充足時優(yōu)先使用太陽能加熱熱水,利用太陽能集熱器產(chǎn)生的低溫?zé)崴鳛闊岜玫妮o助熱源，從而改善熱泵的運行工況，提高其制熱性能。這種組合形式，使二者均在相對比較穩(wěn)定高效的條件下工作,保證系統(tǒng)全年全天候的衛(wèi)生熱水供應(yīng)。熱泵制熱過程本質(zhì)上是對空氣中蘊藏的太陽熱能的提升利用,根據(jù)熱泵的工作特性，在整個系統(tǒng)的運行過程中，熱泵機組作為輔助熱源運行所供應(yīng)的熱量中，只有一小部分來自電能,所以太陽能熱泵系統(tǒng)大大提高了太陽能利用率，減少了對一次能源的消耗.

根據(jù)我國北方大部分地區(qū)的太陽輻照資料，按照衛(wèi)生熱水系統(tǒng)平均耗熱量和太陽能集熱器日平均得熱量確定太陽能熱水系統(tǒng)的集熱器面積，太陽能熱泵系統(tǒng)中,太陽能直接加熱可滿足熱水系統(tǒng)全年６0—80%的熱量需求,其余2０—40%熱量由熱泵機組供應(yīng)，熱泵平均COP可達３．0,即其所供應(yīng)熱量有65%以上來自集熱器不能直接利用的太陽能和空氣熱能。在整個系統(tǒng)運行中，集熱器吸收的太陽能的利用率接近100％，輔助加熱的電力消耗只占系統(tǒng)總能耗的7—14%，較常規(guī)能源的熱水系統(tǒng)可至少節(jié)能８5％以上。

通過上述分析可見，太陽能熱泵系統(tǒng)是一種性能可靠、環(huán)保節(jié)能的熱水系統(tǒng)形式,該系統(tǒng)只使用太陽能及少量的電能，對環(huán)境沒