[00142277]太陽能--地源復合熱泵系統的研究及應用

根據新疆的地理氣候和甘泉堡基地的實際情況,研究適合于新疆的可再生能源建筑供能技術路線,研究提出太陽能集熱、土壤源熱泵的復合供能技術方案,研究蓄水儲能、土壤儲能、地板輻射供熱/冷等相關技術,在新能源所甘泉堡基地建成總建筑面積17513平米的可再生能源供能示范,研究復合供能的設計方法和運行控制策略,設備選型匹配方法,利用示范建筑進行運行試驗,分析測試數據,總結經驗,為干旱嚴寒地區的可再生能源建筑的發展奠定基礎。 主要研究內容： 1、在甘泉堡基地建成總建筑面積17513平米的可再生能源供暖空調示范工程。 2、研究太陽能集熱、土壤源熱泵的復合供能設計方法和運行控制策略,系統匹配方法,試驗運行,測試分析,總結經驗,為可再生能源建筑的發展奠定基礎。 3、太陽能-淺層地熱綜合利用系統、與建筑結合的專用太陽能集熱模塊、建筑節能控制系統、儲能與傳熱和換熱技術等。 主要技術性能指標： 1、建成了總建筑面積17513平米的太陽能—復合熱泵土壤儲熱系統。 2、經過采暖季的運行測試,研發中心室內溫度為16-20℃;辦公樓室內溫度為18-22℃;職工宿舍室內溫度為14～18℃。夏季土壤源直接制冷運行,建筑的室內空調溫度均≤25℃,建筑綜合節能率65%。 3、系統制熱性能系統COP≥3.7;系統制冷（熱泵開機）制冷性能系統COP≥4.5;土壤源直接制冷系統性能系數COP≥20。 4、太陽能-土壤季節性蓄熱系統可使地下土壤溫度上升到20℃。 5、太陽能集熱器的瞬時效率η0,a = 0.81。 6、采暖季內每平米建筑面積供熱耗電成本≤11元/平米;相比常規集中供暖形式,每年節約的費用約為52萬元。 該項目的CO2減排量為488.7噸/年,SO2減排量為3.96噸/年,粉塵減排量為1.98噸/年。 解決的關鍵技術： （1）解決了將夏季的太陽輻射能轉換為低溫熱能,儲存起來,提高土壤的溫度,回補“冬取夏灌”不平衡的能量差,提高熱泵的效率,保證系統的可靠性。 （2）解決了由太陽能集熱循環系統、地源換熱循環系統、蓄熱制冷換熱系統、節能控制系統以及熱泵組成的復合源匹配關鍵技術。 （3）解決了熱管式真空管式太陽能集熱模塊降低集熱溫度、減少熱損失和提高不同歸一化溫差下的瞬時效率的關鍵技術。 創新點： （1）把太陽能和土壤熱能相結合,創建出一種適合于嚴寒干旱地區的完整的節能的建筑暖通系統—太陽能地源熱泵復合供能系統。該系統設計了六種工作模式：太陽能直接供暖模式、太陽能土壤儲熱模式、土壤源熱泵供暖模式、太陽能地源熱泵復合供暖模式、土壤源熱泵制冷模式、土壤源直接制冷模式,最大化的利用可再生能源。尤其是首創的“土壤源直接制冷模式” 經濟和節能減排效益非常突出,可以在干旱地區大規模推廣。 （2）該項目中可以使熱泵機組變工況運行,將熱泵機組水源側進水溫度穩定在適合當地土壤的溫度上,以提高熱泵的制熱量,保證熱泵機組高效運轉,最大限度地達到節能的效果。 （3）建成總供能面積17513平方米的太陽能—土壤源熱泵復合供熱系統的工程示范,同類研究國內規模最大。且在一個應用系統中包括工業建筑、公用建筑、民用建筑三種應用類型。 （4）該項目在研制太陽能-地源復合熱泵系統的過程中,開發出了系列與之相關的新技術新產品。研制了太陽能跨季儲熱采暖專用集熱器,研制出專用集熱器聯箱、低溫型熱管、顯熱-潛熱復合配方材料。