太阳能补热地源热泵系统的计算
太阳能系统与地源热泵系统串联供热方式
同时使用 系数
３２２ 系统选 型 ．．
３太阳能一地源热泵系统技术方案
３１ 太 阳 能～ 地 源 热 泵 系统 运 行 原 则 ．
依 据上 述各建 筑冷 热负 荷技术参 数 ．研发 中心
楼 选 用 １台 Ｈ ３ ０ Ｔ ８ Ａ地 源热 泵 机组 Ｈ ３ ０ Ｔ ８ Ａ地 源
３１１太 阳能一 地源热 泵系统 采 暖期运 行原则 白天 ．．
１ ３
ｌ １
频率 ｆ ％
１ １ 最 大 冻 土 深 度 （ｍ） ｅ
６ ９
１ ２ １ ３
设 计计算用 采暖期天数 设 计 计 算 用 采 暖 期 平 均 温 度 ） ： ℃
１２１．６ ３１、 ２ （１１￣ ． ７ －． ０９
— —
４ ９—
表二
室 内设 计计 算参数
最 热 月 平 均 室外 风速 （ ｉ ） ｒ ｓ ｄ 冬 季 冬 季 平 均 夏 季 平 均 风向 Ｃ
２． ６９ ２。 ６ ４ ５ ３
７ ８ ３１ ． ２
．
６
Ｎ Ｗ Ｎ
１ ０
最 多 风 向及 其 频 率 （ ） ％
夏 季
频率（ ％）
风向
１ ３
Ｓ Ｅ
３２１ 供 暖／ 调制冷 负荷 ｆ ．． 空 见表 三 ）
采暖热负荷 ：ｒＦ ｑ １０ Ｑ， ．ｌ ０ ０ ＝ ／
式 中 ：～ 供 暖 面积 （Ｉ ； 供 暖 热指 标 ｆ Ｆ １ ）ｑ Ｔ 一 Ｗ／ ｍ） ２ 冷 负荷 ： Ｌ ・２ｒｌ０ Ｑ ＝Ｆ ｑ・ ０ ０ ｄ 式 中 ：～ 供冷 面积 （ ；。 冷指标（ ｍ ） Ｆ ｍ ） ｑ一 Ｗ／ ２
夏 季 冬 季
系统承 担全部 洗浴热 水 负荷 ，阴雨天不 足部 分 以电
太阳能系统计算公式
太阳能系统计算公式Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998太阳能系统计算公式Xzczxc119 太阳能系统计算中需要知道的参数：1)总负载功率：W2)设备使用电压：V3)每天的光照时间：H光4)每天放电时间：H放5)连续阴雨天数：D6)太阳能电池板转换功率、逆变器转换功率、蓄电池转换功率：80%（默认）7)线缆损耗：100%+20%（默认）8)蓄电池放电预留：20%（默认）下面开始计算：1)设备使用总电流I=W/V2)蓄电池容量mAh=I×H放×（D+1）÷80%【蓄电池放电预留】×120%【线缆损耗】3)蓄电池组数量n=V/12【蓄电池电压】4)蓄电池总容量mAh总=mAh×n5)太阳能电池板功率WP÷18V【太阳能电池板充电电压】=（I×H放×120%【电池板功率】）÷H光6)太阳能电池板实际WP实际=WP×120%【线缆损耗】7)电池板数n电池板=V/12【电池板电压】8)电池板总功率WP总功率=WP实际×n电池板40瓦备选方案配置1、 LVD灯，单路、40W，24V系统；2、当地日均有效光照以4h计算；3、每日放电时间10小时，（以晚7点－晨5点为例）4、满足连续阴雨天5天（另加阴雨前一夜的用电，计6天）。
电流＝ 40W÷24V ＝ A计算蓄电池＝× 10h ×（5＋1）天＝× 60h＝100 AH蓄电池充、放电预留20％容量；路灯的实际电流在2A以上（加20％损耗，包括恒流源、线损等）实际蓄电池需求＝100AH 加20％预留容量、再加20％损耗 100AH ÷80% × 120% ＝ 150AH实际蓄电池为24V /150AH，需要两组12V蓄电池共计：300AH计算电池板：1、 LVD灯 40W、电流：2、每日放电时间10小时（以晚7点－晨5点为例）3、电池板预留最少20％4、当地有效光照以日均4h计算WP÷＝（× 10h × 120％）÷ 4 h WP ＝ 87W */一般太阳能电池板为18伏充电电压，这里选用了*实际恒流源损耗、线损等综合损耗在20％左右电池板实际需求＝87W × 120％＝ 104W实际电池板需24V /104W，所以需要两块12V电池板共计：208W。
地源热泵计算
对武汉地质构造特点，对地下一定深度的温度场进行研究，并对地埋管的换热设计计算中的若干问题进行了研究，在简化计算换热模型的基础上，在Excel 上用VBA 编写宏功能，得到实用的地埋管换热的工程设计计算方法，是一种工程易用的计算软件。
同时将这种计算方法应用到了一个实际工程中。
0 前言地埋管地源热泵空调系统由土壤换热器、热泵主机和空调末端三部分组成，其中系统的关键是土壤换热器的设计与施工。
在现有的工程实践中，垂直地埋管方式居多。
这是因为垂直地埋管要比水平地埋管经济一些。
土壤换热器的设计计算要根据实测岩土体及回填料热物性参数，采用专用软件进行计算，或者按《地源热泵系统工程技术规范》附录B的方法进行计算。
由于上述两种方法在工程应用中都有诸多不便，在实际工程设计中并不实用。
一般工程设计都常用指标法。
为了保证计算结果安全可靠，在此，对现有的方法作了一些改进，在EXCEL上用VBA 编写宏功能，得到一种工程上易用的计算软件，并应用于工程实践。
通过一个实际工程来验证计算的正确性。
1 地质条件及温度场1.1 地勘柱状图及温度分布图1 为武汉市汉口的一个工程的地质条件及岩土体的情况，图2 为武汉市汉阳的一个工程的地质条件及岩土体的情况。
图3 为工程一地下温度场分布曲线图，图4 为工程二地下温1.2 测试结果分析由现场测试的结果可知：两工程地区跨度大，地质结构也有所不同，但地下平均温度却变化不大。
工程一所在地的地下平均温度为18.4 度，工程二所在地的地下平均温度为19.4 度。
由此可知，地区跨度较大，但地下的平均温度基本稳定在18度到19 度之间。
2 换热计算及其若干问题2.1 换热计算中几个问题的简化处理（1）沿垂直方向，不同地质结构，分别计算换热。
（2）进出口温差，沿垂直方向，根据地质结构不同分段，确定热交换温度。
（3）冬夏季进出口初始设计温度，按最不利情况考虑。
（4）埋管管井距，按3m<H<6m 考虑。
太阳能补热地源热泵系统的计算
太阳能放置位置包括：（1）、30号楼楼顶（面积约400m2），楼高51m；（2）、后期30号楼前有车棚，顶部可放置，车库楼高2米，（3）、机房屋顶，机房楼高约6米。
三块地方总面积可以满足1000m2的要求。
1.4.4 太阳能辅助热源计算（1）太阳能资源分析太阳能资源是用不枯竭的清洁可再生能源，是人类可期待的、最有希望的能源之一。
我国幅员辽阔，有着丰富的太阳能资源，如下是我国太阳能资源分布图：本项目地点位于山东省、临沂市。
地理坐标为：北纬34°22′，东经117°24′。
根据国家气象中心2001年公布的《中国气象辐射资料全册》公布的数据，具体参数如下：（2）辅热与补热工作原理介绍春夏秋补热工作原理春夏秋三季，关闭阀门V2，V3，开启阀门V1。
运行太阳能循环水泵1，使集水箱内水被太阳能集热器加热。
当集水箱内水温达到65℃后，运行板式换热器一次水泵2和源侧水泵5，对土壤进行补热；当集水箱内水温低于25℃后，停止板式换热器一次水泵2和源侧水泵5，停止补热。
（3）补热定量计算春夏秋日平均太阳辐射强度为15.759 MJ/m2。
太阳能集热器的平均集热效率，根据经验取值取0.25～0.50，取0.48。
A 太阳能集热板选型按照民用太阳能设计规范中规定，直接系统集热器总面积按下式计算，在本项目中设太阳能在春夏秋三季内补充地埋部分所需的热量，考虑室外地埋换热器在设计过程中亦考虑了热平衡措施，太阳能补热仅需作为辅助措施，本方案中按总吸热量1084200 kW•h（3903120 MJ）的50%进行配置，则：A c =Q w f/ (nJ tηcd)式中：A c——直接式系统集热器采光面积；Q w——年累计吸热量，MJ；n ——年累计吸热天数，本方案为120天。
J t——当地集热器采光面上年平均日太阳辐照量，15.759MJ/㎡•d；f——太阳能保证率，%；根据系统使用期内的太阳辐照、系统经济性及用户要求等因素综合考虑后确定，一般为30%～80%范围内；ηcd——集热器的年平均集热效率，根据经验取值取0.25~0.50；根据以上公式计算出太阳能集热器采光面积为：1000㎡。
太阳能辅助热源地源热泵系统初探
全部依靠太阳能的示范建筑物 ，国内也在积极研究 所示 。此系统是将太 阳能供热系统和地源热泵系统 交替 使 用 。当太 阳能集 热器 的温度 较高 ， 以将 集热 可 之中。 器的热量转移到地下贮存 ，这样即可使土壤温度场 得 以较快 地 恢 复 ， 可 提高 集 热效 率 ； 又 当太 阳能供 热 ２ 太 阳能作 为辅助热源 的必要性 和可行性 系统 不 能 满 足 建 筑 物 需 求 （ 阴天 或 夜 问 ）则 可 采 用 ， 地 源 热泵 系统供 热 。并 联 系统 主要 用 于 地 下水 温 度
当于 ２ ０ ４ ０ 亿吨标准煤 ，全 国总面积的 ２ 地 区年 ０ １ ３ 日照时间都超过 ２ ０ ，特别是西北一些地区超过 ０ ０ ｈ
３００ｈ ０ ，这 就 为在 热泵 系统 中利 用 太 阳能提 供 了宝 贵 的资 源 。而且 太 阳能 是取 之不尽 、 之 不竭 的一种 用
绿色环保能源 ， 不受任何人控制和垄断 ， 其利用也 比 较灵 活 ， 规模 可 大可 小 。
法满足设计要求 ， 热泵 的节能效果就体现不 出来 。而 采用太 阳能作为辅助热源 ，使热泵系统可 以按照夏 季 工 况 进行 设 计 ，由太 阳能集 热 器 承 担一 部 分 热 负 荷， 这将大大降低地源部分的初投资。
２２ 可 行性 ．
据 统计 ， 每年 中 国陆地 接 收 的太 阳辐 射 总量 ， 相
天气越热的时候 ， 人们更需要的是空调 ００ ， ０ 倍 是全世界消耗各种能量总和的两万倍 。据估 阳辐射越强 、 这种情况在我 国南方每年大约有 ６ 个月时 ８ 计 ， 阳像 目前这样 向外辐射 的能量 ， 太 至少可 以维持 降温 。 在北方也有 ４— 个月。利用太 阳能热水器产生 ６ 数十亿 年 ， 以可以认为是取之不尽 、 之不竭 的能 间 ， 所 用
地源热泵的计算范文
地源热泵的计算范文地源热泵是一种利用地下温度进行能量转换的系统，可以用来供暖和供冷。
地源热泵采用地下的恒定温度作为热源和冷源，通过热泵循环过程将地下的低温能量转换为家庭所需要的高温能量。
地源热泵的计算主要包括地热梯度的计算和热泵循环过程的计算。
地热梯度的计算是地源热泵系统的基础，它是指地下温度随着深度的变化率。
地热梯度可以通过测量地下温度和深度的关系来得到。
一般来说，地热梯度随着深度的增加而增加，所以地源热泵的设计要考虑地下温度的变化规律。
热泵循环过程的计算是地源热泵系统设计的核心部分，它包括热源侧和热泵侧的能量传递。
热源侧是指从地下吸收低温能量的过程，热泵侧是指将低温能量转换为高温能量的过程。
热源侧主要有地下热交换器和水泵组成，热泵侧主要有压缩机、膨胀阀和换热器组成。
在计算热源侧的能量传递时，首先需要计算地下温度的年平均值。
地下温度的年平均值可以通过地下温度观测数据的统计分析来得到。
然后，将年平均地下温度和水泵的工作参数代入地下热交换器的热传导方程中，可以计算出地下热交换器的传热量。
在计算热泵侧的能量传递时，首先需要计算热泵的制冷量或制热量。
热泵的制冷量或制热量可以通过热泵的性能参数和使用条件来估算。
然后，将制冷量或制热量代入热泵的循环过程方程中，可以计算出热泵的制冷功率或制热功率。
最后，根据热泵的制冷功率或制热功率和供暖或供冷的需求量，可以计算出热泵的工作时间和循环次数。
地源热泵的计算还需要考虑其他因素，例如水泵的功率和能效比、热泵的压缩机效率和换热器的传热效率等。
这些因素可以通过实际运行数据和设备性能参数来确定。
此外，还需要考虑地源热泵系统的综合能效和环境影响，在设计过程中要尽可能考虑节能和环保的原则。
总之，地源热泵的计算是一个复杂的过程，需要考虑地下温度的变化规律和热泵循环过程的能量传递。
在进行计算之前，需要收集地下温度观测数据和热泵的性能参数，然后根据实际情况和需求进行计算和优化，以得到最佳的地源热泵系统设计方案。
地源热泵的计算
地源热泵的计算目录摘要1地然热泵介绍 (1)1.1热源 (8)1.2组成部分 (8)1. 3主要特点 (8)1. 4形式 (11)1.5可再生性 (13)1.6高效节能 (13)1.7优点 (16)1.8工作原理 (19)热泵原理 (21)热泵分类 (22)1.9系统类型 (24)1.10应用方式 (26)1.11制冷原理 (27)1.12制热原理 (28)1.13存在问题 (28)2土壤源热泵系统设计的主要步骤 (13)2.1建筑物冷热负荷及冬夏季地下换热量计算 (14)2.2地下管道设计 (14)2.21 选择管材 (15)2.22确定管径 (16)2.23 确定竖井管 (16)2.24 确定竖井数目及间距 (17)2.25 计算管道压力损失 (17)2.26 水泵选型 (17)2.27校核管材承压力 (18)3 其它 (18)4 设计举例 (19)4.1 设计参数 (20)4.1.1 室外设计参数 (21)4.1.2 室内设计参数 (21)4.2 计算空调负荷及选择主要设备 (21)4.3 计算地下负荷 (22)4.4 确定管材及埋管管径 (22)4.5 确定竖井埋管管长 (22)4.6 确定竖井数目及间距 (22)4.7 计算地埋管压力损失 (22)4.8 校核管材承压能力 (22)5参考文献 (23)摘要随着我国建筑业持续发展，对建筑节能的要求越来越高，而供热系统和空调系统是建筑能耗的主要组成部分，因此，设法减小这两部分能耗意义非常显著。
地源热泵供热空调系统是一种使用可再生能源的高效节能、环保型的系统[1]。
冬季通过吸收大地的能量，包括土壤、井水、湖泊等天然能源，向建筑物供热；夏季向大地释放热量，给建筑物供冷。
相应地，地源热泵系统分土壤源热泵系统、地下水热泵系统和地表水热泵系统3种形式。
土壤源热泵系统的核心是土壤耦合地热交换器。
地下水热泵系统分为开式、闭式两种：开式是将地下水直接供到热泵机组，再将井水回灌到地下；闭式是将地下水连接到板式换热器，需要二次换热。
太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统的TRNSYS模拟与研究共3篇
太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统的TRNSYS模拟与研究共3篇太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统的TRNSYS模拟与研究1太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统的TRNSYS模拟与研究随着能源环境的改变，对于可再生能源的需求与使用正越来越高。
太阳能成为了当代最主要的一种绿色能源之一，也成为了很多科技公司、研究院所等单位的研究焦点。
太阳能的应用已经从传统的发电领域扩展到了其他诸多领域，其中太阳能供热领域也越来越受到人们的关注。
在太阳能供热领域中，太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统得到了广泛的应用。
本文将介绍太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统的TRNSYS模拟与研究。
一、太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统的介绍太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统主要由太阳能集热器、热水储罐、地源热泵、水泵、换热器等组成。
太阳能集热器吸收太阳辐射的能量，将能量转化为热能，通过管道将热能输送到热水储罐中进行储存。
当太阳能集热器收到的太阳辐射不足时，地源热泵会自动开启进行补充供热，并将所供的热量输送到热水储罐中，以保证供热水系统的正常运行。
太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统与传统的热水系统相比有以下优势：（1）使用太阳能等可再生能源作为主要供能来源，节能环保；（2）可以自动检测太阳辐射，自适应调节；（3）能够进行热能的储存，随时调用热能。
二、TRNSYS模拟太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统TRNSYS是一个专业的建筑能源分析软件，主要用来进行建筑能耗计算、系统设计和分析等。
在太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统的设计与优化过程中，TRNSYS的应用可以对系统参数和运行状态进行分析、优化和改进。
在太阳能—蓄热与地源热泵供热水系统的TRNSYS模拟中，需要对系统各个部分进行建模。
首先需要对太阳能集热器进行建模，计算集热板面积、箱体材料、传热管道参数等。
然后需要进行热水储罐的建模，计算罐体的材料、容积、热损失等。
接下来需要进行地源热泵的建模，包括压缩机、膨胀阀、换热器、管道等参数的计算。
太阳能系统与地源热泵系统联合供热
太阳能系统与地源热泵系统联合供热太阳能系统与地源热泵系统联合供热的原则是；以地源热泵系统为主，太阳能系统为辅助热源，但在运行控制上要优先采用太阳能，并加以充分利用。
在供热运行模式下，北区试验区域采用的散热器采暖系统与办公区域采用的地面辐射采暖系统串联运行，以提高太阳能的利用率。
（一）太阳集热系统北区采用140m2平板型太阳集热器，采用太阳能与建筑一体化技术，使太阳集热器与建筑完美结合。
本示范工程将太阳集热器设置在建筑的南立面上，与玻璃幕墙融为一体，这样既丰富了建筑的立面效果，又起到了利用太阳能的作用。
北区冬季热负荷大于夏季冷负荷，可以采用太阳能辅助供热，解决地下的热量不平衡问题，提高地源热泵系统的运行效率。
在北区，太阳能除冬季与地源热泵系统联合供热外，其它季节，在不供热时，采用季节性蓄热技术将热量储存在蓄热水池中，供冬季采暖使用。
（二）联合供热方案比较太阳能系统与地源热泵系统联合供热的方式有两种：并联和串联方式。
并联方式示意图如图1所示：I型换热器图1太阳能系统与地源热泵系统并联供热方式串联方式示意图如图2所示：并联运行模式与串联运行模式相比，存在以下弊端：（1）当太阳能系统与地源热泵系统同时运行时，系统的循环水量为两者之和，太阳能系统能否直接供热，直接影响系统的循环水量，进而影响热泵机组的可靠性。
（2）在并联运行模式下，当T g温度低于50 C时，太阳能不能被直接利用，只能去加热土壤，提高热泵机组蒸发器侧的温度。
而在串联模式下，当T g温度低于50C，而高于40C时，可以与地源热泵机组串联运行，充分提高地源热泵机组的COP值。
基于串联运行模式的优点，本示范工程采用串联运行模式。
其运行策略为：在供暖初始时，由于采用了季节性蓄热的技术，同时，在室外温度较高的情况下，采暖负荷较小，此时, 经过太阳能加热后的供水温度T g较高，若温度高于50C,则利用太阳能直接采暖；若供水温度低于48C,并且高于40C,则太阳能采暖系统与地源热泵系统串联运行， 即经过太阳能加热后的水再经过地源热泵系统提升（达到 50C ）后，供给末端。
热泵热水计算方法
热泵热水计算方法热泵热水系统是一种利用热泵技术提供热水供应的系统。
它通过从环境中提取热能，作为热水的加热源，可以实现高效节能的热水供应。
在设计和计算热泵热水系统时，需要考虑以下几个方面：1.热水需求量：首先需要确定所需的热水需求量，即每天需要供应的热水量。
可以根据用户的使用量、用水方式和用水时间等来确定。
一般可以根据规范和标准，来确定热水需求量的计算方法。
2.热泵性能系数：热泵的性能系数(COP)是衡量热泵系统能效的重要指标。
它表示单位电能输入时，热泵系统所产生的热能输出的比例。
COP 的计算方法为：COP=产热量÷电能输入量。
COP的值越高，说明热泵的性能越优秀。
3.热泵热水器容量：根据热水需求量和热泵的COP值，可以计算出所需的热泵热水器的容量。
容量的计算方法为：容量=热水需求量÷COP。
这个容量是指热泵热水器的加热能力，通常以千瓦(kW)来表示。
4.地源热泵热水系统：地源热泵热水系统是一种通过从地下提取热能来供应热水的系统。
在设计和计算地源热泵热水系统时，需要考虑地热的热量和地源热泵的性能系数。
通常需要进行地热能力的测算和地热源的选择。
5.风源热泵热水系统：风源热泵热水系统是一种通过从大气中提取热能来供应热水的系统。
在设计和计算风源热泵热水系统时，需要考虑大气中的热能和风源热泵的性能系数。
通常需要进行气象数据的分析和风能的测算。
6.太阳能热泵热水系统：太阳能热泵热水系统是一种通过太阳能和热泵技术来供应热水的系统。
在设计和计算太阳能热泵热水系统时，需要考虑太阳能的辐射热量和热泵的性能系数。
通常需要进行太阳能辐射量的测算和太阳能系统的选择。
7.热泵热水系统的管道布局：在热泵热水系统的设计中，需要考虑热水的输送和分配。
通常需要合理布局管道和阀门，以保证热水的供应和使用的便利。
总之，热泵热水系统的设计和计算是一个复杂的过程，需要考虑多个因素，包括热水需求量、热泵的性能系数、热泵热水器的容量、地源、风源和太阳能的热泵系统，以及管道布局等。
地源热泵辅助太阳能采暖系统的研究
集 中供暖 ， 单 户 的燃 油燃 气锅 炉又受 到气源 、 油源及
运 行费用 的限制 ， 也很难 推广 。 为 了适应 国家政 策 和 能源 结 构 的要 求 ， 防止农 村 用煤过 量造成 的环境 污染 ， 使用 可再生 能源 （ 太 阳 能） 解决北 方农村 居 民的 采 暖 问题 ， 是 节约 能 源 、 保 护 环境 、 提 高人 民生 活质量 的好办法 。
摘 要 ： 介 绍 了一 种将 太阳能技 术与 建筑物 的地板 辐射 采暖技 术结合起 来 ， 采用地 源热 泵作为辅 助
热 源的 高效 、 节 能的采 暖方式 。 实验 结果表 明 ， 地 源热 泵辅 助 的 太 阳能 系统在 地 板采 暖 中的应 用 ，
可全 天候节 能地提 供地板 采 暖所 需 的低 温 热水 ， 可 以充 分利 用 太 阳 能 ， 有 效 地提 高一 次 能 源利 用 率， 达 到节 约 高品位 能 源和减 少环境 污染 的 目的， 从 而 带来很好 的社会 效益 和经 济效益 。
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔｈ ｉ ｓ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｄ ｅ ｓ ｃ ｒ ｉ ｂ ｅ ｓ ａ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｉ ｎ ｇ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ － ｓ ａ ｖ ｉ ｎ ｇ ｈ ｅ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ Ｉ ｔ ｃ ｏ ｍｂ ｉ ｎ ｅ ｓ ｓ ｏ ｌ ａ ｒ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
文章编号 ： １ ０ ０ ８ — １ ５ ３ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６ — ０ ４ ８ ４ — ０ ６
地 源热 泵辅 助 太 阳能采 暖系 统 的研究
王建 辉 ， 刘 自强 ， 刘 伟 ， 周 泉 ， 彭 国辉
地源热泵计算
对武汉地质构造特点，对地下一定深度的温度场进行研究，并对地埋管的换热设计计算中的若干问题进行了研究，在简化计算换热模型的基础上，在Excel 上用VBA 编写宏功能，得到实用的地埋管换热的工程设计计算方法，是一种工程易用的计算软件。
同时将这种计算方法应用到了一个实际工程中。
0 前言地埋管地源热泵空调系统由土壤换热器、热泵主机和空调末端三部分组成，其中系统的关键是土壤换热器的设计与施工。
在现有的工程实践中，垂直地埋管方式居多。
这是因为垂直地埋管要比水平地埋管经济一些。
土壤换热器的设计计算要根据实测岩土体及回填料热物性参数，采用专用软件进行计算，或者按《地源热泵系统工程技术规范》附录B的方法进行计算。
由于上述两种方法在工程应用中都有诸多不便，在实际工程设计中并不实用。
一般工程设计都常用指标法。
为了保证计算结果安全可靠，在此，对现有的方法作了一些改进，在EXCEL上用VBA 编写宏功能，得到一种工程上易用的计算软件，并应用于工程实践。
通过一个实际工程来验证计算的正确性。
1 地质条件及温度场1.1 地勘柱状图及温度分布图1 为武汉市汉口的一个工程的地质条件及岩土体的情况，图2 为武汉市汉阳的一个工程的地质条件及岩土体的情况。
图3 为工程一地下温度场分布曲线图，图4 为工程二地下温1.2 测试结果分析由现场测试的结果可知：两工程地区跨度大，地质结构也有所不同，但地下平均温度却变化不大。
工程一所在地的地下平均温度为18.4 度，工程二所在地的地下平均温度为19.4 度。
由此可知，地区跨度较大，但地下的平均温度基本稳定在18度到19 度之间。
2 换热计算及其若干问题2.1 换热计算中几个问题的简化处理（1）沿垂直方向，不同地质结构，分别计算换热。
（2）进出口温差，沿垂直方向，根据地质结构不同分段，确定热交换温度。
（3）冬夏季进出口初始设计温度，按最不利情况考虑。
（4）埋管管井距，按3m<H<6m 考虑。
太阳能热水系统的计算
t l 冷水温度（℃），（按上边15℃~20℃取值）；
类型
住宅（㎡） 宾馆（㎡） 备注
地区
海口
0.8
1.6
三亚
0.68
1.36
设计日用热水 量按：住宅 50L/人日，酒 店、宾馆 100L/日床；
换算为每平米太阳能集热面积产60℃热水量分别为：海口62.5L， 三亚73.5L。 贮热水箱的容积一般等于日热水用量，贮热水箱宜靠近太阳能集 热器布置，以减少连接管路热损失。
行，无需专人看护。 （5）机器具备高压保护、低压保护、过流保护、过载保护、超 高温保护等多重安全保护装置。 （6）安装场地灵活，可放置于阳台、车库、地下室、楼面等， 无需设置专门机房，安装维护方便，特别适合高楼层、别墅套房安装 使用。
3、减压阀 根据建筑情况考虑到热水水压与市网水压的实际情况，需增加减压阀 从而可以有效解决热水水压较高与市网水压的混合问题。 （1）比例式减压阀； （2）可调式减压阀。
t
耗热量的3%~5% 配水管道的热水温度差（℃），按系统大小确定，一般取 5℃~10℃；
五、辅助加热空气源热泵的设计小时供热量应按下式计算
mqr C (t r tl ) r Qg K1 T1
Qg 热泵设计小时供热量kJ/h；
T1 热泵机组设计工作时间h/d，取12h~20h； K1 安全系数，取1.05~1.1；
三、系统设计小时耗热量 全日供应热水的住宅、别墅、招待所、培训中心、旅馆、宾馆的 客服（不含员工）、医院住院部、养老院、幼儿园、托儿所（有住宿） 等建筑的集中热水供应系统的设计小时耗热量应按下式计算：
Qh K h
mqr C (t r tl ) r 86400
Qh 设计小时耗热量（W）；
太阳能集热工程一般计算方法
太阳能集热工程一般计算方法1、真空管数量的计算：真空管集热器（ 47）10根可作为1平方米的集热面积，在普通光照下天天可产生45℃--65℃的热水90千克。
假如天天要用热水X吨，太阳能集热器真空管的根数为Y，那么Y=（1000X÷90）×10。
例如需要8吨热水，那么Y=（1000×8÷90）×10=888（根）2、辅助电加热功率的计算：①当阴雨天无光照时，需要热水，可通过电辅助加热的方法，其功率大小的运算如下：普通状况下按每吨水5千瓦计算。
例如8吨水需8×5=40千瓦。
尽量采纳三相电供电.大于10KW的电加热器若采纳单相电,极易使供电线路偏相而跳闸断电.②电加热导线的直径的计算办法( 铜线)：普通每平方3安培。
例如42千瓦（三相电）需要16平方的导线。
公式：S（平方数）=P（功率）÷3（三相电）÷220（相）÷3（每安培平方数）。
铝线及导线过长应适当增强直径。
③防漏电的措施：a、电加热的水箱必需牢靠接地，即使湿润的地面，地线角铁必需打入2米以下。
干燥的地面得4米以下，接触湿润土壤为准。
有的人想用避雷线代替地线，这是肯定不允许的，其做法是，导致引雷，且不能防漏电。
但可以用大楼的主地线代替（可以从大楼的配电柜中找）。
b、全自动控制柜里面应安装国家3C认证的名牌漏电断路器。
c、另外，采纳加长纯塑料热水出水管道（8米以上PPR或PEX等管），也是提高平安系数的方法。
3、循环泵、电磁阀的采购办法：①循环泵应在估算天天循环次数和水箱总量的基础上计算出流量，按照流量计算和扬程去选循环泵。
普通功率200E—3000W之间。
或咨询循环泵供给商，大于1KW应采纳三相供电。
②电磁阀：普通应采纳220V沟通电压，20W-60W瓦的功率，这样可防第1页共3页。
太阳能与地源热泵耦合系统节能评价方法
３ 太 阳能 与地源 热泵 系统 节能量 计算 ，
根 据 上面 的 分析 结 果 ．太 阳能 与地 源热 泵 系统 的节 能 量 为
Ｅ＝Ｅｃ ＋Ｅｈ ＋Ｅｚ＋Ｅ＿ ｈ ｎ
节 能 费 用 计 算
１ 、年节 能费 用计 算
根 据 节能 量计 算 过程 ，对节 能 费用 的计 算也 应分 别 进行 。 制 冷 工 况节 能费 用计 算 在 制冷 工 况下 节 约 的是 电费 ，
．
．
—
２ ． ｏ ｃｅ ｊ ９３ ｓ Ｑ，
—
—
能部 分 电能 ．将 系统 供冷 量 计 为Ｑ。 ，系 统热 泵 工 况制 冷 性 能 系 数
仇（ 一 ） ３ ０ （ ｏＰ 一１ ∞ １ ６ ０ｃ ， ）
计 为Ｃ 。 统冷 却 塔 工况 的制 冷 性能 系数 计 为Ｃ 则制 冷 工 ＯＰ ．系 ＯＰ
，
可 用 于 太
问题 的 提 出
在 应 用 地 源 热 泵 系 统 的过 程 中 ． 由于 建 筑 物 冷 热 负荷 不 匹 配 ，导 致 地 源 热 泵 系统 在 工 作 中 从 土 壤 中取 热 量 和 释 热 量 不 匹
满 足 末端 供 热 要 求时 ．将热 量 通 过地 埋 管系 统 贮 存 在土 壤 中 。 由
的燃 煤 费用 减去 热 泵 系统 消耗 的 电费 为节 能 的费 用 ：
于 采用 太 阳 能和 地 源热 泵系 统 增加 系统 初投 资 但 是 节 省 了运
行 费用 ．本 文将 对 太 阳能 和 地 源 热泵 系统 的节 能 评 价 方 法进 行 分 析 介绍 。
配 ．尤 其 是在 北 方 采暖 地 区 ，通 常 情 况 下是 取 热 量 大于 释 热 量 ，
浅谈太阳能—地源热泵联合供暖系统的经济性评价
浅谈太阳能—地源热泵联合供暖系统的经济性评价作者：王登重来源：《今日财富》2016年第07期摘要：由于单独运行太阳能和地源热泵系统时，各自存在缺陷。
因此提出太阳能与地源热泵系统联合供暖的运行方式。
建立太阳能集热器和地源热泵机组的数学模型，并以某地区地区某工程为例，通过测试得到室外温度、逐时热负荷、太阳能辐射强度和地源热泵机组进出水温度。
采用静态分析法计算联合供暖系统的经济性。
结果表明，联合供暖系统在初投资上比单独使用地源热泵系统高，但运行6年后能收回初投资。
同时在热负荷大于冷负荷地区，联合供暖系统更具有可行性和环保性。
关键词：联合供暖；地源热泵；经济性；环保性随着全球工业迅速崛起，经济发展十分迅速，城市化进程日益加快使得能源消耗增涨迅速，在许多国家，能源危机日益凸显。
目前应用较多的矿物能源是石油、天然气和煤炭，核裂变能也在逐渐开发研究中。
矿物能源推动了世界经济的发展，但其带来的环境问题却越发严重，节能减排已经是所有人都将重视的一个话题。
地源热泵系统是利用浅层地能进行供热和制冷的一种新型能源利用技术。
该系统利用地下土壤或地下水体中蕴藏的巨大蓄热或蓄冷能力，冬季：地源热泵系统将室内冷量转移至地下，同时将热量送至室内；夏季：再把室内热量转移至地下，同时再把冷量送至室内。
一个年度形成一个冷热循环，实现绿色建筑的功能。
地源热泵系统具有高效节能，无环境污染，维护费用低，使用寿命长等优点；但在北方地区，如果长期使用地源热泵系统会使地下温度场得不到有效的恢复，造成地下土壤热不平衡的问题。
太阳能供热系统指利用太阳能集热器，收集太阳辐射能实现平时供热水或冬季供暖的系统。
它具有节能环保，使用安全，不占空间等优点；但太阳能同时具有分散性，不稳定性和效率低等缺点。
本文将太阳能系统和地源热泵系统的优势结合起来，通过太阳能—地源热泵联合供暖的运行模式，就经济性上联合供暖系统的初投资比单独使用地源热泵系统高3000元，但运行约6年后能收回初投资，并且在环保性上联合供暖系统缓解了地下土壤热不平衡的问题，更大可能的利用了可再生能源。
太阳能-地埋管地源热泵的地板采暖及生活热水供应系统浅论
暖特 点恰恰 与这 种供 暖模 式相 适合 。
实 险结 果 证 明 ，将太 阳 能与 地埋 管 地 源热 泵相 结合 ， 取 长补 短 ’ 能“ ， ’ 利 用两 种可 再生 能源 ， 与 合理 再 地 板辐 射 供 暖末 端装 置 相 结合 ， 能取得 显 著 的节 能
效果。
该系 统 不但 可用 于 冬季 供 暖 ，也 可用 于夏 季供 冷 ， 过应 增设 辅助 热 源 （ 炉） 不 锅 和辅 助冷 源 （ 电制冷
公 用工程设计ｌ
— — — — — — —
Ｐｉｔ ｓｓ［ ｕ ｉ ｉ ｂ ＵｔＤｇ ｌ ｉ ｅ ｃｌ ｎ ｅ ｉ
【 章 编 号】 ０ ７９ ６ （０ ０ ０ —０ ９０ 文 １０ —４ ７ ２ １） ５０ ７ －３
太 阳能 一地埋 管地源 热 泵 的地 板 采 暖及 生活 热水供 应 系统 浅 论
统
太 阳能 ． 源 热 泵混 合 热 水 系统将 地 源 热泵 与 地
太 阳 能结合 在 一起 ，既 可 以克服 热泵 长 期运 行造 成
１２ ３
９ ． ４８ ｎ ＿ ３ ８４ ． ６ ． ２５ ２ ． ４８
４ ３
地 下 土 壤温 度 的 降低 （ 升 高 ） 给 土 壤温 度 场 一 个 或 ，
用 之 不 竭 ：地 表 浅 层 是 一 个 巨 大 的 太 阳 能 集 热
器 ．收 集 了 ４ ％ 的 太 阳 辐 射 到 地 球 上 的 热 量 ， ７ 因 此 ， 层 地 热 能 也 是 一 种 无 限 的 、 洁 的可 再 生 能 浅 清
源。
图 １太 阳 能 一地 埋 管 地 源 热 泵 供 暖 系 统 原 理 图
１ ． 系统运 行模 式 ．２ ２
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太阳能放置位置包括：（1）、30号楼楼顶（面积约400m2），楼高51m；（2）、后期30号楼前有车棚，顶部可放置，车库楼高2米，（3）、机房屋顶，机房楼高约6米。
三块地方总面积可以满足1000m2的要求。
1.4.4 太阳能辅助热源计算
（1）太阳能资源分析
太阳能资源是用不枯竭的清洁可再生能源，是人类可期待的、最有希望的能源之一。
我国幅员辽阔，有着丰富的太阳能资源，如下是我国太阳能资源分布图：
本项目地点位于山东省、临沂市。
地理坐标为：北纬34°22′，东经117°24′。
根据国家气象中心2001年公布的《中国气象辐射资料全册》公布的数据，具体参数如下：
（2）辅热与补热工作原理介绍
春夏秋补热工作原理
春夏秋三季，关闭阀门V2，V3，开启阀门V1。
运行太阳能循环水泵1，使集水箱内水被太阳能集热器加热。
当集水箱内水温达到65℃后，运行板式换热器一次水泵2和源侧水泵5，对土壤进行补热；当集水箱内水温低于25℃后，停止板式换热器一次水泵2和源侧水泵5，停止补热。
（3）补热定量计算
春夏秋日平均太阳辐射强度为15.759 MJ/m2。
太阳能集热器的平均集热效率，根据经验取值取0.25～0.50，取0.48。
A 太阳能集热板选型
按照民用太阳能设计规范中规定，直接系统集热器总面积按下式计算，在本项目中设太阳能在春夏秋三季内补充地埋部分所需的热量，考虑室外地埋换热器在设计过程中亦考虑了热平衡措施，太阳能补热仅需作为辅助措施，本方案中按总吸热量1084200 kW•h（3903120 MJ）的50%进行配置，则：
A c =Q w f/ (nJ tηcd)
式中：A c——直接式系统集热器采光面积；
Q w——年累计吸热量，MJ；
n ——年累计吸热天数，本方案为120天。
J t——当地集热器采光面上年平均日太阳辐照量，15.759MJ/㎡•d；
f——太阳能保证率，%；根据系统使用期内的太阳辐照、系统经济性及用户要求等因素综合考虑后确定，一般为30%～80%范围内；
ηcd——集热器的年平均集热效率，根据经验取值取0.25~0.50；
根据以上公式计算出太阳能集热器采光面积为：1000㎡。
后期可根据室外地埋换热器的温度场运行情况进行增补。
太阳能集热器采光板将根据现场实际情况进行布置，位置包括30号楼楼顶、30号楼前停车场楼顶及机房楼顶，面积能够满足1000㎡需求。
B 太阳能补热系统辅助设备选型
C春夏秋补热定量计算
板式换热器换热量为535kW，一次侧水泵流量为20 m3/h。
取板式换热器一次侧水温进出口温度为65℃/42℃；板式换热器二次侧水温进出口温度为25℃/40℃，则二次侧循环水泵5流量为30.7m3/h。
一天总集热量为7.56432*106kJ，一天集的总集热量最多可向地下补3.9小时。
（4）补热后土壤热平衡分析
当不进行太阳能辅热和补热时，根据供暖需求，系统需从土壤中年累计吸热量为1084200kW.h（3.9×109kj），土壤降温为-1.25℃，从而导致土壤热平衡失调。
采用太阳能进行冬季辅热、春夏秋补热时计算结果如下：
春夏秋补热量为：245×7.56432×106kJ=1.85×109kJ
经过春夏秋补热后，供暖系统每年仍需从地下吸热量为：3.9×109kJ-1.85×109kJ=2.05×109kJ。
土壤升温计算：
66.0855000
43.215001029
-.05-=⨯⨯⨯==cV Q t ρ℃ 式中：Q —地埋管吸热量，kJ ；
ρ —土壤密度，kg/m 3；
c —热容，kj/(kg.℃)；
V —埋管体积，m 3。
补热后土壤热平衡如下表：。