新农居太阳能+地源热泵供暖制冷可行性方案

新农居太阳能+地源热泵供暖制冷

令狐采学

可行性方案

一、项目概况

随着国家经济和社会发展第十一个五年计划纲要的提出，国家加大了对农村基础设施建设的力度，为了解决新农居的供暖及制冷及生活热水要求，特进行农居利用新能源进行供暖制冷的示范。

本工程为房山区新农村农居太阳能+热泵供暖制冷及生活热水示范项目，建筑面积150平方米，采用太阳能+热泵的形式供暖制冷及提供生活热水。

二、建设工程主要内容

太阳能热泵供暖制冷示范项目主要建设内容包括以下几个部分：

1、太阳能集热器采购安装；

2、地源热泵机组采购安装；

3、热泵室外换热系统安装；

4、系统所需水箱的制安；

通过以上几个部分的整体建设，最终实现新农居利用新能源实现供暖制冷并提供生活热水的。洗浴热水全部由太阳能系统提供，太阳能集热器设置在屋顶。当太阳能系统不能满足使

用需求时，冬季由电加热作为辅助热源，春夏秋由热泵作为辅助能源来满足使用需求，以达到全天24小时供应生活热水的目的。

太阳能工程系统运行方案设计

一、设计思路及原则

北京XX实业公司秉承优先利用太阳能源、保证系统全天候供水的原则，多年来对公司太阳能工程系统及控制思路进行了最优化的整体设计，达到了较高的人性化管理。通过数百个大中型全天候太阳热水系统工程实践的检验，其合理性及先进性均得到了行业及用户的肯定。

二、设计理念及关键技术

在九阳全天候太阳热水系统设计过程中，始终贯穿着如下理念：

（1）保证全天候24小时供应热水；

（2）最低限度使用常规能源，运行费用达到最低；

（3）优先利用太阳能（环保）；

（4）全面利用太阳能（不浪费）；

（5）北方地区应保证设备和系统永远不冻；

（6）全自动运行、无人值守；

（7）少维护、寿命长、安全可靠；

（8）与建筑物易结合，整体效果协调、美观。

为了实现上述目标，经过多年探索，在系统设计安装中我们采用了如下关键技术：

（1）排空防冻技术

要达到全天候供应热水的目的，解决太阳能系统的北方冬季“防冻”问题是关键所在。传统意义上的防冻，一般均采取电伴热带或加强保温的方式进行，我们认为，这种方式存在着受外界条件所限的缺陷，因此，九阳公司采用了机械排空的方式进行，达到了系统防冻的万无一失。

（3）双直流产水系统技术

采用太阳能加热和辅助能源加热双产水系统，通过智能控制，使双产水系统根据天气状况及用水状况进行自动控制、切换，在无人值守的情况下，在充分、完全利用太阳能基础上，达到了24小时及进供应热水的目的，并使系统最少使用常规能源。

（4）双向单流阀专利技术

在系统中，采用了九阳公司专利产品——双向单流阀，在成功满足排空防冻的同时，又保证系统水泵不受水击的影响，延长了水泵的使用寿命。

（5）真空管系统“上进上出”技术

在全天候真空管太阳热水系统中，真空管联箱采用“上进上出”的水循环技术，较好的解决了真空管的“爆管”问题。

三、设计整体方案说明

根据用户提供的实际情况和现有场地、现有热源类型，要达到节约运行费用，节约能源的目的，选用的设计方案为太阳能定温—温差循环系统＋电加热系统+地源热泵系统。

在天气晴好的状况下，系统一般只靠太阳热水系统就可满足用户用水要求，冬季和阴雨天采用辅助能源系统进行补充。

四、系统设备组成

太阳能定温—温差循环系统包括：太阳能集热器，太阳能储水箱，太阳能循环水泵，双向单流阀，辅助能源，辅助能源循环水泵，预热水箱，全自动控制器，用户供水自动增压泵，回水电磁阀等。

五、设计计算

1、设计依据

（1）《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》（2）《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》

（3）《民用建筑太阳能热水系统工程技术手册》

（4）《家用太阳热水系统安装、运行维护技术规范》

（5）《家用太阳热水系统技术条件》

（6）《太阳集热器热性能室内试验方法》

（7）《太阳能热利用术语》

（8）《建筑给水排水设计规范》

2.设备选型计算

2.1太阳能集热器面积计算：

—直接系统集热器采光面积，m2

—日均用水量，㎏

—集热器在晴好天气日均产水量，L/㎡

（1）采用平板型太阳能集热器，集热面积按春夏秋晴好天气

每平米日均产80升45℃生活热水设计，则本工程需安装

，实际选取64平米；

（2）采用真空管型太阳能集热器，集热面积按春夏秋晴好天气每平米日均产65升45℃生活热水设计，则本工程需安装

，实际可选取80平米。

2.2太阳能蓄能水箱的设计

对于太阳能热水系统，由于受自然条件的限制，太阳能集热系统不可能全天24小时满足设计小时用水量(qrh)的要求。由于用户用水时间为全天候型，考虑到太阳能集热器的功率及日照时间与用户用水量、用水时间存在的差异性，设计水箱容量应为用户全天总的用水量，则本系统太阳能储水箱的设计有效容积为5立方米，另配一个1立方米预热水箱。

2.3辅助能源功率设计

由于太阳能热水系统的供应具有不确定性，因而辅助能源加热设备的功率需按系统最不利工况，即太阳能系统不工作时（阴雨天）确定。

根据北京XX实业公司《全天候太阳热水系统设计施工技术规范》，太阳能定温放水系统辅助加热功率计算公式为：—辅助能源功率，KW

—日均用水量，㎏

—储水箱内水的设计温度与水的初始温度的温差，℃

—设计全天用水量的加热时间，h，定温放水系统一般选用

8小时

=24KW

故热水系统辅助能源功率为24KW，因此本工程选择辅助电加热功率为24KW；

（1）辅助设备的运行方案：

本方案中，辅助设备为两种：电加热及地源热泵。在采暖季节，地源热泵满足浴室的供暖要求，电加热作为热水系统的辅助热源；在非采暖季，地源热泵作为生活热水系统的辅助，电加热停止运行；此运行方式达到在节省了初期投资的同时，达到了节约运行费用的目的。

（2）辅助设备的选择

电加热：功率为24KW，采暖季运行，作为热水系统辅助；非采暖季不运行；

地源热泵:浴室建筑采用多孔砖保温建材，按60W/㎡热负荷考虑，供暖负荷为9KW。

本工程实际选可选取输出功率10KW的热泵机组。

2.4产品的选型说明

本工程采用全天候太阳能定温-温差循环系统，选用太阳能集热器：平板集热器设计面积为64平米，真空管集热器设计面积为80平米，太阳能热水储水箱选用有效容积为5立方米的碳钢水箱，同时配1台预热水箱1立方米，辅助能源采用电加热或热泵机组，辅助电加热功率为24KW。

2.5工程的使用说明