太阳能系统与地源热泵系统
太阳能辅助供热系统与地源热泵的联合研究
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太阳能与地源热泵互补供能的优势分析
资源环境 | RESOURCES & ENVIRONMENTI太阳能与地源热泵互补供能的优势分析李爽王一凡王杨洋王迪(吉林建筑科技学院市政与环境工程学院,吉林长春130000)摘要:通过建设相应的能源系统实现资源联合应用,能有效提高能源利用效果,达到更好的经济效益和社会效益。
文章通过查 阅文献、分析案例等方法,分析了太阳能与地源热泵互补供能的可行性及经济效益,结果表明太阳能与地源热泵互补供能系 统能够取得良好应用效果,值得推广应用。
关键词:太阳能:温室:沼气;地源热泵;建筑 文献标识码:A中图分类号:TK 01文章编号:2096>4137 (2021) 04-148-02D 0I : 10.13535/j .cnki .10-1507/n .2021.04.61Analysis of the advantages of complementary energy supply between solarand ground source heat pumpsLI Shuang , WANG Yifan , WANG Yangyang , WANG Di(School of Municipal and Environmental Engineering, Jilin Institute of Architecture and Technology, Changchun 130000, China)Abstract : Through the construction of corresponding energy systems , the joint application of resources can be realized , which can effectively improve energy utilization and achieve better economic and social benefits . This paper analyzes the feasibility and economic benefits of the complementary energy supply of solar energy and ground source heat pump by consulting literature and analyzing cases . The results shows that the complementary energy supply system of solar energy and ground source heat pump can achieve good application effects and is worthy of popularization and application .Keywords : solar energy ; greenhouse ; biogas ; ground source heat pump ; building 热泵是一种新型空调技术,研宄发现,热泵能够减少对 资源的消耗,减少对环境的污染,达到更好的绿色环保节能 效果。
太阳能-地源热泵联合系统
行业曲线 industry
影响力
真实度
行业关联度
太阳能—地源热泵联合系统
太阳作为地球最稳固的热源,其散发的太阳能具有储量大、无害、 使用长久、清洁等特点,被国际公认为是未来最具竞争性的能源之一。 地热能作为一种新型的洁净可再生能源,具有分布广泛、储量丰富、 单位成本低等特点。两种清洁能源的结合如太阳能—地源热泵联合系 统,是当今建筑节能领域的关键。
城市的热效应
采用太阳能地源热泵式空调比普通空调的能耗低,这样 可以降低城市的热效应,减缓城市热岛,而且对于改善局部 的气候也有帮助,甚至可以降低城市的大气污染。
太阳能—地源热泵联合系统的常见问题
对于太阳能系统,最重要的是太阳能的集热器,和发电 系统,而且我国长江中下游地区每年会出现两三个月的梅雨 季节,太阳辐射水平低,普通太阳能系统收集不到太多的太 阳能,而且存在普遍的价格昂贵问题。应着力对该系统的研 究工作加强。该系统最重要的还有储热技术,对于太阳能系 统,可以采用导热系数较小的保温材料,可以增加水箱的个 数,提高热水容量来解决这个问题。如果长期使用地源热泵 系统造成地下冷热源的不均匀,从而使整个系统的效能降低, 解决这个问题,则必须要保证冷热源之间的协调平衡。对于 现在的太阳能地源热泵联合系统还没有一个最佳的耦合方 式,而且初期成本高,和设备安装等问题都有待解决。而且, 未来如何让每个人都可以有机会,有能力享受到这份绿色资 源是未来发展的重要课题。
以弥补单独采用太阳在自然环境恶劣的条件下运行的不利条 件。在高海拔、低气压的高原地区,往往会出现土壤温度场 的不均衡的问题,这对于整个地源热泵系统的运行有着很大 的影响,同时也会破坏整个地区的生态平衡。但将地源热泵 与太阳能进行合适的耦合后,在采暖季运行时土壤温度场的 波动幅度相对较小,温度场比较均衡。这使得热泵机组装置 本身效率更高,太阳能对机组的效率提升也会大有帮助。
建筑节能设计中的太阳能与地源热能利用
建筑节能设计中的太阳能与地源热能利用简介:在当前全球能源危机以及对环境保护意识的提高背景下,建筑节能已经成为各国发展建筑行业的重点之一。
太阳能与地源热能作为可再生能源的重要代表,在建筑节能设计中发挥着重要作用。
本文将重点探讨太阳能与地源热能在建筑节能设计中的应用与优势。
一、太阳能在建筑节能设计中的应用太阳能是一种免费且无限的能源来源,通过充分利用太阳能,建筑可以有效减少对传统能源的依赖,并降低能源消耗。
以下是太阳能在建筑节能设计中常见的应用方式:1. 太阳能热水系统:通过安装太阳能热水器以及相关的储能和循环系统,可以利用太阳能为建筑提供热水,减少燃气或电能的使用,起到节能的效果。
2. 太阳能光伏系统:太阳能光伏系统通过将太阳能转化为电能,为建筑提供电力需求,实现能源的自给自足。
3. 太阳能被动设计:太阳能被动设计是通过调整建筑的朝向、空间布局和窗户设计等,最大限度地利用太阳能的热量和光照,减少对空调和照明等设备的依赖。
二、太阳能在建筑节能设计中的优势太阳能在建筑节能设计中具有许多显著优势,下面将具体介绍其中的几点:1. 绿色环保:太阳能是一种绿色环保的能源来源,不会产生二氧化碳等有害气体,对环境没有污染,符合可持续发展的原则。
2. 节能降耗:通过利用太阳能提供的热量和电力,可以减少对传统能源的消耗,降低能源开支,为建筑节约大量成本。
3. 长久可靠:太阳能源源不断地从太阳获得,不受能源供应紧张问题的影响,具有长期稳定的特点,保证了建筑能源的可靠供应。
4. 独立运行:太阳能光伏系统可以实现建筑的能源自给自足,不需要依赖外部能源供应,提高了建筑的独立性和灵活性。
三、地源热能在建筑节能设计中的应用地源热能是一种利用地下的热能进行采暖和制冷的技术,通过将地下蓄热层的热能引入建筑,可以实现对室内温度的调节。
以下是地源热能在建筑节能设计中常见的应用方式:1. 地源热泵系统:地源热泵系统是一种利用地下热能进行供暖、制冷和热水供应的系统,通过地下水循环和热泵的工作,可以实现能源的高效利用。
简析太阳能系统和地源热泵系统连接方式
简析太阳能系统和地源热泵系统连接方式我们当前正面临着巨大的能源挑战,提高能源的利用率,节能减排政策加快实施,新能源和可再生能源合理、有效的研发应用,将会是我们人类实现可持续发展的有效途径。
据不完全统计到2035年,世界对一次能源需求量将会上升36%,相当于使用167 t 石油[1]。
近年来,大多数国家都将重心转移到可再生能源和新能源的合理开发利用,这将是未来很长一段时间内一项重要的可持续发展战略[2]。
太阳能和地热能将会是人类历史中取之不尽用之不竭的新能源和可再生能源,对其合理、有效的利用将会是今后能源发展的一个重要方向.我国地域辽阔,年日照时间大于2000h的地区占全国面积的2/3,处于利用太阳能较有利的区域内[3],但太阳能的利用还存在着一定的局限性,太阳辐射受昼夜、季节、海拔高度等自然条件的限制以及阴雨天气等随机因素的影响较大,存在着很大的不稳定性和间歇性。
因此若要长期单独只用太阳能作为热源运行系统,必须靠辅助热源才可以保证系统稳定运行。
"地源热泵"的概念,最早是在912 年由瑞士的专家提出[4],它利用地下埋管换热器与大地进行热量交换,把大地作为低位热源和排热场所的热泵装置。
地源热泵在连续运行时会因埋地管在土壤中的连续取热或者放热而导致埋管周围土壤的温度的相对降低或者升高,从而引起热泵蒸发温度和冷凝温度的变化,系统的运行效率的降低;另一方面,土壤的导热系数比较小,换热强度弱,在相同的负荷情况下所需要的换热面积大,因此埋管用量多,占地面积大[5-7]。
太阳能和地源热泵系统单独应用时存在的缺陷最好的办法是结合使用两种能源,互相弥补自身不足,提高资源利用率。
本文主要是对太阳能和地源热泵联合运行方式的探究。
1.系统结构和联合运行原理太阳能-地源热泵系统如图1所示。
本文主要研究的是供暖季下该系统的联合运行模式。
2.系统联合运行模式太阳能-地源热泵系统联合运行有三种不同的运行模式:一、串联模式;二、并联模式;三、蓄热模式。
太阳能与地源热泵系统联合应用
太阳能与地源热泵系统联合应用• 由于能源问题对国家安全和经济发展所起的重要作用,中央提出了建设节能省地型建筑的政策方针,因此,可再生能源在建筑中的应用是建筑业技术进步和行业发展的需要。
随着2006年1月《可再生能源法》的正式颁布与实施,太阳能、地热能在建筑行业中的应用越来越受到人们的重视。
• 地源热泵技术是可再生能源应用的主要应用方向之一,即利用浅层地热能资源进行供热与空调,具有良好的节能与环境效益,但地源热泵系统存在土壤温度场的恢复问题,即随着地源热泵系统连续长期的运行,会从地下过多的取热或过多的散热,造成地下温度场的波动,降低机组的COP值,增加系统的能耗。
5$)0山东録特空谓*饥哺限公司http:// • 太阳能是永不枯竭的清洁能源,量大,资源丰富,绿色环保,也是可再生能源应用的主要应用方向之一,但太阳能也具有一些缺点:太阳能集热器占地面积大且太阳能是一种辐射能源具有间歇性和不可靠性,在夜间或阴雨天气无法利用必须即时转换成其它形式能量才能利用和储存。
•针对地源热泵和太阳能自身存在的这些局限性,我公司将这两种能源联合使用,这样既能互相弥补自身的不足,又能提高资源利用率。
第一部分、太阳能蓄热在联合系统中的功能•利用太阳的蓄热作用,可实现五个功能•(1)为系统补热,提高系统水升温速度。
即在开机以前一段时间内,如果太阳能的水温高于系统水温,通过控制系统将太阳系统里的水与系统会充分混合,以提高系统水温,以减少机组的提温时间。
•(2)实现太阳能达到设定温度后的采暖循环。
即当太阳能水温达到设定水温时,太阳能系统参与到大的系统循环当中,当系统水温低于一定温度时,太阳能退出大的系统循环。
•(3)参与系统防冻。
如在节假日期间机组可以不开机,单纯利用太阳能的蓄热防冻。
•(4)维护地下温度场。
热不平衡的问题是设计土壤源热泵系统过程中经常遇到的问题 ,本系统对于只要求采暖或吸热量大于放热量的地埋管工程,能较好的解决地下温度场的热平衡问•(5)提供生活热水。
建筑节能施工规范太阳能与地源热泵系统应用要求
建筑节能施工规范太阳能与地源热泵系统应用要求随着环境保护意识的提高和对能源的需求不断增加,建筑节能已成为当今社会的重要议题。
太阳能和地源热泵系统,作为可再生能源的代表,被广泛应用于建筑领域。
本文将介绍建筑节能施工规范下太阳能与地源热泵系统的应用要求。
一、太阳能系统的应用要求太阳能系统是利用太阳能转换为电能或热能的技术装置。
在建筑节能施工过程中,太阳能系统应按照以下要求进行设计和应用:1. 太阳能发电系统太阳能发电系统是通过光伏电池将太阳能转换为电能的装置。
在建筑节能施工中,太阳能发电系统应满足以下要求:(1)选用高效的光伏电池板,确保光电转换效率达到标准要求,能够充分利用太阳能资源。
(2)选择合适的逆变器,将直流电转换为交流电,以满足建筑用电的需求。
(3)合理规划太阳能电池板的布局,考虑建筑的朝向、倾角等因素,最大限度地吸收太阳能。
2. 太阳能热水系统太阳能热水系统是利用太阳能将水加热的装置。
在建筑节能施工中,太阳能热水系统应满足以下要求:(1)选用高效的太阳能集热器,确保充分吸收太阳能,并将其转化为热能。
(2)合理设计热水储存和输送系统,保证热水的供应稳定,并尽量减少能量损失。
(3)考虑使用辅助加热装置,确保太阳能不足时仍能提供稳定的热水供应。
二、地源热泵系统的应用要求地源热泵系统是利用地下能源进行供暖、制冷和热水加热的装置。
在建筑节能施工中,地源热泵系统应满足以下要求:1. 地源热泵供暖系统地源热泵供暖系统是将地下热能通过热泵技术转化为建筑供暖的装置。
在建筑节能施工中,地源热泵供暖系统应满足以下要求:(1)合理选择地热井的位置和设计参数,确保地下热能的充分利用。
(2)采用高效的地源热泵机组,提高供暖效率并降低能耗。
(3)合理规划供暖管道系统,减少能量损失,确保建筑内的供暖均匀和稳定。
2. 地源热泵制冷系统地源热泵制冷系统是将地下热能通过热泵技术转化为建筑制冷的装置。
在建筑节能施工中,地源热泵制冷系统应满足以下要求:(1)合理选择地热井的位置和设计参数,确保地下热能的充分利用。
太阳能-地源热泵复合系统的性能分析及优化
太阳能-地源热泵复合系统的性能分析及优化太阳能-地源热泵复合系统的性能分析及优化近年来,随着能源需求的不断增长和环境保护的迫切需求,太阳能和地源热泵等可再生能源技术受到了广泛关注。
太阳能和地源热泵可以相互结合,形成太阳能-地源热泵复合系统,为建筑提供热水供应和空调服务。
本文将对该复合系统的性能进行分析和优化。
首先,我们先来了解太阳能-地源热泵复合系统的工作原理。
该系统由太阳能热水器和地源热泵组成。
太阳能热水器通过太阳能热能的收集和转换,将热水供应给建筑。
当太阳能热水器无法满足热水需求时,地源热泵将参与工作。
地源热泵通过地下的地热能量,利用热泵工作原理将低温热能提升为高温热能,为建筑供应热水和空调。
通过对太阳能-地源热泵复合系统的性能进行分析,我们可以发现一些可以优化的问题。
首先,太阳能-地源热泵复合系统在不同环境条件下的性能有所差异。
例如,在寒冷的冬季,太阳能热水器的效果可能受到影响,需要增加地源热泵的使用量。
在这种情况下,可以考虑增加太阳能热水器的面积或者提升地源热泵的效能,以提高整个系统的性能。
其次,太阳能-地源热泵复合系统在热交换过程中的效率也是需要优化的一个方面。
在太阳能热水器中,太阳能的收集效率和转换效率直接影响热水供应的质量和数量。
因此,可以考虑使用更高效的太阳能热水器技术,如真空管太阳能热水器,以提高太阳能的利用率。
在地源热泵中,优化热泵的工作参数,如蒸发器的供热温度和冷凝器的供冷温度,可以提高热泵的效能,减少能量的浪费。
此外,对太阳能-地源热泵复合系统的运行管理也是优化的一个关键方面。
及时维护和保养太阳能热水器和地源热泵设备,定期清洗和检查热交换器,清理管道中的污染物等都是保持系统性能稳定的重要措施。
另外,采用智能控制系统,可以根据不同的需求,灵活调整整个系统的运行模式,达到最佳的能源利用效果。
综上所述,太阳能-地源热泵复合系统的性能分析和优化是实现可持续发展和节能减排的重要途径。
太阳能地源热泵
太阳能-地源热泵系统联合运行方式摘要:本文介绍了太阳能-地源热泵联合运行系统(solar-ground source heatpump system),一种新型节能、环保的供暖(供冷)系统,并分别对太阳能系统和地源热泵系统进行优缺点的分析,并具体探讨太阳能-地源热泵系统的联合运行方式,使初学者对本系统有一定的了解。
关键字:太阳能-地源热泵系统联合运行太阳能热泵地源热泵能源环境Abstract: this paper introduces the solar energy - ground source heat pump the joint operation system (solar - ground source heat pump system), anew type of energy saving, environmental protection heating (cooling) system, and each solar system and ground source heat pump system are analyzed, and the advantages and disadvantages of specific discuss solar energy - ground source heat pump system of the joint operation mode, the beginners have certain knowledge of this system.Key words: solar energy - ground source heat pump systemintegrated operation solar energy heat pumpground source heat pump energy environment1、引言在当今世界,能源和环保是人类生存和发展的两大主题。
装配式建筑施工中的太阳能与地源热泵系统应用
装配式建筑施工中的太阳能与地源热泵系统应用太阳能与地源热泵系统是当前装配式建筑施工中广泛应用的可再生能源技术。
这些系统利用太阳能和地热来供暖、冷却及提供热水,不仅减少了对传统能源的依赖,还降低了建筑的运营成本并改善了室内环境质量。
本文将探讨装配式建筑施工中太阳能与地源热泵系统的应用。
一、太阳能在装配式建筑中的应用太阳能是一种无限可再生的清洁能源,可以有效地为装配式建筑提供供暖、冷却和热水等需求。
在设计阶段,可以合理布置屋顶或立面上的太阳能板以收集充足的太阳能。
除此之外,还可以通过利用窗帘和遮阳设备来调节光照强度和室内温度。
安装与设置适当的储存设备确保夜间或阴雨天气期间也有足够的电力供应。
1. 太阳能空调系统在装配式建筑中,太阳能可以被运用到空调系统中以实现节约纯净的动力来源。
通过安装太阳能板及逆变器,建筑可以将太阳能转化为电力,然后用于供应空调系统所需的电力。
该系统受益于可再生能源的碳中和特性,并且具有独立控制室内温度的优点。
2. 太阳能热水器装配式建筑中太阳能热水器的应用也越来越普遍。
这些系统使用太阳能板收集热量并将其转移到储存设备中。
其中不断变化的气候条件可能影响到太阳能收集效率,在低光或多云天气时仍需使用辅助加热体系以保证持续供暖。
二、地源热泵系统在装配式建筑中的应用地源热泵系统是一种通过利用地下稳定温度来提供暖通需求的绿色技术。
该系统通过沿着地面或水埋管路引入和排出液体,以从地下获取和释放热量。
这使得装配式建筑可以在供暖、冷却和供热水方面更加节省能源且友好环保。
1. 地源热泵供暖系统地源热泵供暖系统在装配式建筑中广泛应用,通过使用地下的稳定温度来供暖。
系统通过液体循环,将热量从地下传递到建筑内部以满足室内温度要求。
相比于传统的供暖系统,地源热泵供暖系统不仅效率更高,而且减少了对化石燃料的依赖,同时也降低了碳排放。
2. 地源热泵冷却系统与供暖相反,地源热泵还可以用于为装配式建筑提供冷却需求。
地源热泵和太阳能结合讲义
N
•循环泵关闭
循环泵关闭>2小时?
Y
•电加热开启
T热水箱<60C?
Y
N
> T集热器-T地源换热器出水 3C?
Y N
< T地源换热器出水 20C?
Y
•集热器切换到地源换热器 •循环泵运行
7C
高热泵效率. 水路的切换基于水温控
制.
EVAP COND
热泵机组
板 换
地埋管系统
报价部分
70 C
生活热水箱
地源热泵和太阳能集成系统项目说明盘管 (回风和新风), 地板加热器
– 太阳能集热系统,热水水箱 及换热器
• 对建筑的要求:
– 需要25平方米的机房,用以 安装热泵主机,水泵和其他 辅助设备.机房最好在底层 或地下室.
EVAP COND
22 C
27 C
板
换
地埋管系统
报价部分
生活热水箱
风机盘管
40 C 45 C
地源热泵和太阳能集成系统-冬季运行
•热泵机组提供45C的热水给末端设备
如风机盘管和地板加热器,用于采暖。
•热泵机组的热源来自于地埋管和太阳
能集热器。
•在满足冬季生活热水的前提下, 太阳
12 C
能集热器还用来加热地埋管水, 以提
地源热泵和太阳能集成系统的工作原理
• 夏季 – 生活热水主要来自太阳能集热 系统, 阳光不足时,电加热辅助. – 热泵系统吸收房间的热量,使房 间温度降低, 并将热量释放到 土壤中.
• 冬季 – 生活热水主要来自太阳能集热 系统, 阳光不足时,电加热辅助. – 热泵系统从土壤和太阳能中汲 取热量, 供房间采暖的需求.
附加说明: • 阳光不足时电加热辅助是出于成本
太阳能辅助地源热泵系统运行策略研究
太阳能辅助地源热泵系统运行策略研究太阳能辅助地源热泵系统旨在利用太阳能的能量来提高地源热泵系统的热效率,并减少对传统能源的依赖,同时降低对环境的污染。
在该系统中,太阳能光伏板通过吸收太阳能将其转化为电能,从而提供动力驱动地源热泵系统。
然而,面对不同的气候和环境条件,太阳能辅助地源热泵运行策略的优化是极其重要的。
本文将探讨太阳能辅助地源热泵系统的运行策略及其最佳实践,以提高其效率,降低成本和能源消耗量。
一、太阳能辅助地源热泵工作原理太阳能辅助地源热泵系统是由太阳能系统和地源热泵系统两部分组成。
太阳能系统由太阳能电池板、关于电池板的太阳能跟踪器、逆变器等组成,太阳能板吸收太阳辐射转化为直流电,通过逆变器转化为交流电供给地源热泵系统。
地源热泵系统由地热井、地热泵、地热回水和地面供水等组成。
在这里,太阳能板通过太阳能跟踪器不断跟踪太阳的位置,获取最大的太阳能量,并将其转化为电能,供给地源热泵系统运行。
在日常使用中,冷凝水通过热回收技术将其用作地下回水来提高其效率。
二、太阳能辅助地源热泵系统运行策略为了最大程度地利用太阳能辅助地源热泵系统的优势,制定适当的运行策略非常重要。
合适的运行策略可以提高系统的效率,减少能源消耗。
以下是一些关键的运行策略:1. 温度控制策略太阳能辅助地源热泵系统的有效温度范围非常重要。
因此,需要通过适当的温度控制策略来保持系统的温度在合适的范围内。
这包括制定适当的加热和降温策略来保持适宜的温度,从而保持系统的效益。
在夏季,系统应该始终保持制冷状态,以避免在高温环境下工作。
而在冬季,系统则应在低温时依靠辅助电加热,以避免出现冷霜现象。
2. 太阳能跟踪策略在合适的气候条件下,太阳能系统可以从太阳辐射中获得大量的能量。
然而,为了充分利用太阳能的能量,需要采取适当的太阳能跟踪策略来保持系统的最大接触面积。
这个策略包括确保太阳能电池板始终面向阳光,并且根据气候条件和太阳能读数数据动态调整太阳能板的倾斜角度和方向来实时获取最大的太阳能量并保证其正常运行。
节能环保的供暖方式推荐
节能环保的供暖方式推荐随着全球气候变化和能源紧缺的压力逐渐加大,寻找节能环保的供暖方式已经成为了当今社会的一个重要课题。
传统的供暖方式常常伴随着能源浪费和环境污染的问题,因此有必要寻找新的供暖方式来减少对环境的负担。
本文将向您介绍几种节能环保的供暖方式,并分析其优势和适用场景。
一、太阳能供暖系统太阳能供暖系统利用太阳辐射能将光能转化为热能,从而实现供暖的目的。
这种供暖方式具有以下优势:1. 节能环保:太阳能作为一种清洁能源,不会产生污染物和温室气体,对环境友好。
2. 经济实惠:太阳能的可再生性使得太阳能供暖系统具有长期的经济效益,能有效减少采暖费用。
3. 可持续发展:太阳能供暖系统可以随处安装,且不受地域和季节的限制,具备可持续发展的潜力。
然而,太阳能供暖系统也存在一些不足之处。
例如,对于北方地区寒冷的冬季,太阳能供暖系统的供暖效果可能不如传统的供暖方式。
此外,太阳能设备的安装和维护成本较高,需要有专门的技术支持。
二、地源热泵供暖系统地源热泵供暖系统通过地下热能的吸收和释放,将地下的低温热能转化为高温热能,用于供暖。
这种供暖方式具有以下优势:1. 高效节能:地源热泵供暖系统能够提供连续稳定的供暖,且较传统的供暖方式能节约能源消耗。
2. 环境友好:地源热泵供暖系统不会产生废气、烟尘和噪音等污染物,对环境造成的影响较小。
3. 采暖与制冷一体化:地源热泵供暖系统不仅能提供取暖,还能够在夏季实现制冷,实现多种功能的一体化。
然而,地源热泵供暖系统的建设成本较高,需要有较大的土地面积来铺设地热井,这在城市地区有一定的限制。
同时,地源热泵供暖系统的运行需要较为精密的控制,而且在寒冷的冬季可能需要额外的辅助能源。
三、生物质能供暖系统生物质能供暖系统利用可再生能源如木材、秸秆等生物质燃料进行供暖。
这种供暖方式具有以下优势:1. 可再生性:生物质燃料来自于植物的生长,按需可再生,减少了对化石燃料的需求。
2. 地域适应性:生物质燃料在农村地区较为充足,适用于乡村和偏远地区的供暖需求。
太阳能与地源热泵在新农村住宅建设中的应用分析
太阳能与地源热泵在新农村住宅建设中的应用分析1 引言党的十六届五中全会通过的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十一个五年规划的建议》,提出了建设社会主义新农村的重大历史任务,其中重要的一项就是加强村庄规划和人居环境治理。
长期以来,北方农村住宅一般仅利用火炕和火炉取暖,供暖质量不能保证,更谈不上空调和生活热水的供应。
为了有效提高农村的人居环境,缩短城乡差距,有必要在有条件的地区为农村住宅增设供暖空调和生活热水供应系统。
农村住宅一般具有建筑容积率较低,没有明显遮挡,能源价格较高,除电力外其他能源一般较短缺的特点,非常适宜于太阳能和地源热泵等新能源系统的应用。
作者受委托对北京郊区的某新农村住宅小区应用太阳能和地源热泵系统来供暖空调以及供生活热水的情况进行了分析。
分析表明,太阳能和地源热泵系统的应用不仅可以实现供暖空调和生活热水供应的功能,在经济性和节能性方面也具有显著优势。
2 项目概况与负荷分析本文所研究对象是北京市新农村改造示范项目之一,一期规划建设十四万平方米的回迁楼23栋,均为6层的多层住宅,每户住宅建筑面积在75-120平方米之间,共包含住宅1416户,配套公共建筑面积1000平方米,屋顶形式为坡屋面。
据建设方提供的规划图和各栋住宅的标准层平面图,作者按照相关标准规范对全部23栋回迁楼的生活热水和空调采暖负荷进行了估算,所有住宅楼的汇总见表1所示。
表1 生活热水和空调采暖负荷估算汇总根据作者以往的工作经验,在缺少相关详细资料的情况下作者在估算中采用了以下假设和估算指标:(1)所有住宅均满足北京市地方标准DBJ 01-602-2004《居住建筑建筑节能设计标准》。
(2)三室两厅户型按每户4人计算热水用量,二室两厅户型按每户3人计算热水用量,一室两厅户型按每户2人计算热水用量。
(3)生活热水供水温度50℃,自来水上水温度12℃。
(4)村民最高日用热水量按规范低限选取,折合为50℃供水温度为每人75L/(人·天),日平均用水量按最高日用热水量的50%选用。
装配式建筑施工中的太阳能与地源热泵应用
装配式建筑施工中的太阳能与地源热泵应用太阳能与地源热泵是当前装配式建筑施工中广泛应用的可再生能源技术。
它们提供了高效、环保的供暖和制冷解决方案,有助于减少对传统能源的依赖,并降低建筑运行成本。
本文将重点讨论太阳能与地源热泵在装配式建筑施工中的应用。
一、太阳能在装配式建筑施工中的应用1.1 太阳能光伏发电系统太阳能光伏发电系统通过将太阳能转化为电能,为装配式建筑提供清洁、可再生的电力来源。
这种系统通常由光伏组件、逆变器和储能设备组成。
在施工过程中,可以根据建筑设计和使用需求,安装适量的光伏组件在屋顶或外墙上,以最大程度地利用太阳辐射。
同时,在储存设备中储存未使用的电力,以便在天气不好或夜间使用。
太阳能光伏发电系统具有多种优势。
首先,它们可以减少对传统电网的依赖,并降低建筑日常运行成本。
此外,光伏组件的寿命长,几乎不需要维护保养,因此可以在装配式建筑中长期使用。
最重要的是,太阳能光伏发电系统无排放,对环境友好,符合可持续发展的要求。
1.2 太阳能热水供应系统太阳能热水供应系统利用太阳能将水加热,并通过管道输送到建筑内部供暖、洗浴等用途。
该系统由太阳能集热器、储热设备和配管组成。
在施工过程中,可以将太阳能集热器安装在房屋外墙或屋顶上,并与储热设备连接。
当太阳辐射达到一定程度时,太阳能集热器会将热量传递给水,并将加热后的水送入储存设备。
这样,在需要使用热水时,可以提取储存设备中的热水。
太阳能热水供应系统具有高效、环保的特点。
通过利用太阳能进行加热,可以显著降低建筑内部采暖和洗浴所需的传统能源消耗。
与传统锅炉相比,该系统操作简单、安全可靠,并且能够提供稳定的热水供应。
二、地源热泵在装配式建筑施工中的应用2.1 地源热泵供暖和制冷系统地源热泵是一种利用地下稳定温度进行供暖和制冷的技术。
它通过地下土壤或地下水中的热能来加热或降低建筑内部空气温度,实现空调效果。
在装配式建筑施工过程中,可以埋设地埋式换热器,将其与室内机组连接,以收集和利用地下热能。
利用太阳能进行地源热泵系统循环的优势与挑战
利用太阳能进行地源热泵系统循环的优势与挑战随着环境保护和可持续能源的重要性日益凸显,利用太阳能进行地源热泵系统循环成为一种备受关注的绿色能源解决方案。
地源热泵系统是一种利用地下热能进行供暖、制冷和热水的系统,而太阳能则作为地源热泵系统的补充能源,为其提供更加可持续和环保的能源来源。
然而,利用太阳能进行地源热泵系统循环也面临着一些挑战。
本文将探讨利用太阳能进行地源热泵系统循环的优势与挑战。
首先,利用太阳能进行地源热泵系统循环具有显著的优势。
太阳能是一种取之不尽、用之不竭的能源,通过太阳能电池板将太阳能转化为电能,可以为地源热泵系统提供稳定的能源供应。
相比传统的燃煤、燃油等能源,太阳能无污染、无排放,对环境友好,可以有效减少温室气体的排放,降低空气污染和温室效应。
此外,太阳能的利用还可以减少对传统能源的依赖,降低能源成本,提高能源利用效率。
其次,利用太阳能进行地源热泵系统循环也面临着一些挑战。
首先是太阳能的不稳定性。
太阳能的产生受到天气、季节等因素的影响,天气阴雨多、冬季日照时间短等因素都会影响太阳能的收集效率,从而影响地源热泵系统的供能效果。
为了克服这一挑战,可以采用储能技术,将多余的太阳能储存起来,以便在太阳能不足时使用。
其次是太阳能电池板的成本较高。
目前,太阳能电池板的成本相对较高,这也限制了利用太阳能进行地源热泵系统循环的推广应用。
然而,随着技术的不断进步和市场的扩大,太阳能电池板的成本正在逐渐降低,未来有望更广泛地应用于地源热泵系统。
在利用太阳能进行地源热泵系统循环时,还需要考虑系统的设计和运行。
首先是太阳能电池板的选择和布置。
太阳能电池板的选择应根据地理位置、气候条件和建筑形态等因素进行合理搭配,以最大程度地利用太阳能资源。
其次是地源热泵系统的运行控制。
太阳能与地源热泵系统的结合需要进行合理的控制和调节,以确保系统的稳定和高效运行。
同时,还需要考虑太阳能与地源热泵系统的耦合方式,如何将太阳能与地下热能进行有效的衔接和利用。
装配式建筑施工中的地热与太阳能利用
装配式建筑施工中的地热与太阳能利用随着资源匮乏和环境问题的日益严峻,人们对可再生能源的利用越来越重视。
在建筑领域,地热能和太阳能是常见的可再生能源,并且在装配式建筑施工中得到了广泛应用。
本文将分析地热与太阳能在装配式建筑施工中的利用方式及其优势。
一、地热利用1. 地热供暖系统地热供暖系统是一种以地下蓄能为基础,通过地下换热器进行采暖和制冷的技术。
在装配式建筑中,可以使用地热供暖系统替代传统的锅炉或电加热等设备。
由于装配式建筑的结构相对紧凑,减少了传统建筑所需的采暖施工时间,因此非常适合与地热供暖系统相结合。
2. 地源热泵系统地源热泵是一种通过向土壤或岩石吸收低温热量,并借助压缩机将其提高至高温水平并与空气互换的技术。
在装配式建筑中,地源热泵系统可以有效利用地下的稳定温度,提供冷暖空调和热水供应。
与传统空调系统相比,地源热泵系统具有更高的能效和更低的运行成本。
3. 地面辐射采暖地面辐射采暖是通过将热量通过地板、墙壁或天花板等传导给室内空间实现采暖的一种方式。
这种方法可以减少对空气循环和热飘窗等设备的依赖,提高室内舒适度,并且节约能源消耗。
在装配式建筑施工中,通过合理设计和安装地面辐射采暖系统,可以实现能源高效利用和舒适的居住环境。
二、太阳能利用1. 太阳光电站太阳光电站是将太阳能光线转化为电能,并通过逆变器转换为交流电供应给建筑物使用。
在装配式建筑施工中,可以将太阳光电站与建筑一体化设计,将光伏组件置于屋顶或外墙上,并利用可调节角度进行最优的光照捕获。
太阳光电站不仅可以为建筑物提供可再生能源,还可以将多余的电力注入到电网中,实现能源对外输出。
2. 太阳热利用太阳能热利用是指将太阳的热能转化为热水或蒸汽用于供暖、制冷或热水供应。
在装配式建筑施工中,可以通过安装太阳能集热器来实现这一目标。
太阳能集热器可以捕获阳光照射并将其转化为热能,然后经过传输系统向建筑内部供应热水或蒸汽。
这种系统不仅节省了传统能源消耗,还降低了温室气体排放。
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: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℃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50℃,而高于40℃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50℃,则利用太阳能直接采暖;若供水温度低于48℃,并且高于40℃,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50℃)后,供给末端。
太阳能系统与地源热泵系统联合运行方式的探讨
太阳能系统与地源热泵系统联合运行方式的探讨- 暖通论文1引言能源和环境是影响国民经济可持续发展的关键因素,能源供应形势直接关系到国家的安全和社会稳定。
建筑领域消费的能源,主要是煤炭、石油和天然气等石化能源。
这些能源,资源有限,不可再生,终究要枯竭,而且传统能源会对环境造成严重的污染。
我国人口众多,人均资源占有量低于世界平均水平,与经济发展和人民生活消费的需求相比,能源供应的缺口很大,而且能源消费结构不合理,以煤为主的能源供给造成了严重的大气污染和温室气体排放,我国目前的CO2排放量居世界第二位。
我国是京都议定书的签约国,目前的这种能源消费方式,已受到国际社会的高度关注,加大了我们保护环境和改变经济增长模式的压力。
因此,节约能源和开发利用清洁、可再生能源的任务十分紧迫。
由于能源问题对国家安全和经济发展所起的重要作用,中央提出了建设节能省地型住宅的政策方针,因此,可再生能源在建筑中的应用是建筑业技术进步和行业发展的需要。
随着2006年1月《可再生能源法》的正式颁布与实施,太阳能、地热能在建筑行业中的应用越来越受到人们的重视。
地源热泵技术是可再生能源应用的主要应用方向之一,即利用浅层地热能资源进行供热与空调,具有良好的节能与环境效益,近年来在国内得到了日益广泛的应用。
随着《地源热泵系统工程技术规范》的实施,地源热泵系统工程的市场更加规范化,能更好的发挥其节能、环保效益。
但地源热泵系统存在土壤温度场的恢复问题,即随着地源热泵系统连续长期的运行,会从地下过多的取热或过多的散热,造成地下温度场的波动,降低机组的COP值,增加系统的能耗。
太阳能技术也是可再生能源应用的主要应用方向之一。
北京属于太阳能资源比较丰富的区域,太阳能年辐射总量在5600MJ/m2~6000MJ/m2,年日照时数在2600小时~3000小时,所以太阳能技术在北京有很好的发展前景,并且太阳能在建筑中的应用是现阶段太阳能应用中最具有发展潜力的领域。
太阳能与地源热泵系统耦合系统设计初探
太阳能与地源热泵系统耦合系统设计初探内容提要太阳能、地源热泵是可再生能源建筑应用的主要形式,但是在不同的地区应用有着其局限性,本文提出了太阳能与土壤源热泵系统的耦合设计方法,可以充分利用两种可再生能源系统的优势,达到较好的节能效果,同时有利于促进可再生能源系统的在建筑中的应用。
关键词太阳能热水系统太阳能采暖系统太阳能空调系统过热地源热泵系统系统耦合1 问题的提出目前可再生能源系统在建筑中应用主要有两种形式,一种是太阳能热利用系统,一种是热泵系统,在热泵系统中,尤以地源热泵系统为多。
太阳能热利用系统包括太阳能热水系统、太阳能采暖系统和太阳空调系统,太阳能热利用在使用过程中,如果负荷需求很小,太阳能集热系统收集的热量很多,系统不可避免的出现过热问题,系统出现过热情况,会引起太阳能集热器效率降低,严重时会导致太阳能集热系统损坏,导致系统不能正常工作。
而地源热泵系统在使用过程中由于系统向土壤释热量和取热量不匹配,会导致土壤出现冷堆积或热堆积,引起系统工作效率下降,严重时会出现机组停机。
2 太阳能热利用系统工作特点2.1太阳能热利用系统的工作特点分析太阳能热利用系统根据负荷不同分为太阳能热水系统,太阳能采暖系统,太阳能空调系统。
太阳能热利用需要配置满足负荷要求的辅助能源,以满足在没有太阳能辐照时的用能需求。
太阳能热利用系统节能效果与其负荷密切相关,负荷大,太阳能集热系统收集的热量便可以充分利用,负荷小,太阳能集热系统收集的热量就会出现过热,出现过热情况,不仅是浪费能源,同时也会引起太阳能集热器的损坏。
过热时,集热器会处于空晒状态,研究结果表明,长时间空晒可以引起太阳能集热器的热性能急剧下降,图1为出现过热时,集热器的损坏情况[1]。
太阳能热水系统主要利用太阳能集热器收集到的热量预(加)热生活热水,调研结果表明,我国大部分生活热水负荷都发生在下午和晚上,太阳能热水系统是在白天有太阳能辐照时收集热量并蓄存在贮热水箱中供晚上生活热水用热,如果连续几天太阳能辐照较好而没有生活热水用热,会导致太阳能集热系统出现过热,过热会导致太阳能集热器加速老化,集热性能下降,严重时回导致集热器破坏,同样会导致生活热水温度过高,存在烫伤的可能。
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太阳能系统与地源热泵系统- 暖通论文
摘要:随着我国能源的紧缺和《可再生能源法》的颁布和实施,太阳能、地热能作为可再生能源,在建筑中的应用越来越受到人们的重视,但应用的范围仅限于太阳能提供生活热水,或单独利用地源热泵系统提供采暖、空调,而两者联合运行的实际工程很少,联合运行模式不合理。
本文针对北京市某示范工程中应用的太阳能-地源热泵技术进行阐述,分析了太阳能系统与地源热泵系统联合运行的技术可行性及如何充分的利用太阳能提高地源热泵系统的效率,强调了可再生能源综合利用的必要性。
关键词:可再生能源太阳能地源热泵综合利用 1 引言能源和环境是影响国民经济可持续发展的关键因素,能源供应形势直接关系到国家的安全和社会稳定。
建筑领域消费的能源,主要是煤炭、石油和天然气等石化能源。
这些能源,资源有限,不可再生,终究要枯竭,而且传统能源会对环境造成严重的污染。
我国人口众多,人均资源占有量低于世界平均水平,与经济发展和人民生活消费的需求相比,能源供应的缺口很大,而且能源消费结构不合理,以煤为主的能源供给造成了严重的大气污染和温室气体排放,我国目前的CO2排放量居世界第二位。
我国是“京都议定书”的签约国,目前的这种能源消费方式,已受到国际社会的高度关注,加大了我们保护环境和改变经济增长模式的压力。
因此,节约能源和开发利用清洁、可再生能源的任务十分紧迫。
由于能源问题对国家安全和经济发展所起的重要作用,中央提出了建设节能省地型住宅的政策方针,因此,可再生能源在建筑中的应用是建筑业技术进步和行业发展的需要。
随
着2006年1月《可再生能源法》的正式颁布与实施,太阳能、地热能在建筑行业中的应用越来越受到人们的重视。
地源热泵技术是可再生能源应用的主要应用方向之一,即利用浅层地热能资源进行供热与空调,具有良好的节能与环境效益,近年来在国内得到了日益广泛的应用。
随着《地源热泵系统工程技术规范》的实施,地源热泵系统工程的市场更加规范化,能更好的发挥其节能、环保效益。
但地源热泵系统存在土壤温度场的恢复问题,即随着地源热泵系统连续长期的运行,会从地下过多的取热或过多的散热,造成地下温度场的波动,降低机组的COP值,增加系统的能耗。
太阳能技术也是可再生能源应用的主要应用方向之一。
北京属于太阳能资源比较丰富的区域,太阳能年辐射总量在5600MJ/m2~6000 MJ/m2,年日照时数在2600小时~3000小时,所以太阳能技术在北京有很好的发展前景,并且太阳能在建筑中的应用是现阶段太阳能应用中最具有发展潜力的领域。
太阳能是永不枯竭的清洁能源,量大,资源丰富,绿色环保。
但太阳能也具有一些缺点:(1)太阳能的能流密度低。
虽然到达地球表面的太阳能有102000TW,但即使在太阳能资源较丰富的沙漠地区,考虑到太阳集热系统的效率和热损失,每平米集热器面积实际采集到的年平均太阳能辐射照度不到100W,而且它因地而异,因时而变。
(2)太阳能具有间歇性和不可靠性。
太阳能的辐照度受气候条件等各种因素的影响不能维持常量,如果遇上连续的阴雨天气太阳能的供应就会中断。
此外,太阳能是一种辐射能,具有即时性,太阳能自身不易储存,必须即时转换成其它形式能量才能利用和储存。
地源热泵技术和
太阳能技术自身存在的这些局限性,如果两种能源能够联合使用,这样能互相弥补自身的不足,提高资源利用率。
2 太阳能-地源热泵技术应用的条件应用太阳能-地源热泵技术的原则:(1)在经济许可的前提下最大限度地利用太阳能。
太阳能是完全免费的,在利用过程中,仅消耗水泵能耗,运行费用最低,所以在经济许可的情况下,尽可能增大太阳集热器的面积,以提高太阳能的利用率。
(2)太阳能-地源热泵技术适宜供全年生活热水、冬季供暖、夏季制冷的全年综合利用。
在实际工程中,采用新能源后,系统初投资较高,尤其是对太阳集热器,全部是增量成本,最好能全年综合利用。
例如:太阳集热器冬季供热、夏季制冷,在过渡季,不设空调时,太阳能除提供生活热水外,将多余的热量储存起来,供冬季供热。
这样的做法既可以做到太阳能的综合利用,又可以避免太阳集热器的空晒,增加了太阳集热器的寿命。
(3)新能源利用的前提是必须采用节能建筑,以降低系统的初投资。
太阳能的能流密度较低,太阳集热系统的价格在目前仍然偏高;地源热泵系统与常规系统相比,初投资也较高。
为了尽可能减少系统的初投资,必须保证建筑围护结构符合节能规范的要求,以降低供暖、空调系统的负荷需求。
(4)与供水温度要求低的末端系统配套使用。
目前高温型的地源热泵机组COP值较低,对于常规地源热泵机组来说,供热时,出水温度较低。
同时,太阳集热系统的集热效率与集热系统的出水温度有关,温度越高热损失越大,集热效率降低,因此在选择供暖系统时应优先选择供水温度要求低的形式。
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