談一談太陽能加空氣能組合系統采暖

我國的太陽能資源非常豐富，有三分之二以上國土每年太陽輻射量都高于5000MJ/m2以上，年日照時間在3000到3300小時之間。太陽能是一種可再生能源，與常規能源相比，太陽能具有以下優點：

第一，儲量非常豐富。截止目前太陽僅消耗了自身能量的2%，所以太陽能幾乎是取之不盡、用之不竭。

第二，非常方便獲取。太陽能可就地開發—因此不存在運輸問題，對交通不發達的偏遠地區利用價值尤為突出。

第三，清潔、無污染。太陽能在開發和利用的過程中不會產生廢渣、廢水、廢氣，不會對生態環境造成破壞。

與此同時，太陽能的利用也存在一些不足之處：

第一，能流密度較低。地面上每平方米的面積所接受的太陽能只有1000W左右，因此太陽能熱水系統中需要較大的集熱器采光面積才能滿足使用要求，増加了系統成本。

第二，間斷性和不穩定性。由于受到地理緯度、海拔高度、季節更替、晝夜和陰雨天等因素的影響，太陽能熱水系統必須增加輔助加熱裝置，才能保證系統的連續運行。

熱泵系是一種能夠通過消耗少量電能將熱量從低溫熱源轉移到高溫熱源的裝置，具有高效節能的特點。但空氣源熱泵供暖系統在冬季使用時對環境溫度有一定的要求。

根據太陽能熱水系統自身的優勢和缺陷，利用空氣源熱泵的特點作為輔助加熱，有機的結合兩個系統，組成太陽能輔助空氣源熱泵供暖系統。作為輔助加熱的空氣源熱泵熱水系統可以彌補太陽能熱水供暖系統的缺陷，既克服了太陽能間歇性、不穩定的缺陷，延長了太陽能采暖的使用時間，又彌補了空氣源熱泵在寒冷季節效率問題的不足，因此能夠實現有效、全天候運行，這對降低能源消耗，滿足建筑節能、環保具有重要意義。

 

一、太陽能—空氣源熱泵的組成及工作原理

 

 

根據太陽能集熱器中工作介質的不同，太陽能熱泵系統可分為兩大類：直膨脹式太陽能熱泵供暖系統和非直接膨脹式太陽能熱泵供暖系統。按照集熱循環和熱泵循環的連接方式的不同，非直接膨脹式太陽能熱泵供暖系統，分為以下幾種結構形式：串聯式、并聯式和雙熱源式等。

太陽能—空氣源熱泵供暖系統主要有三部分組成：

（1）太陽能集熱供暖系統；

（2）空氣源熱泵供暖系統；

（3）末端用戶。

太陽能集熱系統主要包括太陽能集熱器、循環泵、蓄熱水箱；空氣源熱泵系統主要包括冷凝器、壓縮機、蒸發器、循環水泵、蓄熱水箱等；末端用戶主要包括地板輻射采暖等。

太陽能—空氣源熱泵系統的運行模式主要包括：

（1）在太陽輻射條件較好、建筑的熱負荷較小的情況下，此時僅僅依靠太陽能集熱供暖系統就能滿足用戶的供暖需求，不開啟空氣源熱泵供暖系統。系統中的水流經太陽能集熱器后流入到蓄熱水箱中，換熱結束后流回到太陽能集熱器中進行加熱。

（2）在太陽輻射條件較差的情況下，這時僅僅依靠太陽能集熱供暖系統不能滿足用戶側的供暖要求，此時開啟空氣源熱泵系統，太陽能供暖系統和空氣源熱泵系統聯合運行為用戶側供暖。

（3）在沒有太陽輻射的條件下，例如夜間、陰雨天氣等，關閉太陽能集熱系統，開啟空氣源熱泵供暖系統，此時由空氣源熱泵系統對用戶進行供暖。

 

二、 經濟效益分析

 

 

常用的熱水系統經濟效益的評價方法有:綜合能源價格法、靜態投資回收期、動態投資回收期和費用年值法等[4-5]。綜合能源價格法，指在使用年限內系統總投資與在此期間所提供的總能量的比值。靜態投資回收期，一般用系統每年節省的運行費用與初投資的比值來表示，這種方法沒有考慮資金的時間價值，能在一定程度上評價系統的資金回收能力，但無法反應整個使用年限內的收益能力。動態投資回收期，是在考慮資金時間價值的情況下收回投資所需要的時間。按基準收益率把投資項目各年的凈現金流量折成現值，再來推算投資回收期。

費用年值法，是將參與比較的各方案的系統初投資按資金的時間價值折算為每年的費用，與運行費用和得到費用年值，各方案中費用年值最小的即為最佳方案。該方法全面考慮系統的初投資和運行費用，更加合理和科學。

 

三、 總結

 

太陽能—空氣源熱泵供暖系統充分利用了我國太陽能資源豐富的優勢，有效解決了空氣源熱泵在低溫環境下運行效率低的缺點，將兩者的特點有效的結合起來。復合能源系統的COP較傳統熱泵供暖系統的COP有了較大提高，使用年限延長，耗電量少，運行費用低，有利于環保節能，符合可持續發展的政策。