太陽(yáng)能熱泵分布式采暖系統(tǒng)技術(shù)

一、技術(shù)名稱(chēng)

太陽(yáng)能熱泵分布式采暖系統(tǒng)技術(shù)。

二、技術(shù)類(lèi)別

減碳技術(shù)。

三、所屬領(lǐng)域及適用范圍

建筑行業(yè)供暖系統(tǒng)。

四、該技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及產(chǎn)業(yè)化情況

據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)供熱采暖耗能全年約為1.3億tce，是建筑能源消耗較高的領(lǐng)域。太陽(yáng)能熱泵分布式中央采暖系統(tǒng)技術(shù)把常規(guī)的供熱系統(tǒng)與太陽(yáng)能利用相結(jié)合，具有較好的節(jié)能減排效果。目前已在全國(guó)實(shí)施10余個(gè)太陽(yáng)能采暖項(xiàng)目，分布在山西、河北、內(nèi)蒙古、天津、湖北、山東等省市，累計(jì)采暖面積達(dá)30萬(wàn)m2，替代傳統(tǒng)集中供暖比例不到1%，具有較大的市場(chǎng)推廣潛力。

五、技術(shù)內(nèi)容

1.技術(shù)原理

采用太陽(yáng)能集熱器把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成熱能并傳遞給導(dǎo)熱介質(zhì)，通過(guò)導(dǎo)熱介質(zhì)的循環(huán)將熱量輸送到吸收式空氣源熱泵機(jī)組，作為驅(qū)動(dòng)力使機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生供暖及生活所需熱水。當(dāng)太陽(yáng)能可以滿(mǎn)足系統(tǒng)正常運(yùn)行但無(wú)富余時(shí)，通過(guò)熱水循環(huán)泵將熱水輸送至末端，循環(huán)運(yùn)行，滿(mǎn)足房間供暖及生活熱水需求；太陽(yáng)能有富余時(shí)，導(dǎo)熱介質(zhì)進(jìn)入蓄熱器進(jìn)行儲(chǔ)熱。在晚上或陽(yáng)光不足時(shí)，可使用蓄熱器釋放的熱量來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)組工作，滿(mǎn)足供暖需求。當(dāng)連續(xù)陰雨天氣，太陽(yáng)能集熱器系統(tǒng)不能滿(mǎn)足要求時(shí)，由熱力補(bǔ)償裝置提供熱能驅(qū)動(dòng)熱泵機(jī)組，以達(dá)到正常供暖需求。

2.關(guān)鍵技術(shù)

（1）太陽(yáng)能中高溫集熱技術(shù)。通過(guò)采用高精度數(shù)控設(shè)備，保證了集熱器的聚光精度和機(jī)架穩(wěn)定；開(kāi)發(fā)了自動(dòng)控制軟件，實(shí)現(xiàn)了集熱器實(shí)時(shí)跟蹤太陽(yáng)運(yùn)行；

（2）相變蓄能技術(shù)。采用220℃相變?nèi)廴邴}，相變焓≥290kJ/kg，其傳熱特性和流體力學(xué)特性達(dá)到最優(yōu)，也保證了蓄能器合適的體積；

（3）吸收式空氣源熱泵技術(shù)。優(yōu)化了吸收器的結(jié)構(gòu)，提高了吸收式空氣源熱泵的換熱效率。

3.工藝流程

太陽(yáng)能熱泵分布式采暖系統(tǒng)技術(shù)流程見(jiàn)圖1。

六、主要技術(shù)指標(biāo)

（1）吸收式空氣源熱泵機(jī)組COP系數(shù)為2.2；

（2）中高溫集熱器采用單軸跟蹤，跟蹤精度≤0.1°，光熱轉(zhuǎn)化效率≥65%，工作介質(zhì)溫度最高可達(dá)280℃；

（3）中高溫蓄能器采用相變蓄能，相變溫度點(diǎn)180℃，相變焓≥290 kJ/kg；

（4）無(wú)太陽(yáng)能工作時(shí)系統(tǒng)COP為2.2，全太陽(yáng)能工作時(shí)系統(tǒng)COP為 16。

七、技術(shù)鑒定情況

該技術(shù)于2010年獲得國(guó)家能源科技進(jìn)步獎(jiǎng)，2010年通過(guò)了山東省科技廳科技成果鑒定。目前已獲得19項(xiàng)太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)相關(guān)領(lǐng)域的實(shí)用新型專(zhuān)利。

八、典型用戶(hù)及投資效益

典型用戶(hù)：薊縣水務(wù)局、山西武警總隊(duì)等。

典型案例1：薊縣水務(wù)局采暖工程

圖1 太陽(yáng)能熱泵分布式采暖系統(tǒng)技術(shù)流程圖

建設(shè)規(guī)模：5400 m2辦公樓采暖。項(xiàng)目建設(shè)條件：針對(duì)新建或改造樓體，工程承載滿(mǎn)足集熱器的承載（≥80 kg/m2）。主要建設(shè)內(nèi)容：薊縣水務(wù)局第四自來(lái)水廠(chǎng)辦公樓及附樓（建筑面積5400 m2），太陽(yáng)能熱泵分布式采暖項(xiàng)目的安裝調(diào)試。主要設(shè)備為太陽(yáng)能中高溫集熱器、中高溫蓄能器、吸收式空氣源熱泵機(jī)組等。項(xiàng)目投資額162萬(wàn)元，建設(shè)期5個(gè)月。年減排CO2量252t，年經(jīng)濟(jì)效益為13.5萬(wàn)元，投資回收期約6年。CO2減排成本為500～700 元/t。

典型案例2：山西武警總隊(duì)采暖工程

建設(shè)規(guī)模：3800 m2辦公樓和職工食堂采暖工程。項(xiàng)目建設(shè)條件：針對(duì)新建或改造樓體，工程承載滿(mǎn)足集熱器的承載（≥80 kg/m2）。主要建設(shè)內(nèi)容：山西武警總隊(duì)辦公樓附樓，太陽(yáng)能熱泵分布式中央采暖項(xiàng)目的安裝調(diào)試。主要設(shè)備為太陽(yáng)能中高溫集熱器、中高溫蓄能器、吸收式空氣源熱泵機(jī)組等。項(xiàng)目投資額114萬(wàn)元，建設(shè)期5個(gè)月。年減排CO2量178t，年經(jīng)濟(jì)效益為9.5萬(wàn)元，投資回收期約7年。CO2減排成本為500～700元/t。

九、推廣前景和減排潛力

除我國(guó)北方大多數(shù)城鎮(zhèn)外，南方部分有條件的城市也將逐步實(shí)現(xiàn)冬季供暖，而采用新能源的分布式供暖系統(tǒng)將有力地緩解我國(guó)建筑能耗增長(zhǎng)過(guò)快的勢(shì)頭。同時(shí)，可改善因供暖引起的環(huán)境問(wèn)題。預(yù)計(jì)未來(lái)五年，該技術(shù)在全國(guó)建筑行業(yè)可推廣約1%，實(shí)現(xiàn)的年減排CO2能力為300萬(wàn)t。