0前言

　　随着地下矿物质能源日益匮乏，以及采暖对空气污染愈加严重，新能源逐渐被人们重视，太阳能采暖是政府鼓励推广多年的加热系统，但由于太阳能光照保证率低，必须与其他辅助热源结合使用。

　　1常规采暖系统优、劣势介绍

　　冬季采暖，无论采用什么形式的加热设备，室内末端最理想的还是地板低温辐射采暖，其强大的蓄热性是太阳能采暖的理想末端。

　　目前可享受政府财政补贴，绿色环保的几种采暖方式：

　　1.电辅助太阳能采暖系统

　　优势：为了充分利用太阳能，达到最佳节能效果，尽量减少电辅助启动时间，太阳能采暖系统尽最大努力多铺设太阳能集热面积，但大多现场不具备铺设太多的太阳能集热器，一般采暖面积与太阳能集热器面积比例都不会超过1:0.8。在光照理想的气候条件下，太阳能可以达到预期采暖效果，因只有集热器循环水泵间歇运行与室内循环水泵运行功耗，所以运行费用非常低。

　　劣势：雨雪或光照不理想的天气，必须启动电加热辅助功能，运行费用会大幅度提高。

　　2.空气源热泵辅助太阳能采暖系统

　　优势：空气源热泵辅助太阳能是目前相对理想的采暖方式，太阳能加热能力不足时，空气源热泵自动补充，保证室内采暖温度。运行费用较电辅助太阳能系统节能约20%。劣势：空气源热泵在寒冷地区冬季运行效率不高，低温型热泵在-10℃室外环境温度下运行，COP值一般<2.2。

　　3.空气源热泵采暖系统

　　优势：几乎不受天气影响，投资小，施工快。全国已有很多成功案例，北京地区节能建筑，每个采暖季低于22元/m2。

　　劣势：低温环境运行效率低，特别在晚上最冷时间段，环境温度低于-10℃时，再加上反向化霜耗能，低温工况效率低于200%。空气源热泵COP值如图1所示。

　　4.水（地）源热泵采暖系统

　　优势：水（地）源热泵采暖系统是政府近年刚列入财政补贴范围的项目，其节能效果相对理想，COP值一般跃4.0，由于地下热源比较稳定，热源温度一般为当地四季的平均温度，所以热泵机组运行稳定，故障率很低。

　　劣势：地源热泵系统问题主要出现在地下换热系统，地下抽水式换热系统，一是水利部门管理比较严格，二是地下换热井隐患比较多。地埋管式换热系统回避了抽水式换热系统的问题，但需要大量增加钻井数量来提取更多地下土壤热量，与其他采暖设备相比，增加投资约为整套系统的三分之一。

　　2太阳能+双源热泵（即空气源热泵与地源热泵合为一体）系统

　　2.1太阳能+双源热泵运行原理

　　双源热泵（如图2所示）具有两种运行模式：空气源运行模式、水源运行模式。北方冬季昼夜温差较大，白天室外温度一般在0℃左右，空气源热泵可以高效运行（COP值平均可以达到2.8以上），室内供暖完全依靠空气源热泵。夜间室外环境温度逐渐降至约-10℃（COP值低于2.2以下）。空气源热泵运行效率相对较低时，自动转换水源热泵运行模式，水源热泵运行热源来自白天太阳能集热器储存的热水（蓄热水箱可用温度5℃—50℃）。100m2建筑配至少60m2太阳能集热面积），来满足室内温度要求。

　　白天阳光充沛的天气下室内温度可以满足要求，一旦遇到雨雪天或光照不好的时候，完全依靠辅助设备加热采暖，一般辅助加热设备能耗很大。夏季，热量严重过剩，致使水温过高，造成管道及集热管内结垢严重，影响冬季使用。

　　双源热泵是空气源热泵与水源热泵完美结合，（其中太阳能系统替代地源热泵系统的地下钻井换热系统）优点：最大限度发挥太阳能集热系统，又充分体现热泵的节能优势，也是山区能实现地源热泵采暖的理想选择。

　　以100m2节能建筑为例：墙体厚度240mm，围护结构做60mm保温处理，门窗为中空塑钢材质。

　　建筑能耗为8000W

　　太阳能系统选配：太阳能系统冬季蓄水最高温度50℃。水源热泵利用最低水温度3℃，可用温差45℃。

　　晚间室内需要热能102400W

　　蓄热水箱容水量约1956L

　　冬季太阳能集热面积34m2

　　2.2双源热泵运行模式

　　双源热泵有三种运行模式：

　　1.时间允许自动识别模式：每天上午8:00自动转换空气源模式运行，到下午5：00系统自动检测热源（太阳能蓄热水箱）温度，如水源温度达不到5℃以上，自动回到空气源运行模式，保证室内供暖温度不受影响。

　　2.手动运行模式1：手动切换到空气源运行模式，系统将按空气源模式运行。

　　3.手动运行模式2：手动切换到水源运行模式，系统将按水源模式运行。

　　在白天空气源运行效率相对较高时为室内供热，同时太阳能聚热把热能储存在水箱内。

　　在夜晚热泵自动切换到水源模式运行，提取太阳能蓄热水箱温度来为室内供暖。

　　传统太阳能采暖系统蓄热水箱温度只能利用温度差32℃-50℃（结合室内低温地板辐射采暖）。而热泵可以利用温度差5℃-50℃。

　　一般双源热泵工作在自动模式：冬季白天上午8:00分开始启动空气源模式，该时间段空气源热泵较之夜晚运行效率较高，结合地板辐射采暖给室内供暖。同时太阳能集热器吸收太阳能储存在蓄热水箱内，以备夜晚热泵运行提供热源。下午17：00分太阳能没有光照，停止吸热，这时蓄热水箱已储存足够热量。同时热泵停止空气源热泵模式，自动转换水源热泵模式，依靠吸收白天太阳能所储存在蓄热水箱热能，继续结合地板辐射向室内供暖。

　　白天空气源热泵采暖模式运行时：空气源风冷式蒸发器的K1电磁阀打开（S1、S2关闭）介质吸收空气中的热能气化，通过四通阀，经压缩机加压升温，经过四通阀，排到板式冷凝器，向循环水放热供暖，介质冷凝变成液体，经储液罐、过滤器、膨胀阀，K1电磁阀打开，向蒸发器供液，介质再次吸热蒸发。

　　夜晚水源热泵采暖模式运行时：板式蒸发器的S1电磁阀打开（K1、K2关闭）介质吸收蓄热水箱中的热能气化，通过四通阀，经压缩机加压升温，经过四通阀，排到板式冷凝器，向循环水放热供暖，介质冷凝变成液体，经储液罐、过滤器、膨胀阀、S2电磁阀向蒸发器供液，介质再次吸热蒸发。

　　2.3双源安装运行（如图3所示）

　　（天普新能源科技有限公司刘文庆）