0前言

　　供暖能耗约占建筑能耗60%以上，因此减少燃煤锅炉造成的大气污染，降低供暖系统能耗，大力推广可再生能源在内的清洁能源，成为建筑节能工作和提高全社会能源使用效率的一个重要方面。但太阳能受季节和环境影响较大，太阳能利用要与其他能源相互补充使用。太阳能与空气源热泵相结合，当太阳能无法满足冬季采暖时由空气源热泵辅助，以保证采暖及热水需求。

　　1项目概况

　　阿克塞哈萨克族自治县隶属于甘肃酒泉，地处甘肃、青海、新疆三省交汇处，是甘肃省惟一一个以哈萨克族为主体的少数民族自治县。当金山风电场为甘肃省首座高原示范性风电场，办公楼建筑面积700m2，海拔3141m，距县城阿克塞60km，距敦煌150km。项目2010年建成投入使用。办公楼集办公、住宿、食堂为一体，常年值守人员为8人-10人。

　　阿克塞县处于柴达木盆地荒漠与河西走廊荒漠包围之中，气候冷、热、干、湿差异明显。年均气温约3.9℃，1月份气温最冷，平均气温-9℃—-20℃，7月份气温气温，平均气温11—16℃。年均降雨量在18.8mm—176mm，而年蒸发量1800mm—2500mm，属B类严寒地区。全年日照3373.1h，非常适合太阳能供热采暖工程建设条件。

　　2系统设计

图1集热器

　　甲方要求通过太阳能采暖改造办公楼电辐射板采暖，并通过太阳能提供全年生活热水。不得破坏室内地面瓷砖，室内采暖空调选用风机盘管。太阳能辅助热源选用超低温空气源热泵，由于地处高原地区，天气较冷，热负荷大，冷负荷较小，建筑设计热负荷为34.96kW，冷负荷为27.60kW。屋面集热器如图1所示。

　　1. 采暖太阳能集热器与水箱温差循环，加热太阳能储热水箱，当水箱温度达不到设定温度时定时启动空气源热泵辅助。采暖由回水温度控制循环泵启停，采暖末端风机盘管安装温度控制器，根据室内温度需求自行调节。系统既能保证供热稳定，又具有相对空气源热泵和太阳能集热系统较高制热效率。

　　2. 热水水箱内置单盘管水箱，盘管与太阳能集热器温差循环，当水温无法达到设计要求时，启动电加热辅助到设定温度。

　　3. 太阳能集热器安装于办公楼屋面。水箱、泵、换热器、空气源热泵等设备安装在一层设备间。

　　4. 系统防冻设计，一层设备间配置3块电暖气，使设备间温度保持在10°以上，使设备间自来水、热水循环管、泄水排污达到防冻目的。室外太阳能集热循环均为防冻介质，采暖介质循环与水箱换热用板式换热器，热水太阳能集热介质与500L水箱单盘管循环换热。

　　5. 采暖系统夏季过热保护：当采暖期结束，采暖用集热器内介质排回设备间补液箱中，并用遮阳布遮挡采暖集热器，太阳能换热系统停止使用。

　　6. 夏季制冷，太阳能采暖系统停止运行，空气源热泵调到夏季制冷模式，循环泵开始循环，水箱内冷水循环至室内，通过风机盘管达到室内制冷目的，水系统为两管制，冬季采暖夏季制冷。

　　7. 控制系统设计为PLC智能控制仪，控制仪采用目前最新的水温、水位探测技术和微电脑控制系统，全自动运行，有效提高集热效率，具有智能化程度高，功能齐全，使用方便，寿命长，性能可靠等特点。

　　1）自动加水：自动上水，定时上水，定温上水。

　　2）水循环自动控制：自动控制集热系统的水循环，保证水箱里的水保持一定温度。

　　3）控制空气源热泵辅助加热、循环泵、进水阀、采暖循环、制冷循环。

　　4）定时开启空气源热泵或电加热把水箱里的水加热到设定温度。

　　5）用水循环,打开水龙头即出热水。

　　6）24h采暖及供水。

　　7）定时不加水。

　　8）报警输出：缺水、空晒、漏水。

　　3设计参数

　　3.1设计依据

依据国家制定的相关规定和标准对太阳能与空气源热泵相结合采暖和热水系统的设计、安装、施工、验收等进行设计。例如：《太阳能热水系统设计、安装及工程验收技术规范》、《建筑给水排水设计规范》、《采暖通风与空气调节设计规范》等等。

　　3.2 设计参数

　　1. 冷水设计温度：4℃；

　　2. 设计采暖、洗浴热水温度：55℃；

　　3. 室内冬季采暖设计温度：20℃；

　　4. 室内夏季制冷设计温度：25℃；

　　5. 采暖储热水箱1台6t，生活热水箱为单盘管2台500L；

　　6. 集热器安装倾角45°，方位角正南；

　　7. 纬度倾角辐照量：16.131MJ/（m2·d）。

　　气象参数如表1所示。

　　4设计计算

　　4.1采暖设计指标（如表2所示）

　　4.2采暖热负荷计算

（兰州陇星沃尔凯采暖设备制造集团有限公司谢海斌）