地源热泵太阳能投稿期刊

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性能稳定，能效比比较高，但地源热泵空调需要打井，这个费用很高的

地板采暖（简称地暖）是室内温度调节系统的终端技术，是建设部公告推广的节能项目，具有可利用传统能源和多种可再生能源进行冷、暖双供独到的技术、环保和经济优势。加快推广应用地暖技术对建筑节能具有重要意义。

能源紧张是世界性问题。节约能源已成为我国建设节约型社会和走可持续发展道路的基本国策。

建筑节能是指在规划、设计、建造和使用过程中，通过采用新型墙体材料，执行建筑节能标准，加强建筑物用能设备的运行管理，合理设计建筑围护结构的热工性能，提高采暖、制冷、照明、通风、给排水和通道系统的运行效率，以及利用可再生能源，在保证建筑物使用功能和室内热环境质量的前提下，降低建筑能源消耗，合理、有效地利用能源的活动。

建筑节能是我国节能降耗的重要方面。目前，世界能耗的36％为建筑能耗，我国的建筑能耗占社会总能耗的30％，与工业发达国家相比差距还很大。2005年我省能耗总量具全国第二，达1.97亿吨标准煤，建筑能耗约在5900万吨左右。造成建筑能耗大的原因主要有两个。第一是围护结构的热工性能差造成了能源的浪费，第二是供暖、供冷技术落后造成了能源供应的增加。

做好建筑节能工作应从二个方面抓起。一是政府引导，制定建筑节能政策、法规、规划、标准及监管措施。近几年来国务院及有关部委，各地方政府及建设行政主管部门已相继出台了诸如节约能源法、民用建筑节能管理规定、节能减排综合性工作方案、“十一五”规划乃至2010、2020年的节能目标、发布了节能设计标准、限期执行的文件及监管措施等，从而为建筑节能奠定了政策基础。我省也已发布了《河北省居住建筑节能设计标准（65％）》，并于今年五月一日起在实施。

执行65％的节能设计标准，对降低建筑能耗具有重大意义。据有关资料显示，在石家庄及其类似气候区，执行50％节能设计标准的建筑物冬季供暖的设计能耗在45W/㎡，执行65％节能设计标准为32W/㎡，分别折合标煤11～12㎏/㎡和8～9㎏/㎡。近几年来，我省每年的城市住宅竣工面积均在2100万平方米～2300万平方米，如果都能执行65％节能设计标准可节标煤约6.3～6.9万吨。

二是要积极开发和推广应用节能技术和产品。要执行65％节能标准，就必须有先进的节能技术和产品作保障。节能技术和产品主要包括建筑物围护结构和室内供暖、供冷节能技术和节能产品两大类。目前，我国在建筑物围护结构节能技术和产品的开发和推广应用方面已经取得了较好的业绩，而在室内供暖、供冷技术（包括节约传统能源的技术和利用可再生能源的技术）和产品的开发推广应用方面才刚刚起步。因此，大力推广应用室内供暖、供冷新技术、新产品已成为执行65％节能设计标准，完成节能降耗规划指标的当务之急。

地板采暖是我国近几年来室内供暖、供冷技术发展的新趋势，是建设部第218号公告《建设部推广应用和限制禁止使用技术》中推广应用的节能技术，并已在同年发布、实施了JGJ142－2004《地面辐射供暖技术规程》行业标准。目前，我国北方地区多数省、市的应用率都达到了50％～70％。我省2006年有1000～1200万平方米的住宅竣工面积采用了地板采暖。

地板采暖是把耐热管材或发热电缆埋设在地板内，以低温热水或电热能加热地板，再通过地板以辐射为主的方式加热室内空间的技术。辐射供暖方式与对流供暖方式相比节约能源约10～30％。地板采暖节能效果及其主要技术、经济和环保优势体现在以下几个方面：

一、节能效果

1、地板采暖的辐射传热方式比对流方式加热室内空间可降低热损耗，提高热效率。

2、对流传热导致室内空间上部温度高而下部温度低。与此相反，辐射传热是下部温度高而顶部温度低，因此减少了人体高度以上空间的无效热供给。

3、地板采暖给人以脚暖头凉的感觉，这种感觉与对流传热形成的头热脚凉的感觉相比，人体的舒适感受度会低1℃～3℃。因此，地板采暖室内16℃即可达到对流采暖18℃的人体舒适度效果。有关技术资料显示，如室内温度降低1℃，可节能近10％。

4、利用水源热泵或地源热泵进行地板供暖、供冷，每平方米装机电量不大于15w/㎡，比空调低30～50w/㎡，可有效缓解夏季供电紧张状况。

5、由于人体对温度的感受度不同及在室内活动的时间长短不同，因此地板供暖、供冷的自动调节功能，人为控制的方便性也能产生相应的节能效果。

6、由于地板本身是热辐射面，因此减少了围护结构近五分之一的冷面吸热耗能。

二、技术优势

由于地板采暖的介质温度要求在60℃～30℃，比散热器规定的高温热水低35℃～65℃，因此既具有可以利用城市集中供热，又独具可以利用可再生能源达到供暖、供冷的技术优势。

1、利用城市集中供热的低温热水地板采暖技术已经得到推广应用，占到目前各种地暖技术应用总量的90％。这种技术的优点主要是只需将集中供热管网终端明装的散热器改为暗装在地板内的耐热管材就行了，其技术含量不高，施工简便，成本低，可实现分户计量，舒适性好，节能效果明显。城市集中供热是建设部明确的发展方向，因此在今后多年中这种地板采暖仍将占城市住宅供暖的主导地位。其不足是没有改变以消耗大量煤、水资源为代价的传统供暖模式。

2 、独具利用可再生能源替代传统能源实现冷暖双供

可利用再生能源已经受到国务院和有关部委的高度重视，并列为国务院节能减排综合性工作方案中加快实施十大重点节能工程之一。目前，可利用再生能源进行供暖、供冷的技术，主要是利用地下常温水的水源热泵技术和利用土壤热的地源热泵技术。

水源热泵技术是在冬季把地下水的大部分热量置换到供暖用的低温热水后，再将水回灌入地下及夏季用地下水在地板中循环降低室内温度的技术；地源热泵技术是在冬天把土壤中的热量提取出来用于室内供暖，夏季则把室内的热量带到地下达到制冷目的的技术。

近几年来，上述技术在北京、沈阳等市得到了推广应用，2006年的应用面积都在1300万平方米以上，节能减排效果十分明显。今年2～4月，中央电视台晚间新闻曾3次报道了北京、沈阳市推广应用上述技术取得明显今年减排效果的事迹。我省石家庄、保定、邯郸、邢台等市的新建住宅小区也有应用，冷、热双供效果良好。据项目论证书和投入使用一年后的评价报告显示，其运行费用冬季供暖期为16元/平方米，夏季供冷（含除湿）费用每月平均2元/平方米，其电热转换率为1：3.5～4.6，运行费用比风冷空调低40％。

我省河北金大地能源科技有限公司研发成功并获得国家专利的“3D”地能地板冷暖空调系统，可以实现“一机三供”（供热、供冷和供生活热水）。该公司于2005年在晋州市滨河小区4.5万平方米住宅中采用了该项新技术取得了非常好的取暖效果和社会经济效益。室内温度保持在20℃左右，每平方米采暖费仅为11.5元，与传统的锅炉供热相比节能20～50％，与传统的冷水机组供冷相比节能10～30％。

3、电热源地暖

电热源地暖技术主要是指把发热电缆（包括其它电热装置）埋设在地板内，通过电热转换加热室内空间，达到冬季采暖目的的技术。目前，我省已有石家庄市和保定市的个别小区或别墅采用。其特点是电热转换率不低于97％，可实现温度自动控制，节能、环保效果明显。但由于我省绝大多数设区市还没有实行低谷电价政策，因此目前大面积推行难度较大，但是随着我省电力事业的发展，其发展前景大好。

三、经济优势。

1、由于地板采暖不像散热器明装占用室内空间，因此可增加有效使用面积2％。2006年，我省有约1200万平方米的住宅采用了地板采暖，即增加了24万平方米的有效使用面积。

2、利用可再生能源的地板供暖、供冷，不但不再消耗煤炭资源，还可以大幅度降低运行费用。以石家庄地区为例，利用地源热泵系统供暖、供冷的年费用为15～20元/平方米，比使用集中供热加分体空调的年费用低约1/3，夏季消耗的电能为分体空调的1/4。

3、采用电热地暖可以不再使用宝贵的水资源。河北省是水资源紧缺的省份，石家庄市年可利用水资源约22亿立方米，而需要量为30～34亿立方米，缺口在8～12亿立方米，是全国35个最缺水的大城市之一，如果推广应用电热地暖不但可节约大量的水资源，还可以平衡供用电负荷，实现室温自动调节和提高居民自我节能意识，促进人居环境质量和有利于社会和谐等诸多优点。

四、环保效益

地板采暖和地板供暖、供冷具有良好的环保效益。其中，利用可再生能源的地板供暖、供冷和电热地暖其热介质都是洁净能源，因此对大气和环境不会造成任何污染；采用城市集中供热的地板采暖虽然不能有助于燃煤造成的污染物排放，但其辐射传热方式比对流传热可减少室内浮尘，改善室内空气质量，有利人身健康。

在贯彻落实国家建筑节能政策方面，我省有关行政主管部门已经做了大量有效的工作，并取得了明显的效果。为了进一步做好建筑节能工作，现仅就供暖、供冷的节能提出以下几点建议。

一、从认识上应明确建筑节能具有减少能源浪费和降低能源供给的双重意义及建筑节能的重点是围护结构和供暖、供冷的节能。因此抓围护结构的节能和抓供暖、供冷的节能应两手都要硬。鉴于后者的起步时间尚短，因此应作为今后工作的侧重点。

二、重视建筑物室内温度调节适宜利用低品位能源替代传统能源及地板供暖、供冷技术在节能、技术、经济、环保方面的优势，大力抓好可再生能源的利用。目前，我省在这方面的工作已经起步，且已有保定、承德、秦皇岛、邢台等市组织实施了太阳能光电、光热工程及打造太阳能建筑城等试点项目，但是还未见到针对利用可再生能源和推广应用地板采暖技术的具体政策、规划和措施。建议学习北京和沈阳市出台了《关于发展热泵系统的指导意见》等经验，在继续推广应用利用城市集中供热的地板采暖技术的基础上，制定我省利用可再生能源的鼓励和优惠政策，大力推广利用可再生能源的地板供暖、供冷技术在新建民用建筑、公共建筑和既有住宅节能改造工程中的应用。

联系方式：北京华军盛世冷暖节能科技有限公司

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产品特点：PHNIX风冷冷热水机组——直热三联供系列，不仅满足空调制冷、制热需求，同时还能满足生活热水需求；采用人性化设计机组共有：制冷、制热、热水、制冷+热水、制热+热水五种运行模式，能充分满足不同时期空调、热水需求； 直热三联供系列运行制冷+热水模式时，在制冷时需向外界排放的热量用来加热生活用热水，冷量与热量充分有效利用，综合能效比高达7.0以上；初投资低：一套系统完全解决空调与热水问题，节省热水设备投入，相比传统空调与热水两套系统投资节省大量费用；运行费低：运行制冷+加热水模式时，所得热水完全免费，全年空调与热水综合费用远比，单独的空调与热水器低20%以上；采用接合美国技术，具有自主知识产权S&C 高效换热器，高效换热器集板式换热器、壳管换热器、套管换热器所有优点，克服这些换热器缺点，同时该换热器还具有较强的自动除垢能力，提高了机组稳定与安全；采用新一代触摸屏多功能控制器，具有自主控温、无级水位控制与智能化霜功能；可实现冷水进入机组出来的水就能直接达到设定水温，与有霜除霜，无霜不除的效果；

本文以北京郊区的某新农村住宅建设为研究对象，给出了利用太阳能供生活热水的方案。并利用Retscreen软件分别对所给出的方案进行了模拟和分析，在上述分析的基础上将太阳能与农村传统使用的房间空调器+燃煤锅炉+电热水器系统进行了经济和节能比较。分析结果表明，在所研究对象条件下，从节能和全寿命费用角度综合来看，采用太阳能供建筑生活热水和采暖是推荐实施的方案。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。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户数(户) 面积(m2) 总人数(人) 最高日用水量(m3) 采暖负荷（W） 供冷负荷（W） 平均日用水量(m3) 设计小时耗热量（kW） 1375 134118 4748 356.10 5032945 8184585 178.05 2708.29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。（5）考虑到回迁楼位于市郊，采暖负荷热指标按照35W/m2选取，略高于北京市节能设计标准推荐的最高采暖设计热负荷指标32W/m2。（6）根据经验，住宅空调负荷指标按照60W/m2选取。通过以上方式估算出的生活热水和空调采暖负荷将作为以下系统方案规划和经济分析的基础。3 方案分析在本项目中，太阳能可以通过以下两种形式来应用：（1）太阳能系统仅供应建筑生活热水。太阳能系统与负责空调采暖地源热泵系统完全独立，与辅助能源一起负责建筑生活热水的供应。太阳能集热系统集热器面积按照生活热水平均日用水量和60%的太阳能贡献率来设置。（2）太阳能系统可同时供应生活热水和采暖。通过优化控制太阳能系统在生活热水和建筑采暖功能之间的转换，尽可能增加太阳能的利用。在本工程中，当仅考虑在建筑南向坡屋面布置太阳集热器时，满布太阳集热器也不能满足供热能耗要求，本着尽量利用太阳能的原则，在南向坡屋面满布太阳集热器。由于项目所在地地下水缺乏，也无适当的地表水可资利用，地源热泵系统采用地埋管系统。经地质勘探，当地覆土25米以下为厚厚的铁矿岩，垂直埋管困难；且项目所在地有大面积的绿化带可用，因此地源热泵系统选用水平式地埋管系统。空调采暖系统末端采用常规的风机盘管系统，地源热泵机组采用水－水机组，管路系统采用两管制，太阳能和地源热泵综合利用系统生成的冷热水通过循环泵送入风机盘管中进行空调采暖。生活热水系统采用传统集中供热水系统，只不过热源优先使用太阳能而已。按太阳能应用方式的不同，作者拟定了以下三种系统作为主要研究对象：（1）系统1：太阳能仅供建筑生活热水，电辅助加热；水平式地埋管系统空调采暖太阳能系统仅供应建筑生活热水表2 太阳能系统仅供应建筑生活热水时系统选型与模拟结果 太阳能保证率f=60％集热器数量 集热器面积 m2 年水泵耗电量 MWh 全年太阳能得热量 MWh 贮热水箱容积m3 有效贮热容积m3 设计小时耗热量kW 辅助热源用电加热 辅助热源用地埋管 辅助热源功率kW 盘管长度m 1756 3512 32.48 1734.36 210.72 70.2 2708.29 1932.24 45195 323.8 40676 814.07 年耗电量MWh 所需地表面积m2 地热提供热量MWh 1756 3512 32.48 1734.36 210.72 70.2 2708.29 1932.24 45195 323.8 40676 814.07表2给出了太阳能系统仅供应建筑生活热水时通过Retscreen软件模拟得出的各楼太阳能系统的选型和运行结果。在模拟过程中，系统太阳能保证率取为60％，太阳能集热系统采用单水箱间接式系统，供水温度50℃。从模拟结果中可以看出，如果采用地源热泵作为系统辅助热源，地热能和太阳能这两项可再生能源在生活热水系统中的贡献率将达到88.73%，该生活热水供应系统全年能效比高达8.15。即使采用电辅助加热，系统全年能效比也可高达2.52。