太阳能地源热泵.doc

太阳能-地源热泵系统联合运行方式
摘要：本文介绍了太阳能-地源热泵联合运行系统（solar-ground source heat pump system)，一种新型节能、环保的供暖（供冷）系统，并分别对太阳能系统和地源热泵系统进行优缺点的分析，并具体探讨太阳能-地源热泵系统的联合运行方式，使初学者对本系统有一定的了解。
关键字：太阳能-地源热泵系统 联合运行 太阳能热泵 地源热泵 能源 环境
Abstract: this paper introduces the solar energy - ground source heat pump the joint operation system (solar - ground source heat pump system), a new type of energy saving, environmental protection heating (cooling) system, and each solar system and ground source heat pump system are analyzed, and the advantages and disadvantages of specific discuss solar energy - ground source heat pump system of the joint operation mode, the beginners have certain knowledge of this system.
Key words: solar energy - ground source heat pump system
integrated operation solar energy heat pump
ground source heat pump energy environment

1、 引言
在当今世界，能源和环保是人类生存和发展的两大主题。经济的飞速发展加快了地球能源的消耗，而能源在消耗的过程中对环境又造成了不可恢复的损害，人类在20世纪末提出了可持续发展这一理念。可持续发展与可再生能源及其运用密切相关。对于社会而言，达到或想实现可持续发展，由于用来加热的自然资源数量有限，同时为了减少对环境的影响，人们应该把更多的努力致力于发现可再生的可持续能源。例如通过运用太阳能、地热能、风能和水电能源来实现依靠可再生能源来实现能源的有效利用，这样不仅能源问题可被很好地解决，同时环境也能得到很好地保护[1].太阳能-地源热泵应运而生。

2、 太阳能系统与地源热泵系统的优缺点分析
太阳能是取之不尽、用之不竭的清洁能源，量大，资源非常丰富，重要的是绿色环保。 但太阳能也具有一些缺点：（1）太阳能的能流密度低。（2）太阳能具有间歇性和不可靠性。此外，太阳能是一种辐射能，具有即时性，太阳能自身不易储存，必须即时转换成其它形式能量才能利用和储存。
地源热即利用浅层地热能资源进行供热与空调，具有良好的节能与环境效益。但地源热泵系统存在土壤温度场的恢复问题，即随着地源热泵系统连续长期的运行，会从地下过多的取热或过多的散热，造成地下温度场的波动，降低机组的COP值，增加系统的能耗。
而太阳能地源热泵系统则有效的将两者结合起来，使能源利用率达到最高，环境也得到一定的保护。

3、太阳能与地源热泵系统联合运行方式
南、北两区均采用地源热泵系统、太阳能系统作为空调采暖系统的冷热源。太阳能作为辅助系统，与地源热泵联合运行时，主要有3种运行方式：
（1） 串联系统；
（2） 并联系统；
（3）混合联合方式；

1）、太阳能系统与地源热泵系统联合供热方式
太阳能与地源热泵联合供热流程图如图1所示[2]，由太阳能集热器、地热换热器、热泵机组和室内供热系统组成。

图1太阳能热泵与地源热泵联合供热系统流程图
该联合运行供热系统包含四套循环：
(a)太阳能热水循环。太阳能集热器中的水将太阳能吸收，升高到一定温度后存储在热水箱里，作为蒸发器的热源使用。
(b)地热换热器水循环。水通过在地热换热器中的循环，将地热能吸收，在蒸发器中将热量传递给制冷剂。
(c)制冷剂循环。热泵中的制冷剂在蒸发器中将太阳能和地热能吸收，将热量传递给冷凝器。
(d)室内水循环。通过水的循环将热量传递到室内，供采暖使用。经过以上四套循环系统，达到供
热目的。
（1）串联运行供热（如图2）

图2 太阳能系统与地源热泵系统串联供热方式
在此系统中，太阳能集热器采集的热量储存在蓄热水箱中，水箱中的热水通过换热，用于提升进入蒸发器人口的介质的温度，从而提供整个系统的COP值。
（2）并联供热方式（如图3）
图3太阳能系统与地源热泵系统并联供热方式
热泵机组地源侧循环水通过分水器分流后，同时进入埋管换热器和太阳能集热器，然后再汇合在一起进入热泵机组（图3）。介质的分流比例可以通过分流装置智能调节，如果日照条件较好，则增大太阳能集热器管路的流量，从而减轻地下土壤的供热负荷，保证系统在长时间运行工况下保证较好的运行效率；如果光照较弱，则可以减少甚至完全关闭太阳能集热器管路的流量，增大埋管换热器的取热量，以保证建筑热负荷的需要。

（3） 交替运行供热
此系统是将太阳能供热系统和地源热泵系统交替使用。当太阳能集热器的温度较高，可以将集热器的热量转移到地下贮存，这样即可使土壤温度场得以较快的恢复，又可提高集热效率；当太阳能供热系统不能满足建筑物需求(阴天或夜间)，则可采用地源热泵系统供热。

2） 、太阳能系统与地源热泵系统联合制冷方式

图4 太阳能系统与地源热泵系统联合制冷方式
太阳能与地源热泵联合供热制冷系统主要由以下系统构成：太阳能集热系统、吸收式制冷系统、地热换热系统、热泵机组系统和室内供热制冷系统。联合运行原理图如图4 所示。[5]
4、 结语
太阳能与地热能是两种环保无污染的清洁能源，在能源消耗极大，极度匮乏的当今以及未来，他们将很好的解决这个问题。虽然现在太阳能与地源热泵系统还不够完善，也没有得到很好的工程应用，但我相信在未来的能源大战中，它将发挥无尽的潜能！

参考文献：
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