探討太陽(yáng)能與熱泵結(jié)合系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：“十三五”我國(guó)光熱產(chǎn)業(yè)保有量目標(biāo)達(dá)8億m2，光熱產(chǎn)業(yè)首次提到國(guó)家政策的決策層面，這對(duì)光熱產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)是一個(gè)重大的機(jī)遇也是一個(gè)挑戰(zhàn)。面對(duì)越來(lái)越多的太陽(yáng)能熱水工程，客戶關(guān)注的不僅僅是工程質(zhì)量，還有設(shè)備噪聲，工程美觀度等。本文通過(guò)實(shí)例，重新定位太陽(yáng)能與熱泵結(jié)合的多能互補(bǔ)熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念及方法。 　　1工程概況 　　1.1項(xiàng)目概況 　　小區(qū)住宅太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)位于廣東省惠州市，熱水主要用于住戶日常生活用水，日總用熱水量30t。采用集中集熱、集中供熱的熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，輔助熱源為空氣源熱泵。 　　1.2氣象資料 　　惠州市地處低緯度, 北回歸線橫貫穿全市, 雨量充沛, 陽(yáng)光充足, 氣候溫和, 屬南亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)。平均年降水量1770mm，主要集中在4月份至9月份，年平均氣溫22℃，無(wú)霜期長(zhǎng)達(dá)350多天。年均日照小時(shí)數(shù)為1752h，當(dāng)?shù)匕惭b傾角平面年平均日輻照量12.70MJ/（m2·d）。 　　2光熱系統(tǒng)設(shè)計(jì) 　　2.1系統(tǒng)原理 　　晴好天氣，集熱器吸收太陽(yáng)輻射能，通過(guò)集熱循環(huán)泵與水箱中的水交換熱量，從而加熱保溫水箱中的水。當(dāng)日照不足且保溫水箱水溫低于設(shè)定溫度時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)空氣源熱泵輔助加熱，保證用水時(shí)間段內(nèi)保溫水箱中有充足的熱水供用戶使用，為保證充足水壓，系統(tǒng)采用變頻供水。 　　2.2系統(tǒng)配置說(shuō)明 　　本項(xiàng)目共配備31組雙聯(lián)排集熱器，規(guī)格為5m×3m×2m不銹鋼矩形組合水箱。 　　太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的集熱器采光面積可根據(jù)日平均用水量、用水溫度、當(dāng)?shù)厝站?yáng)輻照量、太陽(yáng)能保證率、集熱器全日集熱效率等參數(shù)計(jì)算，計(jì)算公式如下： 　　2.3輔助加熱設(shè)計(jì) 　　本項(xiàng)目輔助熱源是低功耗清潔能源空氣源熱泵，根據(jù)國(guó)家規(guī)范要求及系統(tǒng)供55℃熱水所需制熱時(shí)間不超過(guò)12h計(jì)算，以保證陰雨天的情況下都能完全滿足用戶用水需求。 　　本項(xiàng)目共選用4臺(tái)型號(hào)為SYE-SKR-10的空氣源熱泵,空氣源熱泵獨(dú)特的外牙肋管及渦旋對(duì)流設(shè)計(jì)使水和熱媒的換熱效率極高，致使機(jī)組能效比大幅度提高，且該套管換熱器對(duì)水質(zhì)要求低，避免了使用板式換熱器容易結(jié)垢等缺陷，大大提高機(jī)組使用性能及穩(wěn)定性?？諝庠礋岜萌鐖D1所示。 　　2.4美觀設(shè)計(jì) 　　太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的美觀性主要體現(xiàn)在與建筑自身的和諧統(tǒng)一。關(guān)鍵點(diǎn)是設(shè)備選型、集熱器鋪設(shè)方法、輔助加熱設(shè)備、水箱擺放位置以及管道走法。 　　本項(xiàng)目在設(shè)計(jì)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)時(shí)，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)做了充分考察調(diào)研。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，集熱器和空氣源熱泵放置在屋頂花架，水箱放置在于隱藏設(shè)備間，集熱器的布置，采用雙聯(lián)排和三聯(lián)排串、并聯(lián)，均勻整齊排列方式，集熱器布置遠(yuǎn)離花架邊緣，一方面考慮安全性，另一方面從樓下角度保證向上看屋頂?shù)拿栏小？諝庠礋岜眠x取根據(jù)建筑主體色調(diào)，選擇白色。 　　項(xiàng)目在施工時(shí)，要格外注意施工方法，采取過(guò)程控制保證整體整齊。集熱器布置如圖2所示，熱泵布置如圖3所示。 　　2.5減振降噪設(shè)計(jì) 　　太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)的振動(dòng)和噪聲主要來(lái)源于水泵和空氣源熱泵，其中空氣源熱泵噪聲最大。在考慮水泵和空氣源熱泵振動(dòng)噪聲的處理上，本項(xiàng)目主要從以下三方面著手： 　　1.設(shè)備選型 　　本項(xiàng)目在設(shè)備選型上，除考慮運(yùn)行性能和節(jié)能因素外，還著重考慮設(shè)備振動(dòng)和噪聲，比如空氣源熱泵選用興業(yè)自主研發(fā)設(shè)計(jì)的10匹機(jī)型，水泵采用德國(guó)威樂(lè)泵。 　　2.設(shè)備安裝位置 　　在設(shè)備安裝位置上，利用現(xiàn)有條件，把空氣源熱泵放置于屋頂設(shè)備間上花架旁，這與頂層住宅隔開一定的空間距離，有效減小噪聲傳播，水泵放置于設(shè)備間，設(shè)備間有隔音防護(hù)，對(duì)噪聲傳播起到一定阻隔作用。 　　3.專有技術(shù)措施 　　采用專有的雙重減振施工工藝，最大限度降低低頻振動(dòng)，對(duì)隔音要求高的系統(tǒng)，采取設(shè)置隔音罩，滿足項(xiàng)目中的高要求高標(biāo)準(zhǔn)。 　　2.6控制系統(tǒng) 　　系統(tǒng)采用PLC智能控制系統(tǒng)，性能穩(wěn)定，外設(shè)觸摸屏顯示，可自動(dòng)顯示系統(tǒng)各個(gè)部位的運(yùn)行狀況，方便用戶維護(hù)管理。 　　3經(jīng)濟(jì)效益 　　太陽(yáng)能系統(tǒng)的社會(huì)效益體現(xiàn)在減少污染物排放，主要指標(biāo)為二氧化碳、二氧化硫和粉塵減排量。 　　相比傳統(tǒng)的電加熱，本項(xiàng)目每年可節(jié)省電量434247.7kW·h，節(jié)約費(fèi)用29.5萬(wàn)元/年。本項(xiàng)目環(huán)保節(jié)能數(shù)據(jù)如表1所示。 　　4結(jié)語(yǔ) 　　為保證建筑的整體美感，最好能做到與建筑主體同步設(shè)計(jì)，如果不能同步設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)及周邊情況詳細(xì)調(diào)查，從而確定設(shè)備放置位置。在設(shè)計(jì)時(shí)，尤其是集熱器布置和管路鋪設(shè)方式，在保證工程質(zhì)量的同時(shí)，盡量做到整齊規(guī)一。值得一提的是，設(shè)計(jì)時(shí)需注意施工可行性，不能因一味考慮美觀，導(dǎo)致后期施工無(wú)法進(jìn)行。