各種采暖系統(tǒng)對比介紹

0前言 　　隨著地下礦物質(zhì)能源日益匱乏，以及采暖對空氣污染愈加嚴重，新能源逐漸被人們重視，太陽能采暖是政府鼓勵推廣多年的加熱系統(tǒng)，但由于太陽能光照保證率低，必須與其他輔助熱源結(jié)合使用。 　　1常規(guī)采暖系統(tǒng)優(yōu)、劣勢介紹 　　冬季采暖，無論采用什么形式的加熱設(shè)備，室內(nèi)末端最理想的還是地板低溫輻射采暖，其強大的蓄熱性是太陽能采暖的理想末端。 　　目前可享受政府財政補貼，綠色環(huán)保的幾種采暖方式： 　　1.電輔助太陽能采暖系統(tǒng) 　　優(yōu)勢：為了充分利用太陽能，達到最佳節(jié)能效果，盡量減少電輔助啟動時間，太陽能采暖系統(tǒng)盡最大努力多鋪設(shè)太陽能集熱面積，但大多現(xiàn)場不具備鋪設(shè)太多的太陽能集熱器，一般采暖面積與太陽能集熱器面積比例都不會超過1:0.8。在光照理想的氣候條件下，太陽能可以達到預(yù)期采暖效果，因只有集熱器循環(huán)水泵間歇運行與室內(nèi)循環(huán)水泵運行功耗，所以運行費用非常低。 　　劣勢：雨雪或光照不理想的天氣，必須啟動電加熱輔助功能，運行費用會大幅度提高。 　　2.空氣源熱泵輔助太陽能采暖系統(tǒng) 　　優(yōu)勢：空氣源熱泵輔助太陽能是目前相對理想的采暖方式，太陽能加熱能力不足時，空氣源熱泵自動補充，保證室內(nèi)采暖溫度。運行費用較電輔助太陽能系統(tǒng)節(jié)能約20%。劣勢：空氣源熱泵在寒冷地區(qū)冬季運行效率不高，低溫型熱泵在-10℃室外環(huán)境溫度下運行，COP值一般<2.2。 　　3.空氣源熱泵采暖系統(tǒng) 　　優(yōu)勢：幾乎不受天氣影響，投資小，施工快。全國已有很多成功案例，北京地區(qū)節(jié)能建筑，每個采暖季低于22元/m2。 　　劣勢：低溫環(huán)境運行效率低，特別在晚上最冷時間段，環(huán)境溫度低于-10℃時，再加上反向化霜耗能，低溫工況效率低于200%?？諝庠礋岜肅OP值如圖1所示。 　　4.水（地）源熱泵采暖系統(tǒng) 　　優(yōu)勢：水（地）源熱泵采暖系統(tǒng)是政府近年剛列入財政補貼范圍的項目，其節(jié)能效果相對理想，COP值一般躍4.0，由于地下熱源比較穩(wěn)定，熱源溫度一般為當(dāng)?shù)厮募镜钠骄鶞囟?，所以熱泵機組運行穩(wěn)定，故障率很低。 　　劣勢：地源熱泵系統(tǒng)問題主要出現(xiàn)在地下?lián)Q熱系統(tǒng)，地下抽水式換熱系統(tǒng)，一是水利部門管理比較嚴格，二是地下?lián)Q熱井隱患比較多。地埋管式換熱系統(tǒng)回避了抽水式換熱系統(tǒng)的問題，但需要大量增加鉆井?dāng)?shù)量來提取更多地下土壤熱量，與其他采暖設(shè)備相比，增加投資約為整套系統(tǒng)的三分之一。 　　2太陽能+雙源熱泵（即空氣源熱泵與地源熱泵合為一體）系統(tǒng) 　　2.1太陽能+雙源熱泵運行原理 　　雙源熱泵（如圖2所示）具有兩種運行模式：空氣源運行模式、水源運行模式。北方冬季晝夜溫差較大，白天室外溫度一般在0℃左右，空氣源熱泵可以高效運行（COP值平均可以達到2.8以上），室內(nèi)供暖完全依靠空氣源熱泵。夜間室外環(huán)境溫度逐漸降至約-10℃（COP值低于2.2以下）?？諝庠礋岜眠\行效率相對較低時，自動轉(zhuǎn)換水源熱泵運行模式，水源熱泵運行熱源來自白天太陽能集熱器儲存的熱水（蓄熱水箱可用溫度5℃—50℃）。100m2建筑配至少60m2太陽能集熱面積），來滿足室內(nèi)溫度要求。 　　白天陽光充沛的天氣下室內(nèi)溫度可以滿足要求，一旦遇到雨雪天或光照不好的時候，完全依靠輔助設(shè)備加熱采暖，一般輔助加熱設(shè)備能耗很大。夏季，熱量嚴重過剩，致使水溫過高，造成管道及集熱管內(nèi)結(jié)垢嚴重，影響冬季使用。 　　雙源熱泵是空氣源熱泵與水源熱泵完美結(jié)合，（其中太陽能系統(tǒng)替代地源熱泵系統(tǒng)的地下鉆井換熱系統(tǒng)）優(yōu)點：最大限度發(fā)揮太陽能集熱系統(tǒng)，又充分體現(xiàn)熱泵的節(jié)能優(yōu)勢，也是山區(qū)能實現(xiàn)地源熱泵采暖的理想選擇。 　　以100m2節(jié)能建筑為例：墻體厚度240mm，圍護結(jié)構(gòu)做60mm保溫處理，門窗為中空塑鋼材質(zhì)。 　　建筑能耗為8000W 　　太陽能系統(tǒng)選配：太陽能系統(tǒng)冬季蓄水最高溫度50℃。水源熱泵利用最低水溫度3℃，可用溫差45℃。 　　晚間室內(nèi)需要熱能102400W 　　蓄熱水箱容水量約1956L 　　冬季太陽能集熱面積34m2 　　2.2雙源熱泵運行模式 　　雙源熱泵有三種運行模式： 　　1.時間允許自動識別模式：每天上午8:00自動轉(zhuǎn)換空氣源模式運行，到下午5：00系統(tǒng)自動檢測熱源（太陽能蓄熱水箱）溫度，如水源溫度達不到5℃以上，自動回到空氣源運行模式，保證室內(nèi)供暖溫度不受影響。 　　2.手動運行模式1：手動切換到空氣源運行模式，系統(tǒng)將按空氣源模式運行。 　　3.手動運行模式2：手動切換到水源運行模式，系統(tǒng)將按水源模式運行。 　　在白天空氣源運行效率相對較高時為室內(nèi)供熱，同時太陽能聚熱把熱能儲存在水箱內(nèi)。 　　在夜晚熱泵自動切換到水源模式運行，提取太陽能蓄熱水箱溫度來為室內(nèi)供暖。 　　傳統(tǒng)太陽能采暖系統(tǒng)蓄熱水箱溫度只能利用溫度差32℃-50℃（結(jié)合室內(nèi)低溫地板輻射采暖）。而熱泵可以利用溫度差5℃-50℃。 　　一般雙源熱泵工作在自動模式：冬季白天上午8:00分開始啟動空氣源模式，該時間段空氣源熱泵較之夜晚運行效率較高，結(jié)合地板輻射采暖給室內(nèi)供暖。同時太陽能集熱器吸收太陽能儲存在蓄熱水箱內(nèi)，以備夜晚熱泵運行提供熱源。下午17：00分太陽能沒有光照，停止吸熱，這時蓄熱水箱已儲存足夠熱量。同時熱泵停止空氣源熱泵模式，自動轉(zhuǎn)換水源熱泵模式，依靠吸收白天太陽能所儲存在蓄熱水箱熱能，繼續(xù)結(jié)合地板輻射向室內(nèi)供暖。 　　白天空氣源熱泵采暖模式運行時：空氣源風(fēng)冷式蒸發(fā)器的K1電磁閥打開（S1、S2關(guān)閉）介質(zhì)吸收空氣中的熱能氣化，通過四通閥，經(jīng)壓縮機加壓升溫，經(jīng)過四通閥，排到板式冷凝器，向循環(huán)水放熱供暖，介質(zhì)冷凝變成液體，經(jīng)儲液罐、過濾器、膨脹閥，K1電磁閥打開，向蒸發(fā)器供液，介質(zhì)再次吸熱蒸發(fā)。 　　夜晚水源熱泵采暖模式運行時：板式蒸發(fā)器的S1電磁閥打開（K1、K2關(guān)閉）介質(zhì)吸收蓄熱水箱中的熱能氣化，通過四通閥，經(jīng)壓縮機加壓升溫，經(jīng)過四通閥，排到板式冷凝器，向循環(huán)水放熱供暖，介質(zhì)冷凝變成液體，經(jīng)儲液罐、過濾器、膨脹閥、S2電磁閥向蒸發(fā)器供液，介質(zhì)再次吸熱蒸發(fā)。 　　2.3雙源安裝運行（如圖3所示） 　?。ㄌ炱招履茉纯萍加邢薰緞⑽膽c）