1、太阳能采暖方案 方案编号 2011-030西安地区采用太阳能供暖技术方案编制单位：北京国运光科科技有限公司 技术支持：清华大学基础工业训练中心太阳能课题组编制时间：2011年3月28日一、新能源供热采暖空调的趋势1、节能减排和环境保护的宏观国策为了应对气候变化和承担国际责任，国务院发布了“十一五”节能减排规划。在规划中将绿色环保、节能减排列为我国国民经济可持续发展的重要国策。据有关资料报道，我国人均一次能源消费量相当于美国的118，我国是世界第二大能源消费国。我国的能源消费是以煤为主，煤的消费占一次能源消费的63.6，由于煤的效率不高且洁净利用难度大，使用过程中已对人类的生存环境造成严重污染。
2、另一方面，我国人均能源资源严重不足，人均石油储量不到世界平均水平的110，人均煤炭储量仅为世界平均值的12。2010年预计，我国石油供需缺口 1亿吨，天然气缺口 400亿立方米。因此，开发利用洁净可再生能源已成为我国政府最紧迫的任务。青岛高功自动化有限公司是我国从事节能减排高新技术产业起步较早的企业，以节能降耗、减排污染为己任，以开发利用可再生能源、造福社会为目标，在与清华大学基础工业训练中心太阳能光热应用课题组联合攻关中，在太阳能、地源能、空气能、电能和燃气能的充分利用、互补利用、结合利用三个方面的技术整合走向行业前列，为更好的发展人类环境保护事业和节约能源，稳步发展和壮大企业，走出了坚实的
3、发展道路。国家“十一五”规划中提出了“落实科学发展观，建设节约型社会”的目标。要实现节约型社会，实现单位GDP能耗降低20左右的目标，需要全社会的努力。国务院要求在“十一五”期间，新建建筑严格实施节能50%的设计标准，加快太阳能、地源能等可再生能源在建筑中的利用。鼓励利用太阳能与热泵复合供热制冷技术的应用。为了加快可再生能源建筑应用，优先支持技术先进且节能效果显著的可再生能源建筑应用示范项目，国务院开展了可再生能源示范项目的申报和国家资金的扶持或补贴工作。尤其对于广大农村，给予了建设低投入、高产出，低消耗、少排放，能循环、可持续国民经济体系和资源节约型、环境友好型社会的重要举措、政策和扶持力度
4、。2、建设部财建2009306号文件扶持政策随着我国城镇化进程不断加快和居民生活水平的提高，城乡与农村地区建筑用能迅速增加，尤其北方地区农村建筑采暖以生物质能源为主的模式，正逐渐被以煤炭等化石能源为主的模式所替代，农村建筑节能和污染减排形势日趋严峻。我国城乡与农村地区太阳能、地源能等可再生能源资源丰富，具备良好的建筑应用条件，建筑节能潜力巨大。我国城乡和广大农村地区的太阳能、浅层地能等可再生能源资源丰富、应用条件优越、发展空间巨大。为加快推进城乡与农村地区可再生能源建筑应用，建设部发布了2009305号和2009306号文件，以有力地推进可再生能源资源的应用。文件要求，要因地制宜确定城乡与农村
5、地区可再生能源建筑应用的重点领域。要求结合当地自然资源条件、客观实际需要、经济社会条件，因地制宜地确定推广应用重点。实施浅层地能与太阳能供热采暖工程，利用浅层地能热泵等技术解决供热采暖需求。文件提出，为积极稳妥地推进可再生能源在农村地区的推广应用，今后2年内新增可再生能源建筑应用面积原则上不低于30万。对于辖区人口较少、规模较小的县，可适当降低可再生能源建筑应用面积要求。县级财政、住房和城乡建设主管部门编写本地区城乡与农村可再生能源应用申报材料，逐级上报至财政部、住房和城乡建设部。文件规定，中央财政对城乡和农村地区可再生能源建筑应用予以适当资金支持。地源热泵技术应用按建筑面积60元/平方米补贴
6、，一体化太阳能热利用按建筑面积15元/平方米补贴，以分户为单位的太阳能浴室、太阳能房等按新增投入的60%予以补助。每个示范县补助资金总额最高不超过1800万元。补助资金由中央财政一次性拨付到省，由省级财政按规定拨付到示范县，示范县负责将补助资金落实到具体项目。3、供热采暖制冷空调的方式及其比较目前，国内外供热采暖采用的主要方式是热水为热媒介质循环传热的实现供热采暖的方式。用于供热采暖的热水设备可以归结为燃烧型和非燃烧型两大类，其中：燃烧型热水设备包括燃煤锅炉、燃气锅炉、燃油锅炉、生物质燃料锅炉，非燃烧型热水设备包括电热锅炉、地源热泵、水源热泵、空气源热泵、太阳能空气源双效热泵、太阳能光热系统等
7、。其中具备既节能又低碳的环保型设备为非燃烧型设备。国内外制冷空调设备分为单效型和复合型。单效型指蒸发型氟利昂制冷空调或吸收型溴化锂制冷空调机组。复合型指热泵热水供热采暖与冷水空调机组。各类供热采暖的热水设备从建设投资、运行成本、维护成本与换能热量构成的能效比，以及排碳量与换能热量构成的低碳比两个方面比较，太阳能空气源双效热泵系统、太阳能空气源地下水源三效热泵系统耗能量最低、低碳比最高，是未来供热采暖制冷空调的发展方向。燃烧型供热采暖与单效型制冷空调将逐渐淡出工程应用。二、新能源供热采暖空调应用技术新能源指区别于传统的煤、油、天然气等化石能源之外的，在新技术基础上系统地开发利用的可再生能源，如核
8、能、太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能、氢能等。近几年，国内外的室内空调技术正以新能源应用发生着革命性的变化。（一）新能源技术之一 太阳能与太阳能供热采暖的应用1、太阳光热资源与应用太阳能是取之不尽、用之不竭的再生能源。1891年美国马里兰州的肯普发明了世界第一台太阳能热水器，1895年美国加州的亚伯萨迪纳创办了世界第一个太阳能热水器公司，太阳能光热设备的产品化至今有100多年。上世纪七八十年代欧洲一些国家和亚洲的日本开始利用太阳能与辅助热源互补采暖供热（即：Solar Combisystem）。当今如德国、比利时、挪威等国家太阳能光热互补供热采暖是国际上发展最好的。德国每百人拥有3.6太
9、阳能集热面积，比利时太阳能采暖占总采暖量的60%。本世纪以来太阳能利用在世界各国迅猛发展。我国是太阳能光热利用大国，太阳能集热面积达870万，占世界集热面积的90%。我国2009年颁布了GB 50495太阳能采暖供热工程技术规范，从技术与质量角度完善了我国太阳能供热采暖的机制。我公司与清华阳光基础训练中心太阳能光热应用课题组合作，借鉴发达国际的先进经验与模式，开发了太阳能与电热互补、太阳能空气源双效热泵、太阳能与燃气互补、太阳能与生物质热源供热采暖系统，形成了完善的太阳能与多热源互补的供热采暖技术体系。从我国太阳能资源分布地图可见，我国是太阳能光热资源丰富的国家，占50%左右的国土面积年日照达
10、到3000h以上，太阳能年辐射量达到5400MJ/以上，相当于800KWh有效热当量。从图上可见，西藏、新疆、内蒙古、宁夏、青海、甘肃、陕北、山西、河北以及川西南、滇西南等北部、西部、西南部和华北等地是太阳能供暖的良好地区。这些地区采暖期平均太阳能日照时数8小时左右，藏北达到10小时以上。按冬至前后太阳能辐照强度，我国北方地区每太阳能有效集热面积每天可获得有效热量10MJ以上，相当于2KW有效电热的热量。以采暖期150200天，房间温度18、每升高（降低）1增加（减少）17%热能、保温性建筑与非保温性建筑节能效果相差65%等工况综合分析，每太阳能集热面积可驱动4-12建筑面积供暖。按采暖期平均
11、耗煤35Kg/（建筑面积），每太阳能集热面积每采暖期可以减少20公斤以上CO2排放。太阳能具有普遍、巨大、长久、无害、可再生，以及勿须开采、运输，可直接开发利用的优点。我国太阳能辐照强度区域分布表：等级太阳能资源年日照累计时数（h）水平面上年太阳能辐照量（MJ/.a）地 区太阳能保证率资源丰富地区320033006700宁夏北、甘肃南、新疆东南、青海西、西藏西60%80%资源较富地区3000320054006700冀西北、京、津、晋北、内蒙、宁夏南、甘肃东、青海东、西藏南、新疆南50%60%资源一般地区2200300050005400鲁、豫、冀东南、晋南、新疆北、吉林、辽宁、云南、陕北、甘东南
12、、粤南40%50%1400220042005000湘、桂、赣、江、浙、沪、皖、鄂、闽北、粤北、陕南、黑龙江资源贫乏地区100014004L/min、出水温度70、加热体温度80、室内温度40、本机温度QLQ，并恒大于1。由原理示意图还可见，热泵具有双向功能，即：通过蒸发器从低温热源吸收热量、冷凝器释放热量的叫做热泵；反之，通过蒸发器释放热量、冷凝器得到冷量的即成为冷泵。热泵制热使环境温度提高，冷泵制冷使环境温度降低，即：一泵两用。热泵是国际化新能源发展结果 1912年瑞士人成功安装了以河水取热的世界第一个水源热泵供热采暖系统，制热系数为200%。1931年美国人在爱迪生大厦成功安装了1050k
13、W大功率水源热泵供热系统，制热系数接近250%。上世纪40年代以后热泵技术迅猛发展，地源热泵、水源热泵、海洋热泵、空气源热泵等在商用建筑、工业建筑、住宅中得到广泛的应用。1957年美国政府决定使用热泵替代燃气供热，到60年代初期全美达到8万台大型热泵的应用，到上世纪末达到1000万台。我国热泵应用近几年得到大力发展。我公司于2004年开发成功太阳能热泵，2008年开发成功太阳能空气源双效热泵，2009年产业化用于采暖和制冷空调，2009年获得中国发明专利。太阳能与热泵的结合既提高了太阳能与热泵的效率，又降低了太阳能集热设备与热泵设备的配置和整体造价。热泵是唯一的热能节能设备 热泵可以低温制热，
14、也可以高温制热。热泵的运行成本相当于电热的1/4，燃气或燃油的1/31/2。以温升40为准，热泵生产1T热水耗电13.3度，电热则要耗电49度。热泵的寿命15年以上。以加热1吨水为例，自来水温15，加热至55，需要40000kcal热量，不同的常规热源加热的费用比较如下：电热水器：40000kcal 817 kcal/kwh = 49.0kwh0.54元/kwh = 26.46元液 化 气：40000kcal7560 kcal/kg = 5.3kg 6.00元/kg = 31.80元天 然 气：40000kcal6450 kcal/m3 = 6.2 m3 2.20元/m3 = 13.64元管道
15、煤气：40000kcal2660 kcal/m3 = 15.0m3 0.90元/m3 = 13.50元柴油锅炉：40000kcal8670 kcal/kg = 4.6kg 6.60元/kg = 30.36元煤 ： 40000kcal2752 kcal/kg = 14.5kg 0.80元/kg = 11.60元热 泵： 40000kcal3010 kcal/kwh = 13.3kwh0.54元/kwh = 7.18元（上述能源价格为2010年市场价格。电价为民用电价。燃煤没有考虑环保罚款。）常见热泵的分类 热泵系统由热源、热泵机组和末端三部分组成。供热采暖（制冷空调）的热泵按工作热源的不同分为地
16、表水源热泵、地下水源热泵、土壤源热泵、空气源热泵、太阳能热泵、太阳能空气源双效热泵和太阳能空气源水源三效热泵。地源热泵 地源热泵是指利用地下资源供热制冷的热泵系统。地源热泵系统包括土壤地源热资源与地下水地源资源两部分资源利用的热泵系统，系水源热泵属性。太阳能空气源水源三效热泵 太阳能空气源水源三效热泵是以水为介质，将太阳能集热设备、空气源蒸发设备、地下水源蒸发设备组合为多热源集热端，经压缩机转换后加热同一个采暖供热端的多热源新能源节能设备。太阳能为第一热源，空气源为第二热源，地下水源为第三热源；其中太阳能贡献率达到3040%，空气源贡献率达到2030%，地下水源补热率3040%。太阳能空气源水
17、源三效热泵比单纯的太阳能集热供暖系统投资下降80%，比单纯的地源热泵系统运行成本下降30%以上。以地理位置与建筑物用途等因素的不同，按供暖（空调）的建筑面积计算，太阳能空气源水源三效热泵系统建设投资为270330元/，与燃煤或燃气锅炉系统的整体建设投资基本相当。太阳能空气源水源三效热泵的运行费用大大下降。太阳能显热和空气源潜热是免费的热源，太阳能空气源水源三效热泵每产生1KWh热量仅消耗0.30.5KWh的电能，按采暖期每建筑面积平均计算，供热采暖运行成本为817元/。太阳能空气源水源三效热泵具有复合功效，采暖期以外的作用是制冷空调。因此，太阳能空气源水源三效热泵是具有全年供热水、冬季采暖和夏
18、季制冷空调的多功能、节能、环保、低碳和低运行成本的高科技先进技术的新能源设备。2、地源资源与地下水源资源的利用地下水源热泵的取热资源是地源资源中的潜热或显热。地源资源分为地表水源、地下水源和土壤源三部分。我国冬季采暖地区是东北、北方、西北、西部和西南地区，这些地区分贝属于寒温带、寒带和严寒带。地表水源资源 除了少数地区能够在冬季从地表水源提取热量供暖外，大多数地区的地表水源冬季结冰，其取热采暖的可利用度几乎为零。所以，大多数地区利用地源资源冬季采暖取热主要依靠地下水源和土壤源，其中地下水源是主要取热资源。土壤源资源 土壤源资源指地下浅层岩土层地热资源。土壤温度一年四季相对稳定，各地5m以下土壤温度相对均衡，一般在1214，冬季比环
