太陽能熱泵分布式采暖系統技術

一、技術名稱

太陽能熱泵分布式采暖系統技術。

二、技術類別

減碳技術。

三、所屬領域及適用范圍

建筑行業供暖系統。

四、該技術應用現狀及產業化情況

據統計，全國供熱采暖耗能全年約為1.3億tce，是建筑能源消耗較高的領域。太陽能熱泵分布式中央采暖系統技術把常規的供熱系統與太陽能利用相結合，具有較好的節能減排效果。目前已在全國實施10余個太陽能采暖項目，分布在山西、河北、內蒙古、天津、湖北、山東等省市，累計采暖面積達30萬m2，替代傳統集中供暖比例不到1%，具有較大的市場推廣潛力。

五、技術內容

1.技術原理

采用太陽能集熱器把太陽能轉化成熱能并傳遞給導熱介質，通過導熱介質的循環將熱量輸送到吸收式空氣源熱泵機組，作為驅動力使機組運轉，產生供暖及生活所需熱水。當太陽能可以滿足系統正常運行但無富余時，通過熱水循環泵將熱水輸送至末端，循環運行，滿足房間供暖及生活熱水需求；太陽能有富余時，導熱介質進入蓄熱器進行儲熱。在晚上或陽光不足時，可使用蓄熱器釋放的熱量來驅動機組工作，滿足供暖需求。當連續陰雨天氣，太陽能集熱器系統不能滿足要求時，由熱力補償裝置提供熱能驅動熱泵機組，以達到正常供暖需求。

2.關鍵技術

（1）太陽能中高溫集熱技術。通過采用高精度數控設備，保證了集熱器的聚光精度和機架穩定；開發了自動控制軟件，實現了集熱器實時跟蹤太陽運行；

（2）相變蓄能技術。采用220℃相變熔融鹽，相變焓≥290kJ/kg，其傳熱特性和流體力學特性達到最優，也保證了蓄能器合適的體積；

（3）吸收式空氣源熱泵技術。優化了吸收器的結構，提高了吸收式空氣源熱泵的換熱效率。

3.工藝流程

太陽能熱泵分布式采暖系統技術流程見圖1。

六、主要技術指標

（1）吸收式空氣源熱泵機組COP系數為2.2；

（2）中高溫集熱器采用單軸跟蹤，跟蹤精度≤0.1°，光熱轉化效率≥65%，工作介質溫度最高可達280℃；

（3）中高溫蓄能器采用相變蓄能，相變溫度點180℃，相變焓≥290 kJ/kg；

（4）無太陽能工作時系統COP為2.2，全太陽能工作時系統COP為 16。

七、技術鑒定情況

該技術于2010年獲得國家能源科技進步獎，2010年通過了山東省科技廳科技成果鑒定。目前已獲得19項太陽能熱泵系統相關領域的實用新型專利。

八、典型用戶及投資效益

典型用戶：薊縣水務局、山西武警總隊等。

典型案例1：薊縣水務局采暖工程

圖1 太陽能熱泵分布式采暖系統技術流程圖

建設規模：5400 m2辦公樓采暖。項目建設條件：針對新建或改造樓體，工程承載滿足集熱器的承載（≥80 kg/m2）。主要建設內容：薊縣水務局第四自來水廠辦公樓及附樓（建筑面積5400 m2），太陽能熱泵分布式采暖項目的安裝調試。主要設備為太陽能中高溫集熱器、中高溫蓄能器、吸收式空氣源熱泵機組等。項目投資額162萬元，建設期5個月。年減排CO2量252t，年經濟效益為13.5萬元，投資回收期約6年。CO2減排成本為500～700 元/t。

典型案例2：山西武警總隊采暖工程

建設規模：3800 m2辦公樓和職工食堂采暖工程。項目建設條件：針對新建或改造樓體，工程承載滿足集熱器的承載（≥80 kg/m2）。主要建設內容：山西武警總隊辦公樓附樓，太陽能熱泵分布式中央采暖項目的安裝調試。主要設備為太陽能中高溫集熱器、中高溫蓄能器、吸收式空氣源熱泵機組等。項目投資額114萬元，建設期5個月。年減排CO2量178t，年經濟效益為9.5萬元，投資回收期約7年。CO2減排成本為500～700元/t。

九、推廣前景和減排潛力

除我國北方大多數城鎮外，南方部分有條件的城市也將逐步實現冬季供暖，而采用新能源的分布式供暖系統將有力地緩解我國建筑能耗增長過快的勢頭。同時，可改善因供暖引起的環境問題。預計未來五年，該技術在全國建筑行業可推廣約1%，實現的年減排CO2能力為300萬t。