如何證明太陽能與地源熱泵耦合技術會產生1+1>2的效果?
2022年6月21日,由中國建筑金屬結構協會組織召開的線上會議——“2022太陽能耦合地源熱泵技術交流會”上,針對供熱、供冷項目設計和施工中能夠體現技術真功夫的細節問題,學者、企業代表分別用理論和實踐經驗給出了答案,在利用清潔能源為建筑供暖供冷領域,為助力國家雙碳戰略提供了有力的戰術支撐。
耦,原指二人并肩拉著農具耕地。在為建筑供熱的應用場景中,可理解為太陽能裝置和熱泵裝置在技術上的耦合,如果只是形式上的1+1或者機械的太陽能+,太陽能穩定性、連續性差和地下溫度場不平衡的缺陷導致供熱(供冷)不可持續,太陽能裝置在非供暖季過熱問題得不到解決,熱泵持續取熱形成的冷坑越來越大,這都不叫耦合。耦合是你撐不住的時候我能扛。
耦合,不是生硬的拉郎配,而是100%的技術。
優化后地埋管是什么樣的,管群怎樣布置才更科學?
在介紹了耦合技術后,倪教授給出的結論是:蓄熱強化了取熱。與取熱工況(沒有蓄熱)相比,蓄熱-取熱工況下,單位管長取熱量平均值增加了47.8% 。地埋管換熱器的最佳運行模式是有冷熱交替需求的連續運行模式。
天津市建筑設計研究院有限公司宋晨總工給出的答案是,分情況。
結論是,無論哪種耦合方式都能對太陽能100%利用。同等太陽能得熱量,采用熱泵的系統的供熱能力大于太陽能換熱直供,但采用熱泵的系統的供熱能效小于太陽能換熱直供方式。
英豪陽光(北京)節能科技服務有限公司曹瑞堂總工以《跨季節儲熱技術在北方地區采暖應用的優勢》作為報告主題,重點剖析了以延慶區王家堡村整村供暖為代表的太陽能耦合地源熱泵的技術路線。
該系統配置了太陽能補熱系統的集熱面積2400㎡,機房配置2臺地源熱泵機組,總供熱能力1900kW、總供冷能力1886kW。地埋管采用雙U管De32,鉆孔的有效深度為100m,地埋孔數量為508個,換熱孔間距4.5m,單孔占地面積20.25㎡,布孔區占地面積為10287㎡。通過非供暖季熱泵制冷時產生的熱量回灌以及太陽能系統的補熱,使土壤溫度與原始的地溫基本持平。該耦合系統滿足了王家堡村19000㎡建筑面積的冬季供熱及夏季供冷需求。
報告指出,該方案有效實現了太陽能非采暖季的熱量儲存,實現了熱量的“跨季節”使用,系統的能力提取效率更高,運行維護成本更低。項目投入使用后,通過安裝在每戶熱計量表計算費用,實現社區化管理。運行費用明顯低于空氣源熱泵采暖方式,約為空氣源熱泵采暖費用的三分之一。
此外,甘肅省建材科研設計院有限責任公司甘肅省綠色建筑技術重點實驗室副總工程師田斌守先生,原國網山西綜合能源服務公司董事長喬云廷先生在本次會議上分別介紹了耦合項目在西北和華北地區的建設和使用經驗。
會議得到中國建筑節能協會低碳健康地產專委會、中國建筑金屬結構協會采暖散熱器委員會、中歐低碳能源利用職業技能培訓學校以及友綠網智庫的大力支持,清潔供熱分會副會長陳講運主持會議。
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時間 | 主題 | 演講嘉賓 |
14:00-14:05 | 開場及嘉賓介紹 | 李連孝,主持人 |
14:05-14:35 | 地熱能耦合太陽能采暖技術思考 | 田斌守,甘肅省建材科研設計院有限責任公司甘肅省綠色建筑技術重點實驗室副總工程師 |
14:35-15:05 | 跨季節儲熱技術在北方地區采暖應用的優勢 | 曹瑞堂,英豪陽光(北京)節能科技服務有限公司 技術總工程師 |
15:05-15:50 | 太陽能耦合地源熱泵系統的設計思考與案例分享 | 宋晨,天津市建筑設計研究院有限公司 總工程師 |
15:50-16:20 | 太陽能耦合熱泵跨季節土壤蓄熱供暖技術及案例 | 喬云廷,國網山西綜合能源服務公司 原執行董事、總經理 |
16:20-16:50 | 寒區淺層地埋管地源熱泵可持續利用途徑 | 倪龍,哈爾濱工業大學建筑學院 教授/博士生導師 |
16:50-17:30 | 自由交流 |