摘要：該項目位于山西省長治市，屬于北方寒冷地區，冬季供暖時間遠遠大于夏季供冷時間，從而導致地下土壤溫度逐年下降，所以需要及時補充土壤損失的熱量。該太陽能-土壤源蓄熱采暖項目，經過太陽雨近一年的運行評估、具有工藝穩定、技術先進、安全可靠及具備即時查閱節能數據等多種優勢。實踐證明，利用清潔、可再生的太陽能技術來提供供熱采暖所需的熱量，其節能效益十分可觀。
0引言
近年來，隨著人們節能減排意識的提高以及太陽能熱利用產品技術的不斷進步，我國相繼建成了一系列太陽能采暖項目，分為單體個人采暖項目、政府太陽能采暖示范項目，其中新農村建設示范工程項目較多。目前我國太陽能采暖還處于起步階段，國內太陽能采暖項目以單體建筑采暖為主，離區域供暖形式還有一段距離。
1工程概況
1.1項目概況
該項目為山西省長治市保障房金色家園小區，占地面積21384m2，建筑面積為57000m2，小區共六層。長治縣地理坐標為東經111°5803~112°4404，北緯35°49~37°08，平均海拔高度為1000米，年日照時數2310~2660小時，年均曝輻量4200-5400MJ/m2。計劃采用全玻璃真空熱管橫排式聯箱集熱器，需要集熱面積4237m2，項目采用太陽雨240管/組的集熱器90組（分3行，每行30列），200管/組的集熱器19組（分1行，每行19列），共25400支真空熱管，共計4254m2。換熱裝置采用換熱井的方式，換熱井的數目為600口，井深為100m，每口井的換熱面積為20.25m2，總共換熱面積為12150m2。集熱器安裝在建筑屋面上，實現建筑相結合，項目安裝如圖1所示。
1.2當地氣象資料
山西省長治市屬典型暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，全年冬無嚴寒，夏無酷暑，雨熱同季。其中1月份最冷，平均氣溫為-4.6℃；7月份最熱，平均氣溫僅為22.5℃，年平均溫度9.7℃，年平均降水549.2mm，年平均濕度61%，年日照時數2311.5~2664.5小時，年平均無霜期在156.8~181.9天，年平均風速為1.1~2.3米/秒。
圖1項目安裝圖
2系統設計
由于太陽能分布與季節不匹配的特點使得太陽能利用受到限制，太陽能和地源熱泵相結合，彌補了太陽能不穩定性和間歇性的缺點，并減小太陽能集熱器和地埋管換熱器面積，二者聯合運行能滿足一定供暖要求。如圖2所示，該項目通過地源熱泵利用地球土壤所儲藏的太陽能資源作為熱泵熱源和空調冷源。系統可分為太陽能集熱蓄熱循環和土壤儲熱取熱循環兩大系統，系統由地源熱泵、太陽能集熱器、儲熱水箱、連接管道、控制系統等部分構成。
在冬天，管道內的液體將地下的熱量抽出，然后通過系統導入建筑物內，由于冬季土壤溫度較低，系統運行初期地埋管換熱器周圍土壤溫度得不到有效恢復，熱泵效率也將降低，因此采用太陽能季節性土壤蓄熱，把除冬季外收集的太陽能熱量通過地埋管換熱器蓄存在土壤之中，冬季利用熱泵將熱量從土壤中取出的補熱方式進行供暖，同時蓄存冷量，以備夏季使用。
在夏天，熱量從建筑物內抽出，通過系統排入地下，同時蓄存熱量，以備冬季使用。系統將太陽能轉換成熱水，將熱水儲存在水箱內，然后通過熱水輸送到發熱末端（風機盤管散熱器采暖、制冷）提供建筑采暖、制冷和生活熱水。
4環境效益分析
該工程以太陽能和地源熱泵作為熱泵熱源及空調冷源，能源利用節能效果顯著，并且明顯降低了用戶的運營成本。項目實施后可減少由于燃煤所產生的粉塵、二氧化硫、氮氧化物等污染物的排放量，從而促進了社會環境保護，有利于社會的可持續發展。
根據相關數據測算，太陽能地源熱泵系統每年可節約1305t標煤。該項目安裝太陽能集熱器和地埋管換熱器系統117套，其中太陽能集熱器面積共4254m2。每年可減少二氧化碳的排量約3257t，減少二氧化硫排量約71.9t、減少氮氧化物排量32.6t。
5結語
太陽能供熱采暖技術具有很大的發展潛力。該項目通過地源熱泵耦合太陽能供熱系統儲蓄能量供暖、制冷項目的設計實施，意在尋求一種新的采暖制冷用能方式，改變現有非環保型的采暖用能模式，建立能源利用的新體系。該項目采用的技術符合國家關于節能、環境保護的有關規定，利用成熟的可再生能源技術，既節省了常規化石能源消耗，降低了運營成本，同時有利于周邊地區的大氣環境治理，為在全國地區推廣使用太陽能綜合利用技術提供良好的示范作用。
