淺析溫室太陽能與地源熱泵結(jié)合的供暖系統(tǒng)

孫連華（中油遼河工程有限公司 熱力工程所，遼寧　盤錦　124010）

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淺析溫室太陽能與地源熱泵結(jié)合的供暖系統(tǒng)

孫連華
（中油遼河工程有限公司 熱力工程所，遼寧盤錦124010）

摘要：相比過去傳統(tǒng)的溫室加熱方式，新型的太陽能與地源熱泵結(jié)合供暖，在耗能上要小很多，并且對環(huán)境的污染也減少很多，筆者就溫室太陽能與地源熱泵結(jié)合的供暖系統(tǒng)作出簡單的論述。

關(guān)鍵詞：溫室太陽能；地源熱泵；供暖系統(tǒng)

1 引言

在我國的冬季尤其是北方，都會使用溫室來中職一些蔬菜或者是花卉等植物；但由于北風(fēng)冬季低溫非常低，對植物吸收水分以及養(yǎng)分等產(chǎn)生了很大的影響，進(jìn)而導(dǎo)致了植物的非健康生長。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國大多溫室加熱方式多為以煤炭或是石油天然氣燃燒為主，這種熱能源耗能非常的大，并且在燃燒的過程中還會產(chǎn)生大量的有害氣體例如一氧化碳、二氧化硫等等。直到后來，有人提出使用太陽能與地緣熱捧相結(jié)合的系統(tǒng)（SGSHSP），即利用太陽能與地能熱源相結(jié)合或者是相互的交替，作為熱泵的熱源；該系統(tǒng)可以說是一種包含了環(huán)保與節(jié)能并可以持續(xù)發(fā)展的能源采集和利用的裝置。而美國注明供暖公司也對這套系統(tǒng)做出了相關(guān)的統(tǒng)計(jì)，近10a以來，地元熱泵因運(yùn)行所產(chǎn)生的費(fèi)用相比空調(diào)費(fèi)用來講，節(jié)約了將近30%，比燃油還有燒煤等相比節(jié)約了40%-60%之間。所以筆者就溫室太陽能與地源熱泵結(jié)合的供暖系統(tǒng)作出論述。

2 地源熱泵技術(shù)與太陽能技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 地源熱泵技術(shù)的特點(diǎn)。地源熱泵的載體通常都是地下巖土，其是一個(gè)天然的非常廣闊的集熱器，它的收集量相當(dāng)于47%的太陽輻射能量，與人類每年的利用相比，要高出五百倍，并且不會受到地域或者是自愿的限制，而地下的溫度全年的波動(dòng)都比較小，幾乎不會受到季節(jié)的影響，相應(yīng)的地下水的水溫幾乎沒有浮動(dòng)，相比當(dāng)?shù)氐臍鉁剡€要高出幾度，而地下水還有個(gè)作用，由于冬季溫度高于空氣溫度，夏季溫度低于空氣溫度，使得地下水成為優(yōu)秀的冷熱源。對于北方的冬季來講，幾乎不需要考慮制冷，只需要供暖做好就可以，而長時(shí)間的運(yùn)行也會對地下水的溫度造成一定的影響。所以地源熱泵與太陽能供暖兩者循環(huán)使用可以使得地下水的溫度有效的恢復(fù)。

2.2 太陽能技術(shù)熱點(diǎn)。陽光所帶來的輻射，對于地球的表面來講，非常的巨大，而且其優(yōu)勢非常的明顯，取之不竭用之不盡，而且利用太陽能不會造成生態(tài)環(huán)境的污染，這種可再生能源就目前為止還沒有找到可以與其相比的更好的供熱選擇。在我國的北方，每年的日照量可以達(dá)到兩千小時(shí)以上，屬于太陽能可利用的優(yōu)越區(qū)域。太陽能作為供暖動(dòng)力，即以太陽能作為供暖的熱源存在，依靠太陽能集熱器將太陽的輻射轉(zhuǎn)換為熱能，并對建筑物提供供暖等。但太陽能作為供暖的熱源，雖說優(yōu)勢明顯，但缺點(diǎn)也顯而易見，就是其收到了晝夜以及維度等的影響，而一些客觀的天氣環(huán)境也會影響到該供暖熱源。太陽能的供暖可以分為主動(dòng)和被動(dòng)兩種方式，被動(dòng)的太陽能供暖會通過建筑的朝向以及環(huán)境的布置，內(nèi)外空間的處理，還有建筑材料的構(gòu)造等等選擇最合適的地點(diǎn)吸取太陽能轉(zhuǎn)化熱能；二主動(dòng)式的太陽能供暖系統(tǒng)，大多都是由太陽能的即熱系統(tǒng)還有蓄熱系統(tǒng)控制系統(tǒng)等其他的能源輔助進(jìn)行加熱和換熱的工作，相比被動(dòng)式的供暖，主動(dòng)式的供熱更加的穩(wěn)定，但相應(yīng)的投入的資金費(fèi)用也會增加。

2.3 地源熱泵與太陽能技術(shù)結(jié)合的特點(diǎn)。地源熱泵的優(yōu)勢在于供暖的時(shí)間不受限制，且供暖的溫度相對事宜便于調(diào)節(jié)，但缺點(diǎn)也很明顯，無論是燃煤還是天然氣，都會對大氣造成污染，雖說地下水可以作為供暖熱源，但供暖的效果也是有一定的弱勢的；太陽能作為供暖，雖然受到了時(shí)間還有客觀天氣等環(huán)境的限制，但不能否認(rèn)太陽能供暖的環(huán)保問題。二將兩者結(jié)合，可以理想化的達(dá)到燃煤量減半，排放廢氣量減半，對環(huán)境的保護(hù)有著很大的提高，這也是為什么將兩者結(jié)合的所在。

3 太陽能與地源熱泵聯(lián)合循環(huán)

地源熱泵系統(tǒng)與太陽能系統(tǒng)相結(jié)合的運(yùn)行方式，大多都是通過太陽能的集熱器面積還有末端所需要的供回水溫度有著很大的關(guān)系，而通常的運(yùn)行方式多為三種，也就是太陽能系統(tǒng)與熱泵機(jī)組的并聯(lián)、串聯(lián)和混合聯(lián)合運(yùn)行。

3.1 并聯(lián)式太陽能與地源熱泵系統(tǒng)。并聯(lián)式的太陽能-地源熱泵系統(tǒng)，是將太陽能系統(tǒng)與地源熱泵聯(lián)合，在使用的過程中，將兩大系統(tǒng)交替使用。也就是在太陽能集熱器的溫度達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，將其產(chǎn)生的熱量傳輸?shù)降叵?，并加以儲存，使得特讓的溫度迅速的恢?fù)，最大程度的提高集熱器的效率。當(dāng)夜間太陽能供熱系統(tǒng)所傳輸?shù)臒崃繘]法滿足空調(diào)的供暖時(shí)，就需要利用地源熱泵系統(tǒng)計(jì)息提供熱量，也就是兩者間起到了相互彌補(bǔ)的作用。

3.2 串聯(lián)式太陽能與地源熱泵系統(tǒng)。串聯(lián)式的太陽能-地源熱泵系統(tǒng)工作的原理，是利用太陽能集熱器進(jìn)行熱量的儲存，并通過蓄熱水箱將熱量進(jìn)行轉(zhuǎn)化，并不斷的提高蒸發(fā)器入口的溫度，進(jìn)而不斷的提高系統(tǒng)的溫度。這種聯(lián)合的方式，可以有效的彌補(bǔ)冬季太陽能系統(tǒng)溫度過低無法滿足仁亮的需求，也就是將串聯(lián)中的地源熱泵所政法的溫度作為太陽能的輔助熱源。

3.3 混聯(lián)式太陽能與地源熱泵系統(tǒng)?；旌鲜降穆?lián)合系統(tǒng)沒事所有方式中變化做多的一種，其可以通過添加空氣換熱器進(jìn)行地源熱泵與空氣之間溫度的轉(zhuǎn)換，并保證溫度的穩(wěn)定；與此同時(shí)，蒸發(fā)器的數(shù)量也可以增加，不單單是太陽能與地下土壤為供熱的熱源，空氣也可以作為熱源，最終就是保障系統(tǒng)達(dá)到最高的溫度。當(dāng)冬季來臨時(shí)，蓄熱冰箱中的溫度必然會高于室外的溫度，這就可以滿足熱量的供應(yīng)，并且不需要進(jìn)行地源熱泵的供應(yīng)，有效的起到對電能的節(jié)約作用；當(dāng)蓄熱水箱中水溫高過大氣溫度還有地下的土壤溫度時(shí)，就可以利用其作為提升地源熱泵蒸發(fā)器溫度的樞紐；當(dāng)蓄熱水箱的水溫還有地下土壤的溫度都低于空氣溫度的時(shí)候，就可以切換為空氣源熱泵，但值得注意的事，這樣就需要對除霜的問題進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目紤]。

結(jié)語

伴隨著我國科學(xué)技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，可再生能源能量的聚集以及轉(zhuǎn)換和儲存等，利用的技術(shù)都在不斷的進(jìn)步，可以說再生能源得到了綜合的利用，這在很大程度上降低了我國能源的使用量，并提高了能源的利用率。太陽能聯(lián)合地源熱泵技術(shù)作為一種集技能與環(huán)保一身的供熱方式，在個(gè)大行業(yè)中被廣泛的應(yīng)用；無論是夏季的制冷還是冬季的采暖，都可以有效的降低建筑或溫室的耗能指標(biāo)，并在溫室中因地制宜的選取不同方式的取暖方式，這樣可以有效的提高溫室節(jié)能的水平，并對人們生活的水平不斷的提高，不僅僅是節(jié)約了能源，還保護(hù)了環(huán)境；所以該系統(tǒng)的應(yīng)用具有非常廣闊的發(fā)展空間以及重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

[1]高源.太陽能-地源熱泵系統(tǒng)運(yùn)行特性實(shí)驗(yàn)研究[D].大連理工大學(xué)，2014.

中圖分類號：TK511

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A