太陽(yáng)能-空氣源雙能源復(fù)合供暖在嚴(yán)寒地區(qū)農(nóng)村住宅中的應(yīng)用研究

杜永恒，張亞南，楊 蕾，朱俊超

(河南省建筑科學(xué)研究院有限公司，鄭州 450000)

0 引言

2020年9月22日，第75屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)一般性辯論舉行，在會(huì)議上，習(xí)近平主席明確表示，中國(guó)將努力采取更有效的措施，提高中國(guó)對(duì)氣候變化的自主貢獻(xiàn)，爭(zhēng)取在2030年達(dá)到二氧化碳排放峰值(即碳達(dá)峰)，并在2060年實(shí)現(xiàn)碳中和[1](下文簡(jiǎn)稱為“‘30?60’雙碳目標(biāo)”)。在國(guó)家“30?60”雙碳目標(biāo)下，清潔供暖的適用范圍更加廣泛，且實(shí)施需要本著“安全、高效、清潔、低碳、經(jīng)濟(jì)、智能”的原則。

1)安全：主要是指供暖過(guò)程中無(wú)事故發(fā)生，清潔供暖的第一要求永遠(yuǎn)是安全。

2)高效：是指最大限度地利用熱源或保證低碳加熱過(guò)程的節(jié)能。

3)清潔：是要求供暖對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的不利影響最小化。

4)低碳：是要求供暖的碳排放應(yīng)盡可能少。

5)經(jīng)濟(jì)：是要求以居民可承受的供暖成本保證其溫暖過(guò)冬。

6)智能：是指熱源的選擇應(yīng)當(dāng)因地制宜，應(yīng)本著“宜電則電、宜氣則氣、宜煤則煤、宜熱則熱，宜柴則柴”的原則進(jìn)行選擇[2]，實(shí)現(xiàn)供暖過(guò)程的能源互補(bǔ)、品位對(duì)口、梯級(jí)利用、管理智能化。

總體而言，清潔供暖需要以技術(shù)可行、能耗低、環(huán)境友好無(wú)污染、經(jīng)濟(jì)合理的方式進(jìn)行供暖設(shè)計(jì)。

目前，村鎮(zhèn)的農(nóng)村住宅清潔供暖仍是亟待解決的問(wèn)題，需要充分考慮農(nóng)村住宅自身供暖需求及特點(diǎn)，選取合適的分布式供暖方式。基于運(yùn)行成本及便捷性等方面考慮，空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)在中國(guó)北方地區(qū)冬季供暖中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，成為北方地區(qū)農(nóng)村清潔取暖改造的首選產(chǎn)品，但空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)仍面臨在室外低溫環(huán)境下供暖性能衰減、室內(nèi)冬季取暖效果變差等問(wèn)題。結(jié)合農(nóng)村住宅本身樓間距較大且具有獨(dú)立院子等優(yōu)勢(shì)，部分學(xué)者提出將太陽(yáng)能與空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)相結(jié)合來(lái)提升低溫情況下空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)的供暖性能。White等[3]對(duì)空氣源熱泵-太陽(yáng)能集熱器復(fù)合供暖系統(tǒng)進(jìn)行了研究，研究結(jié)果顯示：與傳統(tǒng)供暖方式相比，該復(fù)合供暖系統(tǒng)不僅減少了供暖費(fèi)用，還使室內(nèi)溫度始終保持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定舒適的水平。測(cè)試期間恰逢英國(guó)處于暖冬，該空氣源熱泵-太陽(yáng)能集熱器復(fù)合供暖系統(tǒng)的能效比(COP)為3.99，證明該復(fù)合供暖系統(tǒng)在英國(guó)用戶家中使用具有積極效果。周光輝等[4]設(shè)計(jì)了以非同態(tài)雙熱源復(fù)合換熱器為核心技術(shù)部件的太陽(yáng)能輔助空氣源復(fù)合熱泵，并對(duì)該裝置的性能進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明：在冬季低溫時(shí)，該復(fù)合熱泵的供熱性能明顯優(yōu)于單一空氣源熱泵的供熱性能，在GB/T 7725—2004《房間空氣調(diào)節(jié)器》規(guī)定的環(huán)境溫度為-7℃的超低溫工況下，該復(fù)合熱泵的制熱量較單一空氣源熱泵的制熱量提高了24%，制熱COP提高了25%以上。

為實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能-空氣源復(fù)合供暖，達(dá)到嚴(yán)寒地區(qū)高效供暖的目的，本文提出一種太陽(yáng)能-空氣源雙能源復(fù)合高效集成裝置，對(duì)該集成裝置的技術(shù)原理和控制策略進(jìn)行介紹，并以嚴(yán)寒地區(qū)的哈爾濱為例，對(duì)該集成裝置的供暖效果進(jìn)行模擬應(yīng)用分析。該集成裝置主要為可再生能源在農(nóng)村住宅中的使用，可克服可再生能源各自的缺點(diǎn)，增加可再生能源利用的可靠性，實(shí)現(xiàn)農(nóng)村住宅的清潔取暖，改善農(nóng)村住宅的人居環(huán)境，同時(shí)可為未來(lái)可再生能源在村鎮(zhèn)農(nóng)村住宅的應(yīng)用發(fā)展提供技術(shù)支持。

1 太陽(yáng)能-空氣源雙能源復(fù)合高效集成裝置的技術(shù)原理

本文提出的太陽(yáng)能-空氣源雙能源復(fù)合高效集成裝置是一種結(jié)合太陽(yáng)能與低溫空氣源的雙能源復(fù)合高效多功能集成裝置，該集成裝置由帶蓄能芯的熱風(fēng)型太陽(yáng)能集熱器(直接式)、低溫空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)(分為室內(nèi)機(jī)和室外機(jī))、風(fēng)機(jī)組成。在冬季時(shí)，該集成裝置既可以通過(guò)熱風(fēng)型太陽(yáng)能集熱器直接給用戶端的室內(nèi)供暖，又可以將太陽(yáng)能集熱器作為低溫空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)的輔助熱源，從而提高低溫空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)在冬季供暖的能效，實(shí)現(xiàn)能源的互補(bǔ)，滿足用戶冬季的供暖需求，給用戶的日常生活帶來(lái)了極大便利。該集成裝置采用熱風(fēng)型太陽(yáng)能集熱器，該集熱器帶有蓄能芯，可以解決熱水型太陽(yáng)能集熱器冬季儲(chǔ)存和防凍的問(wèn)題，并能延長(zhǎng)太陽(yáng)能集熱器模塊供暖時(shí)長(zhǎng)。太陽(yáng)能-空氣源雙能源復(fù)合高效集成裝置的技術(shù)原理示意圖如圖1所示。

圖1 太陽(yáng)能-空氣源雙能源復(fù)合高效集成裝置的技術(shù)原理示意圖Fig. 1 Schematic diagram of technical principles of solar-air dual energy composite and efficient integrated device

2 太陽(yáng)能-空氣源雙能源復(fù)合高效集成裝置的控制策略

本文設(shè)計(jì)的太陽(yáng)能-空氣源雙能源復(fù)合高效集成裝置共有3種工作模式，具體為：

1)工作模式1：熱風(fēng)型太陽(yáng)能集熱器單獨(dú)運(yùn)行，即太陽(yáng)能集熱器模塊直供模式；

2)工作模式2：低溫空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)單獨(dú)運(yùn)行；

3)工作模式3：熱風(fēng)型太陽(yáng)能集熱器與低溫空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)聯(lián)合運(yùn)行。

為了更好地發(fā)揮太陽(yáng)能-空氣源雙能源復(fù)合高效集成裝置在農(nóng)村住宅供暖中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，綜合考慮提高設(shè)備運(yùn)行性能后，提出該集成裝置的控制策略，具體如圖2所示。當(dāng)室內(nèi)溫度低于14 ℃[5]時(shí)，啟動(dòng)太陽(yáng)能集熱器模塊的風(fēng)機(jī)，熱風(fēng)型太陽(yáng)能集熱器的出風(fēng)溫度大于等于35 ℃時(shí)[6]，該集成裝置采用工作模式1運(yùn)行；熱風(fēng)型太陽(yáng)能集熱器的出風(fēng)溫度小于35 ℃且其與室外環(huán)境溫度相差小于5 ℃時(shí)，該集成裝置采用工作模式2運(yùn)行；熱風(fēng)型太陽(yáng)能集熱器的出風(fēng)溫度小于35 ℃且其與室外環(huán)境溫度相差大于等于5 ℃時(shí)，該集成裝置采用工作模式3運(yùn)行。

圖2 太陽(yáng)能-空氣源雙能源復(fù)合高效集成裝置的控制策略Fig. 2 Control strategy of solar-air dual energy composite and efficient integrated device

3 模擬應(yīng)用分析

為驗(yàn)證太陽(yáng)能-空氣源雙能源復(fù)合高效集成裝置在嚴(yán)寒地區(qū)農(nóng)村住宅供暖中的應(yīng)用效果，本文以哈爾濱地區(qū)為例，選取由單明團(tuán)隊(duì)提出的典型農(nóng)村住宅模型[7]作為應(yīng)用對(duì)象，對(duì)該集成裝置的應(yīng)用效果進(jìn)行模擬分析，并主要對(duì)比分析分別采用該集成裝置供暖與低溫空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)供暖的效果。

該典型農(nóng)村住宅模型共有3間房，職能房間包括客廳、臥室(考慮廚房一般不需要取暖，因此該模型忽略了廚房)，整個(gè)模型為坐北朝南，房間供暖總面積為79.2 m2，高度為3.3 m，屋頂為坡屋頂。該典型農(nóng)村住宅模型的平面圖如圖3所示。嚴(yán)寒地區(qū)農(nóng)村住宅圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造及參數(shù)如表1所示。

表1 嚴(yán)寒地區(qū)農(nóng)村住宅圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造及參數(shù)Table 1 Construction and parameters of enclosure structure for rural residential buildings in severe cold regions

圖3 某典型農(nóng)村住宅模型的平面圖Fig. 3 Plan view of a typical rural residential building model

3.1 負(fù)荷模擬分析

結(jié)合農(nóng)村住宅冬季供暖室內(nèi)熱舒適性的需求，充分考慮哈爾濱地區(qū)的氣象條件，利用TRNSYS軟件建立該典型農(nóng)村住宅的熱負(fù)荷仿真模型，如圖4所示。

圖4 典型農(nóng)村住宅的熱負(fù)荷仿真模型Fig. 4 Simulation model of heat load of typical rural residential buildings

哈爾濱地區(qū)供暖季的時(shí)間為10月20日～次年4月20日，共計(jì)183天。利用該模型對(duì)典型農(nóng)村住宅的冬季供暖熱負(fù)荷進(jìn)行模擬分析，得到其冬季供暖逐時(shí)熱負(fù)荷模擬結(jié)果，如圖5所示。

圖5 典型農(nóng)村住宅冬季供暖逐時(shí)熱負(fù)荷模擬結(jié)果Fig. 5 Simulation results of hourly heat load for typical rural residential buildings heating in winter

從圖5可以看出：整個(gè)供暖季，該典型農(nóng)村住宅的逐時(shí)熱負(fù)荷先升高后降低，供暖逐時(shí)熱負(fù)荷峰值出現(xiàn)在12月，最大值為10.98 kW，根據(jù)完整數(shù)據(jù)表可知該值對(duì)應(yīng)時(shí)間為12月28日的06:00。而供暖初期和末期由于室外環(huán)境溫度較高，因此這兩個(gè)階段的室內(nèi)供暖需求明顯降低。整個(gè)供暖季該典型農(nóng)村住宅的平均熱負(fù)荷為5.85 kW。

根據(jù)模擬結(jié)果進(jìn)行分析，初步選定在供暖季每天11:00～17:00僅采用集成裝置的太陽(yáng)能集熱器模塊直供模式。根據(jù)典型農(nóng)村住宅供暖季這一時(shí)段內(nèi)的逐時(shí)熱負(fù)荷得到其負(fù)荷指標(biāo)，如表2所示。

表2 供暖季典型農(nóng)村住宅的負(fù)荷指標(biāo)Table 2 Load indicators of typical rural residential buildings during the heating season

3.2 選型設(shè)計(jì)

3.2.1 太陽(yáng)能集熱器選型

根據(jù)模擬得到的供暖季11:00～17:00時(shí)段典型農(nóng)村住宅的平均熱負(fù)荷進(jìn)行太陽(yáng)能集熱器選型。

直接式太陽(yáng)能集熱器面積Ac的計(jì)算式[8]為：

式中：QH為供暖季時(shí)建筑物的熱負(fù)荷(即設(shè)計(jì)負(fù)荷)，W；Jτ為當(dāng)?shù)靥?yáng)能集熱器采光面上的日平均太陽(yáng)輻照量，J/(m2?d)；f為太陽(yáng)能負(fù)荷率，%；ηcd為熱風(fēng)型太陽(yáng)能集熱器的平均集熱效率，%；ηL為管路的熱損失率，%，一般為20%～30%，本文取20%。

根據(jù)上文進(jìn)行太陽(yáng)能集熱器選型，太陽(yáng)能集熱器安裝傾角應(yīng)選擇有利于供暖的角度，即安裝傾角需比當(dāng)?shù)鼐暥却?0°。太陽(yáng)能集熱器參數(shù)如表3所示。

表3 太陽(yáng)能集熱器參數(shù)Table 3 Parameters of solar collector

根據(jù)GB 50495—2019《太陽(yáng)能供熱采暖工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中表5.2.4的要求，太陽(yáng)能集熱器單位面積設(shè)計(jì)流量為36 m3/h，根據(jù)此數(shù)據(jù)進(jìn)行太陽(yáng)能集熱器的風(fēng)機(jī)配置，風(fēng)機(jī)風(fēng)量為936 m3/h，功率為0.2 kW。

3.2.2 低溫空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)選型

根據(jù)供暖季典型農(nóng)村住宅最大逐時(shí)熱負(fù)荷進(jìn)行低溫空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)的選型。低溫空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)在實(shí)際工況下的制熱量Q的計(jì)算式為：

式中：q為低溫空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)工況下的制熱量，kW；K1為干球溫度修正系數(shù)，本文研究嚴(yán)寒地區(qū)，取0.8；K2為低溫空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)融霜修正系數(shù)，本文取0.9[9]。

基于干球溫度修正系數(shù)及低溫空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)融霜修正系數(shù)修正后的設(shè)備選型如表4所示。

表4 低溫空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)選型Table 4 Selection of air heater for low-temperature air source heat pump

3.2.3 空氣源熱泵與太陽(yáng)能集熱器連接裝置

空氣源熱泵與太陽(yáng)能集熱器連接裝置主要用于熱風(fēng)型太陽(yáng)能集熱器與低溫空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)聯(lián)合運(yùn)行的工作模式，即熱風(fēng)型太陽(yáng)能集熱器將符合邏輯控制的溫度送入空氣源熱泵與太陽(yáng)能集熱器連接裝置后，連接裝置可將熱風(fēng)均勻的送至低溫空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)的回風(fēng)面，提高低溫空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)的回風(fēng)溫度，從而提高其供暖效果。根據(jù)低溫空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)室外機(jī)的實(shí)際尺寸定制空氣源熱泵與太陽(yáng)能集熱器連接裝置，如圖6所示。

圖6 空氣源熱泵與太陽(yáng)能集熱器連接裝置Fig. 6 Connection device of air source heat pump and solar collector

3.3 計(jì)算模型

根據(jù)太陽(yáng)能-空氣源雙能源復(fù)合高效集成裝置的技術(shù)原理及控制策略搭建該集成裝置的供暖仿真模型，充分考慮計(jì)算準(zhǔn)確性及計(jì)算時(shí)效性，仿真邏輯判別時(shí)間設(shè)定為0.125 h，該集成裝置的供暖仿真模型如圖7所示，低溫空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)的供暖仿真模型如圖8所示。

圖7 太陽(yáng)能-空氣源雙能源復(fù)合高效集成裝置的供暖仿真模型Fig. 7 Heating simulation model of solar-air dual energy composite and efficient integrated device

圖8 低溫空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)的供暖仿真模型Fig. 8 Heating simulation model of air heater for low-temperature air source heat pump

3.4 模擬結(jié)果及分析

供暖季中太陽(yáng)能-空氣源雙能源復(fù)合高效集成裝置逐月輸入室內(nèi)的熱量如圖9所示。

圖9 供暖季中太陽(yáng)能-空氣源雙能源復(fù)合高效集成裝置逐月輸入室內(nèi)的熱量Fig. 9 Monthly input of room heat of solar-air dual energy composite and efficient integrated device during heating season

從圖9可以看出：供暖季中，太陽(yáng)能-空氣源雙能源復(fù)合高效集成裝置逐月輸入室內(nèi)的熱量存在差異，其中1月輸入室內(nèi)的熱量最多，主要原因在于1月是哈爾濱地區(qū)最冷的月份，室內(nèi)外溫差大，農(nóng)村住宅供暖的熱負(fù)荷增大，導(dǎo)致該集成裝置的供熱量增大；10月及4月輸入室內(nèi)的熱量較少，主要是因?yàn)檫@兩個(gè)月份的室外環(huán)境溫度較高且當(dāng)月的供暖時(shí)間較短。

對(duì)供暖季分別采用太陽(yáng)能-空氣源雙能源復(fù)合高效集成裝置和低溫空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)單獨(dú)供暖的情況進(jìn)行對(duì)比分析，不同供暖方式的逐月能耗如圖10所示。

圖10 供暖季不同供暖方式的逐月能耗Fig. 10 Monthly energy consumption of different heating methods during heating season

從圖10可以看出：整個(gè)供暖季，太陽(yáng)能-空氣源雙能源復(fù)合高效集成裝置的能耗低于低溫空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)單獨(dú)供暖的能耗，這主要是因?yàn)樵摷裳b置中太陽(yáng)能集熱器直供模式的耗電設(shè)備主要為風(fēng)機(jī)，耗電量較小。能耗整體分布趨勢(shì)與輸入室內(nèi)的熱量分布趨勢(shì)一致，兩種供暖方式的最高能耗都出現(xiàn)在1月，且隨著室外環(huán)境溫度提高，兩種供暖方式的能耗差值越大，這是由于室外環(huán)境溫度高時(shí)，太陽(yáng)能集熱器接收的太陽(yáng)輻射量較高，太陽(yáng)能-空氣源雙能源復(fù)合高效集成裝置采用太陽(yáng)能集熱器直供模式的工作時(shí)間變長(zhǎng)，從而減少了該集成裝置的能耗。

供暖季不同供暖方式的逐月制熱COP如圖11所示。

圖11 供暖季不同供暖方式的逐月制熱COPFig. 11 Monthly heating COP of different heating methods during heating season

從圖11可以看出：太陽(yáng)能-空氣源雙能源復(fù)合高效集成裝置的制熱COP明顯高于低溫空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)的制熱COP，這是因?yàn)樵摷裳b置中的太陽(yáng)能集熱器直供模式輸入熱量的占比較大且能耗較低。低溫空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)的制熱COP波動(dòng)較小，整體趨勢(shì)為先減小后升高，主要是受室外環(huán)境溫度的影響。該集成裝置的制熱COP整體趨勢(shì)為先減小后增大，其中4月時(shí)最高，達(dá)到13.95，主要是因?yàn)?月太陽(yáng)能集熱器直供模式輸入熱量的占比較大，受太陽(yáng)能資源情況的影響較大。

太陽(yáng)能-空氣源雙能源復(fù)合高效集成裝置各供暖模塊的逐月制熱量和逐月能耗分別如圖12、圖13所示。

圖12 太陽(yáng)能-空氣源雙能源復(fù)合高效集成裝置各供暖模塊的逐月制熱量Fig. 12 Monthly heating capacity of each heating module of solar-air dual energy composite and efficient integrated device

圖13 太陽(yáng)能-空氣源雙能源復(fù)合高效集成裝置各供暖模塊的逐月能耗Fig. 13 Monthly energy consumption of each heating module of solar-air dual energy composite and efficient integrated device

從圖12可以看出：太陽(yáng)能-空氣源雙能源復(fù)合高效集成裝置供暖過(guò)程中，低溫空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)模塊輸入室內(nèi)熱量的占比較大，太陽(yáng)能集熱器模塊輸入室內(nèi)熱量的占比較小，這主要是因?yàn)椴捎锰?yáng)能集熱器直供模式時(shí)，熱風(fēng)型太陽(yáng)能集熱器的工作時(shí)間受日出日落時(shí)間限制，且出風(fēng)溫度要達(dá)到大于等于35 ℃才能送入室內(nèi)。4月時(shí)太陽(yáng)能集熱器模塊輸入室內(nèi)熱量的占比明顯提升，主要是受太陽(yáng)輻射量的影響。太陽(yáng)能集熱器模塊輸入室內(nèi)熱量占整個(gè)集成裝置輸入室內(nèi)熱量的比例隨室外環(huán)境溫度的降低而越低。

從圖13可以看出：太陽(yáng)能-空氣源雙能源復(fù)合高效集成裝置供暖過(guò)程中，低溫空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)模塊的能耗占比大，太陽(yáng)能集熱器模塊的能耗占比小，這是因?yàn)樘?yáng)能集熱器直供模式僅有風(fēng)機(jī)運(yùn)行，能耗較小。各供暖模塊的逐月能耗變化趨勢(shì)與逐月輸入室內(nèi)的熱量變化一致，而10月及4月由于室外環(huán)境溫度較高，導(dǎo)致該集成裝置的整體耗能較少。

整個(gè)供暖季，太陽(yáng)能-空氣源雙能源復(fù)合高效集成裝置不同工作模式的工作時(shí)間及其占比如圖14所示。

圖14 整個(gè)供暖季，太陽(yáng)能-空氣源雙能源復(fù)合高效集成裝置不同工作模式的工作時(shí)間及其占比Fig. 14 Working time and proportion of different operating modes of solar-air dual energy composite and efficient integrated device throughout the heating season

從圖14可以看出：整個(gè)供暖季，太陽(yáng)能-空氣源雙能源復(fù)合高效集成裝置采用太陽(yáng)能集熱器直供模式(工作模式1)的時(shí)間占22.36%，太陽(yáng)能集熱器與低溫空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)聯(lián)合運(yùn)行模式(工作模式3)的時(shí)間占8.35%，其余69.29%的時(shí)間都為低溫空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)單獨(dú)運(yùn)行(工作模式2)。工作模式1的日平均工作時(shí)間為5.37 h，工作模式3的日平均工作時(shí)間為2.00 h，工作模式2的日平均工作時(shí)間為16.63 h。

供暖季典型農(nóng)村住宅采用不同供暖方式時(shí)的供暖參數(shù)如表5所示。

表5 供暖季典型農(nóng)村住宅采用不同供暖方式時(shí)的供暖參數(shù)Table 5 Heating parameters of typical rural residential buildings using different heating methods during heating season

從表5可知：整個(gè)供暖季，太陽(yáng)能-空氣源雙能源復(fù)合高效集成裝置的系統(tǒng)總能耗比低溫空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)單獨(dú)供暖的系統(tǒng)總能耗降低了2034.8 kWh。

對(duì)太陽(yáng)能-空氣源雙能源復(fù)合高效集成裝置供暖方式進(jìn)行能效提升分析，能效提升率η的計(jì)算式為：

式中：R0為低溫空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)的制熱COP；R1為太陽(yáng)能-空氣源雙能源復(fù)合高效集成裝置的制熱COP。

將表5的值帶入式(3)，計(jì)算得到η=35.06%，即在哈爾濱地區(qū)農(nóng)村住宅供暖季，太陽(yáng)能-空氣源雙能源復(fù)合高效集成裝置的制熱COP比低溫空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)單獨(dú)供暖的制熱COP提升了35.06%。

4 結(jié)論

本文主要針對(duì)太陽(yáng)能-空氣源雙能源復(fù)合供暖的應(yīng)用進(jìn)行了研究，提出了一種太陽(yáng)能-空氣源雙能源復(fù)合高效集成裝置，以哈爾濱地區(qū)的農(nóng)村住宅為例，對(duì)其在供暖季的應(yīng)用進(jìn)行了分析，并利用TRNSYS軟件對(duì)該集成裝置供暖和低溫空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)單獨(dú)供暖進(jìn)行了對(duì)比分析，得到的主要結(jié)論如下：

1)提出太陽(yáng)能-空氣源雙能源復(fù)合高效集成裝置的技術(shù)原理和控制策略，實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能與空氣源兩種能源更為合理的供暖時(shí)段匹配。其中，太陽(yáng)能集熱器直供模式的日平均工作時(shí)間為5.37 h，太陽(yáng)能集熱器與低溫空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)聯(lián)合運(yùn)行模式的日平均工作時(shí)間為2.00 h，低溫空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)單獨(dú)供暖模式的日平均工作時(shí)間為16.63 h。

2)整個(gè)供暖季，該集成裝置的系統(tǒng)總能耗比低溫空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)的系統(tǒng)總能耗降低了2034.8 kWh。

3)該集成裝置的制熱COP比低溫空氣源熱泵熱風(fēng)機(jī)的制熱COP提升了35.06%。