太阳能热泵分布式采暖系统技术

一、技术名称

太阳能热泵分布式采暖系统技术。

二、技术类别

减碳技术。

三、所属领域及适用范围

建筑行业供暖系统。

四、该技术应用现状及产业化情况

据统计，全国供热采暖耗能全年约为1.3亿tce，是建筑能源消耗较高的领域。太阳能热泵分布式中央采暖系统技术把常规的供热系统与太阳能利用相结合，具有较好的节能减排效果。目前已在全国实施10余个太阳能采暖项目，分布在山西、河北、内蒙古、天津、湖北、山东等省市，累计采暖面积达30万m2，替代传统集中供暖比例不到1%，具有较大的市场推广潜力。

五、技术内容

1.技术原理

采用太阳能集热器把太阳能转化成热能并传递给导热介质，通过导热介质的循环将热量输送到吸收式空气源热泵机组，作为驱动力使机组运转，产生供暖及生活所需热水。当太阳能可以满足系统正常运行但无富余时，通过热水循环泵将热水输送至末端，循环运行，满足房间供暖及生活热水需求；太阳能有富余时，导热介质进入蓄热器进行储热。在晚上或阳光不足时，可使用蓄热器释放的热量来驱动机组工作，满足供暖需求。当连续阴雨天气，太阳能集热器系统不能满足要求时，由热力补偿装置提供热能驱动热泵机组，以达到正常供暖需求。

2.关键技术

（1）太阳能中高温集热技术。通过采用高精度数控设备，保证了集热器的聚光精度和机架稳定；开发了自动控制软件，实现了集热器实时跟踪太阳运行；

（2）相变蓄能技术。采用220℃相变熔融盐，相变焓≥290kJ/kg，其传热特性和流体力学特性达到最优，也保证了蓄能器合适的体积；

（3）吸收式空气源热泵技术。优化了吸收器的结构，提高了吸收式空气源热泵的换热效率。

3.工艺流程

太阳能热泵分布式采暖系统技术流程见图1。

六、主要技术指标

（1）吸收式空气源热泵机组COP系数为2.2；

（2）中高温集热器采用单轴跟踪，跟踪精度≤0.1°，光热转化效率≥65%，工作介质温度最高可达280℃；

（3）中高温蓄能器采用相变蓄能，相变温度点180℃，相变焓≥290 kJ/kg；

（4）无太阳能工作时系统COP为2.2，全太阳能工作时系统COP为 16。

七、技术鉴定情况

该技术于2010年获得国家能源科技进步奖，2010年通过了山东省科技厅科技成果鉴定。目前已获得19项太阳能热泵系统相关领域的实用新型专利。

八、典型用户及投资效益

典型用户：蓟县水务局、山西武警总队等。

典型案例1：蓟县水务局采暖工程

图1 太阳能热泵分布式采暖系统技术流程图

建设规模：5400 m2办公楼采暖。项目建设条件：针对新建或改造楼体，工程承载满足集热器的承载（≥80 kg/m2）。主要建设内容：蓟县水务局第四自来水厂办公楼及附楼（建筑面积5400 m2），太阳能热泵分布式采暖项目的安装调试。主要设备为太阳能中高温集热器、中高温蓄能器、吸收式空气源热泵机组等。项目投资额162万元，建设期5个月。年减排CO2量252t，年经济效益为13.5万元，投资回收期约6年。CO2减排成本为500～700 元/t。

典型案例2：山西武警总队采暖工程

建设规模：3800 m2办公楼和职工食堂采暖工程。项目建设条件：针对新建或改造楼体，工程承载满足集热器的承载（≥80 kg/m2）。主要建设内容：山西武警总队办公楼附楼，太阳能热泵分布式中央采暖项目的安装调试。主要设备为太阳能中高温集热器、中高温蓄能器、吸收式空气源热泵机组等。项目投资额114万元，建设期5个月。年减排CO2量178t，年经济效益为9.5万元，投资回收期约7年。CO2减排成本为500～700元/t。

九、推广前景和减排潜力

除我国北方大多数城镇外，南方部分有条件的城市也将逐步实现冬季供暖，而采用新能源的分布式供暖系统将有力地缓解我国建筑能耗增长过快的势头。同时，可改善因供暖引起的环境问题。预计未来五年，该技术在全国建筑行业可推广约1%，实现的年减排CO2能力为300万t。