太阳能空气源热泵系统锅炉供暖联合供热方式的探讨

前言
能源和环境是影响国民经济可持续发展的关键因素,能源供应形势直接关系到国家的安全和社会稳定。供热领域消费的能源,主要以煤炭为主,目前天然气等石化能源的比例也在逐步增加。这些能源,资源有限,不可再生,终究要枯竭,而且传统能源会对环境造成严重的污染。我国人口众多,人均资源占有量低于世界平均水平,与经济发展和人民生活消费的需求相比,能源供应的缺口很大,而且能源消费结构不合理,以煤为主的能源供给造成了严重的大气污染和温室气体排放,作为“京都议定书”的签约国,目前我国的CO2排放量居世界第二位,已受到国际社会的高度关注,加大了我们保护环境和改变经济增长模式的压力。因此,节约能源和开发利用清洁、可再生能源、减少传统能源的应用,是一项十分紧迫的任务。
由于能源问题对国家安全和经济发展所起的重要作用,中央提出了建设节能省地型住宅的政策方针,并于2006年1月颁布与实施了《可再生能源法》, 2007年5月,国务院又下发了《节能减排综合性工作方案》。随着国家对节约能源的进一步高度重视,可再生能源在建筑中的应用是建筑业技术进步和行业发展的迫切需要,因此太阳能、空气热能在供热行业中的应用越来越受到人们的重视。
1.空气源热泵、太阳能系统的主要特点
空气源热泵技术是可再生能源应用的主要应用方向之一。空气源热泵热水机组的制造、推广和使用在我国只是最近10年的事,但由于其相对传统制取热水设备的高效节能、环保、安全、智能化控制、不占用永久性建筑空间等优点而引起了市场日益广泛的关注。热泵热水机组以清洁再生原料(空气+电为能源,既不使用也不产生对人体有害的气体,同时也减少了温室效应和大气污染。目前,在我国电力资源短缺的前提下,采用热泵热水机组制取热水,既能以最小的电力投入获得最大的供热效益。将热泵热水机组放在建筑物的顶层或室外平台即可工作。在设备结构上真正实现了水、电分离,确保用户的安全。
太阳能技术也是可再生能源应用的主要应用方向之一。唐山属于太阳能资源比较丰富的区域,太阳能年辐射总量4200~5400MJ/?,年日照时数在2600小时~3000小时,所以太阳能技术在唐山有很好的发展前景,并且太阳能在建筑中的应用是现阶段太阳能应用中最具有发展潜力的领域。太阳能是永不枯竭的清洁能源,量大,资源丰富,绿色环保。但太阳能也具有一些缺点: (1)太阳能的能流密度低。虽然到达地球表面的太阳能有102000TW,但即使在太阳能资源较丰富的沙漠地区,考虑到太阳集热系统的效率和热损失,每平米集热器面积实际采集到的年平均太阳能辐射照度不到100W,而且它因地而异,因时而变。(2)太阳能具有间歇性和不可靠性。太阳能的辐照度受气候条件等各种因素的影响不能维持常量,如果遇上连续的阴雨天气太阳能的供应就会中断。此外,太阳能是一种辐射能,具有即时性,太阳能自身不易储存,必须即时转换成其它形式能量才能利用和储存。
热泵技术和太阳能技术自身存在的这些局限性,如果两种能源能够联合使用,再加上锅炉供热作为补充,就能互相弥补自身的不足,提高资源利用率。
2.工程范例
一、工程概况:
(一)工程名称:开滦集团机关浴池燃油锅炉供热水改造为太阳能、空气源热泵、锅炉供暖管网联合为浴池制取热水。
(二)工程地点:唐山市开滦集团公司机关院内。
(三)浴池现供热水方式:有一台燃油锅炉,每天生产大约40吨洗浴用热水。
(四)工程内容:取消浴池的燃油锅炉,改为太阳能、空气源热泵、锅炉供暖管网联合为浴池供应热水。
(五)建筑情况:
1、此浴池位于开滦集团公司院内,为单层框架式结构建筑,层高约为4m,屋顶为现浇屋面,两侧向中间坡度约15°,东西长