严寒地区太阳能辅助土壤源热泵供热经济性分析

王 杨 洋

(吉林建筑大学城建学院，吉林 长春 130000)



严寒地区太阳能辅助土壤源热泵供热经济性分析

王 杨 洋

(吉林建筑大学城建学院，吉林 长春 130000)

为解决严寒地区土壤源热泵系统长期运行出现吸排热量失衡的问题，提出了太阳能辅助土壤源热泵系统方案，并将该方案与传统集中供热系统方案的经济性作了对比，指出太阳能辅助土壤源热泵系统在使用寿命周期内具有良好的节能环保效益。

土壤源热泵，太阳能，集中供热，经济性

土壤源热泵技术属于可再生能源，既不污染环境，又能循环利用，符合国家可持续发展的产业政策，有很好的发展前景。严寒地区使用土壤源热泵系统可以实现冬季供热和夏季供冷，但在长期运行后会出现效果不佳，其最主要原因是严寒地区冬季热负荷大于夏季冷负荷，导致土壤源热泵的全年吸热量大于排热量，从而出现土壤的冷堆积效应。为了解决这种吸排热量失衡问题，可以采用太阳能辅助土壤源热泵系统向土壤进行补热以满足平衡要求，可以保证土壤源热泵系统长期高效运行。本文以某工程为例，对太阳能辅助土壤源热泵系统与传统集中供热系统在经济性方面进行对比分析。

1 工程概述

本工程地点位于吉林省长春市，属于严寒地区，地上6层，5层住宅加1层阁楼，共6层，18户，建筑面积近3 000 m2。本工程采用太阳能辅助土壤源热泵系统，从而缓解严寒地区地埋管系统长期运行出现的土壤温度下降的问题，利用可再生能源实现供热、供冷和热水供应，具有很好的节能效益。与传统能源方式相比，本系统初投资较高，但运行费用较低，经过一定使用年限后即可回收初投资。本文以该工程为例，仅对冬季供热工况，将太阳能辅助土壤源热泵系统与传统集中供热系统进行经济性分析。

2 系统初投资分析

2.1 太阳能辅助土壤源热泵系统初投资

太阳能辅助土壤源热泵系统的初投资主要是土壤源热泵机组、室外地埋管系统和太阳能集热板的投资。

本项目包括土壤源热泵机组2台，制热量Q=35 kW,P=6.9 kW,初投资80 000元；循环水泵共8台，初投资24 000元；蓄热水箱7 200元；板式换热器88 000元；集分水器、定压罐、空调水管、阀门、辅材及安装35 000元；室外地埋管系统初投资216 800元；土壤源热泵系统初投资小计45.1万元。

本项目包括太阳能集热板90片，单片价格2 500元，共计225 000元，循环泵、定压罐、蓄热水箱、板式换热器等共计100 000元，太阳能系统材料供应及安装共计135 000元。太阳能系统初投资小计46万元。

综上所述，本项目太阳能辅助土壤源热泵系统初投资共计91.1万元。

2.2 传统集中供热系统初投资

传统集中供热的初投资主要是换热站并网费用，换热器、循环水泵等费用。

本项目如果采用传统集中供热系统，需要板式换热器2台，20 000元；循环水泵等附件10 000元；并网费150元/m2，3 000 m2共计450 000元。所以，传统集中供热系统的初投资为48万元。

3 系统经济性分析

根据系统能耗分析报告，太阳能土壤源热泵系统采暖年耗电量为9 391 kWh，长春电费为0.52元/kWh，综合初投资总费用为911 000+9 391×0.52×N=(911 000+4 883×N)元，N为使用年数。

如果采用传统集中供热系统，长春采暖季采暖费用：29元/m2，3 000 m2共计87 000元；采暖系统维护费用20 000元；根据前述系统初投资为48万元，总费用为(480 000+107 000×N)元，N为使用年数。

通过对比分析传统集中供热系统和太阳能土壤源热泵系统总费用，计算出初投资回收年限，列有关系式480 000+107 000×N=911 000+4 883×N，得出N=4.2年。

由此可以看出与传统集中供热系统相比，太阳能辅助土壤源热泵系统在第4.2年后总费用将会小于前者，也就是太阳能辅助土壤源热泵系统的初投资回收期约为4年～5年。系统设备运行寿命约为15年～20年，在使用寿命周期内总体经济收益非常可观[1]。

4 结语

利用可再生能源的太阳能辅助土壤源热泵系统虽然初期投资较高，但是从本工程可看出在4年～5年后系统的总费用已经小于传统集中供热系统，从而在15年～20年寿命使用周期内可以看出明显的经济效益，同时也能体现可再生能源的节能环保效益。

[1] 徐华丽.地源热泵与太阳能复合系统在建筑中的应用分析[D].济南：山东大学硕士学位论文，2012.

The efficiency analysis on solar energy auxiliary soil source heat pump heating in cold region

Wang Yangyang

(UrbanConstructionInstitute,JilinArchitecturalUniversity,Changchun130000,China)

To solve the suction and discharge heat imbalance problems in soil source heat pump system long running in cold region, this paper put forward the solar assisted soil source heat pump system, and compared the efficiency of this plan with traditional central heating system, pointed out that the solar assisted soil source heat pump system in service life cycle had good energy conservation and environmental protection benefits.

soil source heat pump, solar energy, central heating, efficiency

1009-6825(2016)13-0205-01

2016-02-25

王杨洋(1981- )，女，讲师

TU201.5

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