浅析温室太阳能与地源热泵结合的供暖系统

孙连华（中油辽河工程有限公司 热力工程所，辽宁　盘锦　124010）



浅析温室太阳能与地源热泵结合的供暖系统

孙连华
（中油辽河工程有限公司 热力工程所，辽宁盘锦124010）

摘要：相比过去传统的温室加热方式，新型的太阳能与地源热泵结合供暖，在耗能上要小很多，并且对环境的污染也减少很多，笔者就温室太阳能与地源热泵结合的供暖系统作出简单的论述。

关键词：温室太阳能；地源热泵；供暖系统

1 引言

在我国的冬季尤其是北方，都会使用温室来中职一些蔬菜或者是花卉等植物；但由于北风冬季低温非常低，对植物吸收水分以及养分等产生了很大的影响，进而导致了植物的非健康生长。据统计，我国大多温室加热方式多为以煤炭或是石油天然气燃烧为主，这种热能源耗能非常的大，并且在燃烧的过程中还会产生大量的有害气体例如一氧化碳、二氧化硫等等。直到后来，有人提出使用太阳能与地缘热捧相结合的系统（SGSHSP），即利用太阳能与地能热源相结合或者是相互的交替，作为热泵的热源；该系统可以说是一种包含了环保与节能并可以持续发展的能源采集和利用的装置。而美国注明供暖公司也对这套系统做出了相关的统计，近10a以来，地元热泵因运行所产生的费用相比空调费用来讲，节约了将近30%，比燃油还有烧煤等相比节约了40%-60%之间。所以笔者就温室太阳能与地源热泵结合的供暖系统作出论述。

2 地源热泵技术与太阳能技术的特点

2.1 地源热泵技术的特点。地源热泵的载体通常都是地下岩土，其是一个天然的非常广阔的集热器，它的收集量相当于47%的太阳辐射能量，与人类每年的利用相比，要高出五百倍，并且不会受到地域或者是自愿的限制，而地下的温度全年的波动都比较小，几乎不会受到季节的影响，相应的地下水的水温几乎没有浮动，相比当地的气温还要高出几度，而地下水还有个作用，由于冬季温度高于空气温度，夏季温度低于空气温度，使得地下水成为优秀的冷热源。对于北方的冬季来讲，几乎不需要考虑制冷，只需要供暖做好就可以，而长时间的运行也会对地下水的温度造成一定的影响。所以地源热泵与太阳能供暖两者循环使用可以使得地下水的温度有效的恢复。

2.2 太阳能技术热点。阳光所带来的辐射，对于地球的表面来讲，非常的巨大，而且其优势非常的明显，取之不竭用之不尽，而且利用太阳能不会造成生态环境的污染，这种可再生能源就目前为止还没有找到可以与其相比的更好的供热选择。在我国的北方，每年的日照量可以达到两千小时以上，属于太阳能可利用的优越区域。太阳能作为供暖动力，即以太阳能作为供暖的热源存在，依靠太阳能集热器将太阳的辐射转换为热能，并对建筑物提供供暖等。但太阳能作为供暖的热源，虽说优势明显，但缺点也显而易见，就是其收到了昼夜以及维度等的影响，而一些客观的天气环境也会影响到该供暖热源。太阳能的供暖可以分为主动和被动两种方式，被动的太阳能供暖会通过建筑的朝向以及环境的布置，内外空间的处理，还有建筑材料的构造等等选择最合适的地点吸取太阳能转化热能；二主动式的太阳能供暖系统，大多都是由太阳能的即热系统还有蓄热系统控制系统等其他的能源辅助进行加热和换热的工作，相比被动式的供暖，主动式的供热更加的稳定，但相应的投入的资金费用也会增加。

2.3 地源热泵与太阳能技术结合的特点。地源热泵的优势在于供暖的时间不受限制，且供暖的温度相对事宜便于调节，但缺点也很明显，无论是燃煤还是天然气，都会对大气造成污染，虽说地下水可以作为供暖热源，但供暖的效果也是有一定的弱势的；太阳能作为供暖，虽然受到了时间还有客观天气等环境的限制，但不能否认太阳能供暖的环保问题。二将两者结合，可以理想化的达到燃煤量减半，排放废气量减半，对环境的保护有着很大的提高，这也是为什么将两者结合的所在。

3 太阳能与地源热泵联合循环

地源热泵系统与太阳能系统相结合的运行方式，大多都是通过太阳能的集热器面积还有末端所需要的供回水温度有着很大的关系，而通常的运行方式多为三种，也就是太阳能系统与热泵机组的并联、串联和混合联合运行。

3.1 并联式太阳能与地源热泵系统。并联式的太阳能-地源热泵系统，是将太阳能系统与地源热泵联合，在使用的过程中，将两大系统交替使用。也就是在太阳能集热器的温度达到一定的标准时，将其产生的热量传输到地下，并加以储存，使得特让的温度迅速的恢复，最大程度的提高集热器的效率。当夜间太阳能供热系统所传输的热量没法满足空调的供暖时，就需要利用地源热泵系统计息提供热量，也就是两者间起到了相互弥补的作用。

3.2 串联式太阳能与地源热泵系统。串联式的太阳能-地源热泵系统工作的原理，是利用太阳能集热器进行热量的储存，并通过蓄热水箱将热量进行转化，并不断的提高蒸发器入口的温度，进而不断的提高系统的温度。这种联合的方式，可以有效的弥补冬季太阳能系统温度过低无法满足仁亮的需求，也就是将串联中的地源热泵所政法的温度作为太阳能的辅助热源。

3.3 混联式太阳能与地源热泵系统。混合式的联合系统没事所有方式中变化做多的一种，其可以通过添加空气换热器进行地源热泵与空气之间温度的转换，并保证温度的稳定；与此同时，蒸发器的数量也可以增加，不单单是太阳能与地下土壤为供热的热源，空气也可以作为热源，最终就是保障系统达到最高的温度。当冬季来临时，蓄热冰箱中的温度必然会高于室外的温度，这就可以满足热量的供应，并且不需要进行地源热泵的供应，有效的起到对电能的节约作用；当蓄热水箱中水温高过大气温度还有地下的土壤温度时，就可以利用其作为提升地源热泵蒸发器温度的枢纽；当蓄热水箱的水温还有地下土壤的温度都低于空气温度的时候，就可以切换为空气源热泵，但值得注意的事，这样就需要对除霜的问题进行严谨的考虑。

结语

伴随着我国科学技术的持续进步，可再生能源能量的聚集以及转换和储存等，利用的技术都在不断的进步，可以说再生能源得到了综合的利用，这在很大程度上降低了我国能源的使用量，并提高了能源的利用率。太阳能联合地源热泵技术作为一种集技能与环保一身的供热方式，在个大行业中被广泛的应用；无论是夏季的制冷还是冬季的采暖，都可以有效的降低建筑或温室的耗能指标，并在温室中因地制宜的选取不同方式的取暖方式，这样可以有效的提高温室节能的水平，并对人们生活的水平不断的提高，不仅仅是节约了能源，还保护了环境；所以该系统的应用具有非常广阔的发展空间以及重要的现实意义。

参考文献

[1]高源.太阳能-地源热泵系统运行特性实验研究[D].大连理工大学，2014.

中图分类号：TK511

文献标识码：A