“太陽能+空氣源熱泵+地暖”供暖系統(tǒng)示范成功

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近日，一項關于太陽能光熱、空氣源熱泵輻射地板優(yōu)化集成的供暖系統(tǒng)項目（以下簡稱“項目”）在北京示范成功了。這套系統(tǒng)能節(jié)電80%以上，被評價為“國內(nèi)首創(chuàng)、國際先進”的系統(tǒng)。那到底這套系統(tǒng)先進在哪，又為何如此卓越？為此，本報特別邀請了清華大學教授、北京清華索蘭環(huán)能技術研究所開發(fā)部李元哲為我們詳細講述。

記者：聽說該項目在北京冬季供暖示范成功，并于3月25日通過了省部級鑒定，評價為“國內(nèi)首創(chuàng)、國際先進”水平，您能介紹一下具體情況嗎？

李元哲：是的，該項目于2014年1月20日，在北京市昌平區(qū)馬池口鎮(zhèn)的北京華業(yè)新能源公司宿舍樓開始試驗，直到2月3日結束，共計15天。而之后于3月25日通過了由北京市經(jīng)濟與信息化委員會組織國家發(fā)展和改革委員會能源研究所副所長、中國建筑科學研究院建筑環(huán)境與節(jié)能研究院院長徐偉、中國農(nóng)村能源行業(yè)協(xié)會太陽能熱利用專業(yè)委員會主任羅振濤等專家的鑒定，被評價為“國內(nèi)首創(chuàng)、國際先進”。從該項目的主體可以看出，它以輻射地板為供暖末端，以太陽能集熱裝置（主動式太陽能系統(tǒng)）、被動式采暖系統(tǒng)及空氣源熱泵為熱源設備?？梢哉f是一種最大限度綜合利用清潔、可再生能源，并兼具供生活熱水作用的多功能新技術。

記者：是什么促使您提出這一技術？

李元哲：第一是為了保護環(huán)境，向PM2.5開戰(zhàn)，其次是響應國家節(jié)能減排政策，因為我國國民經(jīng)濟發(fā)展需要節(jié)能、開源。

記者：在實現(xiàn)設想的過程中，采用了哪些新技術、新思維？為什么能評價為國內(nèi)首創(chuàng)、國際先進？

李元哲：我一貫重視在中國傳統(tǒng)的建筑中實現(xiàn)被動式太陽能供暖，所謂“被動式”，是在采熱過程中人很難對它進行控制的意思。上世紀80年代，我參加過“中、西德再生能源合作項目”中的新能源示范村建設工作。當時，對既有農(nóng)宅改建成的“被動太陽房”的增投資只有20%，在北京最冷的冬天，無輔助熱源的情況下，室溫低于8℃的次數(shù)不足10%。30年前的保溫、采光材料都落后于當時的西德，但效果卻比西德的好很多。當時就夢想著有一天我們的工業(yè)發(fā)展了一定會實現(xiàn)更好的效果。

所以，我不主張僅僅在屋頂搞大面積的“主動式”太陽能集熱器供暖，因為，沒太陽時室溫仍會很低。但應肯定“主動式”太陽能集熱器供暖，因為有熱的儲存，可以控制供熱的數(shù)量和時間，以此發(fā)揮大作用。但是，在安裝過程中需要克服它在以往使用中存在的缺陷，另外由于造價相對“被動式”要高，又不能全天候使用，所以，在供暖中占的比例要適當。因此，這次我們采用了在南窗下的挑臺上安裝東西向橫置的太陽能真空管式和熱管真空管式集熱裝置這種方式。集熱管從東、西兩側插入蓄熱水箱，水箱陰面上有供、回水管道，直接從南窗下的坎墻通到室內(nèi)，與地板中的水盤管連接。這樣做，一是可以防凍，二是在不大的高度上，擴大了集熱面積，三是與窗下墻配合比較美觀，四是將其裝在地面或挑臺上，容易維護，也偏于安全。

該太陽能裝置整體與水平面成60度傾角，可使冬季集熱最多，夏季集熱最少，以便在冬季供暖外，全年都能供生活熱水，但也不會過熱。

此外，怎樣選擇、設置輔助熱源，是太陽能供暖中的大問題。

利用太陽能供暖，不能降低室內(nèi)的熱舒適度，既不能有過大的室溫波動，也不能出現(xiàn)低于采暖標準的室內(nèi)溫度，同時也不宜在夏季造成過高的室內(nèi)溫度。因此，必須要有輔助熱源，以電、熱直接轉換作為輔助熱源簡單、易行，但卻把碳排放轉嫁給了電廠。

空氣源熱泵是最宜分戶供暖的熱源，但如何與太陽能供暖系統(tǒng)配合好，是近年來討論的熱點問題，因為二者的結合應當對彼此的產(chǎn)熱效率沒有負面影響。因此，本示范技術中利用控制器實現(xiàn)了在保證舒適室溫的前提下，3種熱源按最節(jié)能的方式錯時運行，即實現(xiàn)兩個優(yōu)先：一是照進室內(nèi)的太陽能優(yōu)先使用，叫“即熱者優(yōu)先”，直到落日室溫不足；二是太陽能集熱器蓄存的熱水繼之投入運行，叫“廉價者優(yōu)先”，直到水溫下降到不足以維持室溫時；最后是空氣源熱泵運行，直至次日太陽再度照進室內(nèi)。

我想以上就是評價為國內(nèi)首創(chuàng)、國際先進的原因吧！