淺析溫室太陽能與地源熱泵結合的供暖系統

孫連華（中油遼河工程有限公司 熱力工程所，遼寧　盤錦　124010）

?

淺析溫室太陽能與地源熱泵結合的供暖系統

孫連華
（中油遼河工程有限公司 熱力工程所，遼寧盤錦124010）

摘要：相比過去傳統的溫室加熱方式，新型的太陽能與地源熱泵結合供暖，在耗能上要小很多，并且對環境的污染也減少很多，筆者就溫室太陽能與地源熱泵結合的供暖系統作出簡單的論述。

關鍵詞：溫室太陽能；地源熱泵；供暖系統

1 引言

在我國的冬季尤其是北方，都會使用溫室來中職一些蔬菜或者是花卉等植物；但由于北風冬季低溫非常低，對植物吸收水分以及養分等產生了很大的影響，進而導致了植物的非健康生長。據統計，我國大多溫室加熱方式多為以煤炭或是石油天然氣燃燒為主，這種熱能源耗能非常的大，并且在燃燒的過程中還會產生大量的有害氣體例如一氧化碳、二氧化硫等等。直到后來，有人提出使用太陽能與地緣熱捧相結合的系統（SGSHSP），即利用太陽能與地能熱源相結合或者是相互的交替，作為熱泵的熱源；該系統可以說是一種包含了環保與節能并可以持續發展的能源采集和利用的裝置。而美國注明供暖公司也對這套系統做出了相關的統計，近10a以來，地元熱泵因運行所產生的費用相比空調費用來講，節約了將近30%，比燃油還有燒煤等相比節約了40%-60%之間。所以筆者就溫室太陽能與地源熱泵結合的供暖系統作出論述。

2 地源熱泵技術與太陽能技術的特點

2.1 地源熱泵技術的特點。地源熱泵的載體通常都是地下巖土，其是一個天然的非常廣闊的集熱器，它的收集量相當于47%的太陽輻射能量，與人類每年的利用相比，要高出五百倍，并且不會受到地域或者是自愿的限制，而地下的溫度全年的波動都比較小，幾乎不會受到季節的影響，相應的地下水的水溫幾乎沒有浮動，相比當地的氣溫還要高出幾度，而地下水還有個作用，由于冬季溫度高于空氣溫度，夏季溫度低于空氣溫度，使得地下水成為優秀的冷熱源。對于北方的冬季來講，幾乎不需要考慮制冷，只需要供暖做好就可以，而長時間的運行也會對地下水的溫度造成一定的影響。所以地源熱泵與太陽能供暖兩者循環使用可以使得地下水的溫度有效的恢復。

2.2 太陽能技術熱點。陽光所帶來的輻射，對于地球的表面來講，非常的巨大，而且其優勢非常的明顯，取之不竭用之不盡，而且利用太陽能不會造成生態環境的污染，這種可再生能源就目前為止還沒有找到可以與其相比的更好的供熱選擇。在我國的北方，每年的日照量可以達到兩千小時以上，屬于太陽能可利用的優越區域。太陽能作為供暖動力，即以太陽能作為供暖的熱源存在，依靠太陽能集熱器將太陽的輻射轉換為熱能，并對建筑物提供供暖等。但太陽能作為供暖的熱源，雖說優勢明顯，但缺點也顯而易見，就是其收到了晝夜以及維度等的影響，而一些客觀的天氣環境也會影響到該供暖熱源。太陽能的供暖可以分為主動和被動兩種方式，被動的太陽能供暖會通過建筑的朝向以及環境的布置，內外空間的處理，還有建筑材料的構造等等選擇最合適的地點吸取太陽能轉化熱能；二主動式的太陽能供暖系統，大多都是由太陽能的即熱系統還有蓄熱系統控制系統等其他的能源輔助進行加熱和換熱的工作，相比被動式的供暖，主動式的供熱更加的穩定，但相應的投入的資金費用也會增加。

2.3 地源熱泵與太陽能技術結合的特點。地源熱泵的優勢在于供暖的時間不受限制，且供暖的溫度相對事宜便于調節，但缺點也很明顯，無論是燃煤還是天然氣，都會對大氣造成污染，雖說地下水可以作為供暖熱源，但供暖的效果也是有一定的弱勢的；太陽能作為供暖，雖然受到了時間還有客觀天氣等環境的限制，但不能否認太陽能供暖的環保問題。二將兩者結合，可以理想化的達到燃煤量減半，排放廢氣量減半，對環境的保護有著很大的提高，這也是為什么將兩者結合的所在。

3 太陽能與地源熱泵聯合循環

地源熱泵系統與太陽能系統相結合的運行方式，大多都是通過太陽能的集熱器面積還有末端所需要的供回水溫度有著很大的關系，而通常的運行方式多為三種，也就是太陽能系統與熱泵機組的并聯、串聯和混合聯合運行。

3.1 并聯式太陽能與地源熱泵系統。并聯式的太陽能-地源熱泵系統，是將太陽能系統與地源熱泵聯合，在使用的過程中，將兩大系統交替使用。也就是在太陽能集熱器的溫度達到一定的標準時，將其產生的熱量傳輸到地下，并加以儲存，使得特讓的溫度迅速的恢復，最大程度的提高集熱器的效率。當夜間太陽能供熱系統所傳輸的熱量沒法滿足空調的供暖時，就需要利用地源熱泵系統計息提供熱量，也就是兩者間起到了相互彌補的作用。

3.2 串聯式太陽能與地源熱泵系統。串聯式的太陽能-地源熱泵系統工作的原理，是利用太陽能集熱器進行熱量的儲存，并通過蓄熱水箱將熱量進行轉化，并不斷的提高蒸發器入口的溫度，進而不斷的提高系統的溫度。這種聯合的方式，可以有效的彌補冬季太陽能系統溫度過低無法滿足仁亮的需求，也就是將串聯中的地源熱泵所政法的溫度作為太陽能的輔助熱源。

3.3 混聯式太陽能與地源熱泵系統。混合式的聯合系統沒事所有方式中變化做多的一種，其可以通過添加空氣換熱器進行地源熱泵與空氣之間溫度的轉換，并保證溫度的穩定；與此同時，蒸發器的數量也可以增加，不單單是太陽能與地下土壤為供熱的熱源，空氣也可以作為熱源，最終就是保障系統達到最高的溫度。當冬季來臨時，蓄熱冰箱中的溫度必然會高于室外的溫度，這就可以滿足熱量的供應，并且不需要進行地源熱泵的供應，有效的起到對電能的節約作用；當蓄熱水箱中水溫高過大氣溫度還有地下的土壤溫度時，就可以利用其作為提升地源熱泵蒸發器溫度的樞紐；當蓄熱水箱的水溫還有地下土壤的溫度都低于空氣溫度的時候，就可以切換為空氣源熱泵，但值得注意的事，這樣就需要對除霜的問題進行嚴謹的考慮。

結語

伴隨著我國科學技術的持續進步，可再生能源能量的聚集以及轉換和儲存等，利用的技術都在不斷的進步，可以說再生能源得到了綜合的利用，這在很大程度上降低了我國能源的使用量，并提高了能源的利用率。太陽能聯合地源熱泵技術作為一種集技能與環保一身的供熱方式，在個大行業中被廣泛的應用；無論是夏季的制冷還是冬季的采暖，都可以有效的降低建筑或溫室的耗能指標，并在溫室中因地制宜的選取不同方式的取暖方式，這樣可以有效的提高溫室節能的水平，并對人們生活的水平不斷的提高，不僅僅是節約了能源，還保護了環境；所以該系統的應用具有非常廣闊的發展空間以及重要的現實意義。

參考文獻

[1]高源.太陽能-地源熱泵系統運行特性實驗研究[D].大連理工大學，2014.

中圖分類號：TK511

文獻標識碼：A