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太阳能和空气能联合供热水、供暖系统方案设计

郭艺丹;陶欣

【摘要】根据开发商提供的太阳能水箱和集热器的参数,确定了空气能容量及型号、

供热末端的选型和负荷计算,并对太阳能、空气能及供热末端热水管道采用的两种

循环系统安装方案进行了论述,得出:热水循环系统方案1和热水循环系统方案2在

非供暖季节区别不大;在供暖季节,方案1中太阳能作为预热系统,太阳能凉水的补入

不影响冬季供暖效果,更优于热水循环系统方案2,因此选择热水循环系统方案1作

为实施方案.

【期刊名称】《新余学院学报》

【年(卷),期】2017(022)003

【总页数】4页(P41-44)

【关键词】太阳能;空气能;热水系统;供暖

【作者】郭艺丹;陶欣

【作者单位】安徽国防科技职业学院,安徽六安237011;安徽国防科技职业学院,安

徽六安237011

【正文语种】中文

【中图分类】TK511

太阳能资源是清洁能源，且取之不尽用之不竭，太阳能热水器系统技术较为成熟，

已被广泛应用。空气能技术则是采用压缩机，消耗一定的电能，从环境热源中吸取

低品位热量，然后转换为较高温热释放到所需的区域内[1]，理论能效最高达到1:4。

但这两种热源都受气候环境的影响，单独使用都有一定的局限性。因此，本文针对

江淮地区的气候特点，将太阳能和空气能结合起来，进行全年供热水、冬季供暖方

案设计，既有效地避免了太阳能本身所具有的间歇性和稀薄性等不足，又解决了空

气源热泵系统冬季效率低的问题，还能增强系统对气候变化的适应性[2-3]。

本项目在皖西一小区某单元的一三室两厅居室实施太阳能和空气能联合供热水、供

暖系统方案，采用太阳能和空气能作为热源，将热源储存在保温水箱内，通过热水

管路输送到发热末端，满足生活热水和建筑供暖需求[4]，建筑供暖采用铜铝复合

暖气片作为散热装置。

1.1联供系统构成原理

太阳能和空气能联供热水、供暖的系统主要由太阳能、空气能、储热水箱、循环水

泵、暖气片、控制系统及管网等组成[5]，系统结构如图1所示。太阳能和空气能

组成并联系统，当太阳辐射足够强时，不启动空气能，太阳能子系统集热量可以满

足热水负荷需求；当辐射不足或阴雨雪天气时，空气能子系统启动，直接对保温水

箱中的水加热至额定温度。

1.2联供系统安装方案

项目实施场所为安徽省六安市某小区住宅，建筑面积大约106m2，实际采暖面积

为62m2。实验场所平面布置图如图2所示，建筑外墙为240毫米的砖墙，外墙

设有保温层。窗户为铝合金双层窗，其中卧室1和客厅阳台有推拉玻璃门，2个阳

台不属于供暖区域。地面材料为瓷砖面层，地板埋管采用混凝土预埋管。

太阳能热水器采用中科蓝天壁挂式集热式太阳能自带的80L承压水箱，其水箱为

不锈钢保温水箱，安装于南边阳台东墙上，平板太阳能集热板挂阳台外，集热板与

外墙成30°夹角，集热面积为1.44m2，空气能热水器位于所在楼层东北角外的一

块平台。系统采用自动控制系统控制热源的采集与使用。

将冬季房间供暖标准设为q=45W/m2，参考房间面积为S=60m2，需要配备的

空气能压缩机输出功率Q=q×S=2700W，一天按15小时计算，建筑屋内总需最

大制热量为Q=45×60×15=40500W。

1.3供暖末端选型及计算

房间供暖的散热方式采用铜铝复合暖气片，其优点是散热快、易维护，更重要的是

可有效避免水质污染。项目中暖气片有5组，方案单片高度为1800mm，这样其

横向占用空间小。分别装在卧室1、卧室2、卧室3、客厅和餐厅墙上，卫生间内

采用卫生间专用的铜铝复合小背篓散热片，位置如图2所示。

所采用的单根1800mm暖气片，理论散热380瓦至400瓦，可供暖面积3.8m2。

卧室1面积16.1m2，需要6片。卧室2面积8.6m2，需要4片。卧室3面积

7.2m2，需要3片。客厅面积18.5m2，需要7片。餐厅面积11.6m2，需要5

片。

2.1热水循环系统方案1

位置安装设计好后，需要设计管道预埋和热水循环水路。为发挥出太阳能热水器和

空气能热水器的联合效应，笔者考虑把太阳能热水器置于空气能热水器前端。这样

太阳能热水器出来的热水温度达到设定温度时，空气能热水器就不用耗电加热。该