2025年高原地区太阳能-空气源热泵复合供暖系统的研发及应用项目方案.pdfVIP

好学近乎知，力行近乎仁，知耻近乎勇。——《中庸》

高原地区太阳能-空气源热泵复合供暖系统

的研发及应用项目方案

一、项目名称

高原地区太阳能-空气源热泵复合供暖系统的研发及应

用

二、项目实施内容

高原寒冷地区具有海拔高、气温低、冬季严寒漫长等特

点，但高原寒冷地区的太阳辐射较强，日照时间较长，具有

丰富的太阳能资源。但太阳能资源具有不稳定性，太阳能供

暖系统需要设置辅助热源来保证供暖的连续性，本项目展开

对太阳能-空气源热泵复合供暖系统的设计及应用研究，通

过太阳能作为供暖系统的主要热源来解决拉萨地区冬季供

暖问题，从而缓解能源危机、减轻环境污染，保护西藏地区

绿水青山。

项目主要研究内容如下：

1、本项目以拉萨地区的某办公建筑为模型，采用建筑

能耗模拟软件DeST对以拉萨市为代表的高海拔寒冷地区特

殊气候条件的建筑负荷特性进行研究，得出室外温湿度、太

阳辐射强度以及建筑逐时冷热负荷等。

2、建立太阳能-空气源热泵复合供暖系统各部件的数学

模型，对系统设备进行设计和选型，根据其数学模型利用

老当益壮，宁移白首之心；穷且益坚，不坠青云之志。——唐·王勃

TRNSYS软件建立系统仿真模型，并对系统运行特性进行模拟

和分析，对系统的太阳能有效集热量、太阳能集热效率、太

阳能保证率、蓄热水箱温度、循环泵启停和热泵COP等参数

进行深入研究，并根据现场实测数据对系统可靠性进行验

证。同时根据太阳能-空气源热泵复合供暖系统的设备选型

的计算公式，并对设计工况下的设备进行选型。

3、利用正交试验法，针对不同末端温度，以太阳能保

证率和费用年值为评价指标，对系统太阳能集热器面积、集

热器倾角和蓄热水箱容积进行优化分析。根据优化后的设计

参数，将居住建筑和办公建筑进行对比分析，提出了太阳能

-空气源热泵双水箱供暖系统。

4、在居住建筑的基础上，从太阳能保证率和费用年值

等方面对太阳能-空气源热泵单水箱和双水箱系统进行对

比，分析双水箱系统在居住建筑供暖方面的优势和应用价

值。

三、项目完成指标

本项目针对高原地区太阳能-空气源热泵复合供暖系统

的应用方案分别建立太阳能集热器、蓄热水箱、空气源热泵、

末端及循环水泵和控制系统的数学模型（各组件建立数学模

型）；根据建立的太阳能+空气源热泵复合供暖系统的主要

组件的数学模型，通过TRNSYS软件对系统进行仿真模拟；

并对太阳能集热器的面积，水箱容积，热泵功率以及循环水

天行健，君子以自强不息。地势坤，君子以厚德载物。——《周易》

泵进行计算和设备选型。项目完成后，预计依托本项目的技

术可以申请发明专利1项，实用新型专利3项，计算机软件

著作权3-5项。

四、技术路线

项目整体技术路线如下图所示：

图1项目技术路线图

五、项目的创新点

1、太阳能集热系统和空气源热泵系统联合供暖模式特

性研究

博观而约取，厚积而薄发。——苏轼

当太阳辐射强度较弱时，即太阳能集热系统不能将蓄热

水箱加热到预定温度时，需要开启空气源热泵加热蓄热水箱

中的水到设定温度，满足末端供暖需求，空气源热泵的开启

由温差控制系统进行控制。此种模式的供暖所需热量来自太