[发明专利]一种太阳能复合地源热泵的能量系统及其应用

说明书

技术领域

本发明属于能源领域，涉及能源产生系统，尤其是可再生的能源系统。

背景技术

地源热泵利用地下土壤或临近处水源温度相对恒定，热容量较高的特点，在夏季将空调制冷循环所需排放的热量排到地下，在冬季将空调制冷循环所需吸收的热量又从土壤或临近处水源中取出，达到同时提高冬夏季制冷制热效率的目的。当前，国内土壤源地源热泵发展最快，最大单项工程使用建筑面积已达13万平方米。统计数据表明，2005年，我国地源热泵系统的应用面积约为3000万平方米，这一数字到了2007年上升至8000万。2008年我国地源热泵系统新增的应用面积在3000万平方米以上，照这样的速度发展，预计2009年我国地源热泵系统的应用面积将达到16000万平方米左右，我国地源热泵市场的发展的速度超乎想象。在整个市场容量上，2009年我国地源热泵的市场容量为17亿元人民币左右，与08年相比，同比增长13％。其中小型机组达到7亿元，占比为58％。地源热泵在发展中也遇到负荷不平衡，占地大，对垂直埋管式系统还有施工成本高等问题，单考地源热泵系统本身增加辅助散热的解决办法不仅投资大，而且也不节能，因此必须探索更佳的方案。

80年代，太阳能热水器在小型村镇中开始应用。该市场主要由以下因素推动：热水的大量需求、经济性及远低于发达国家价格的热水器系统。虽然没有相关促进政策推动太阳能热水器在城市多层建筑中应用，但随着能源价格的上升及公共需求的增加，特别是在当前建筑业非常景气的时期，开发商在设计和建设阶段已经开始考虑安装太阳能热水器。有关技术标准，建筑规范及测试和认证中心等政府项目也在帮助这个产业走向成熟。太阳能热水器在技术成熟地区已与传统热水器展开全面竞争，但在气候寒冷地区稍逊一筹。除了在某些零售电价极高(超过20～25美分/kWh)的地区，并网光伏发电目前还缺乏竞争力。

中国是世界上最大的太阳能热水器生产国和消费国，年产量接近1200万平方米(按集热面积计算)，2004年累计安装量达到6000万平方米。同时中国也正在开拓太阳能热水器的出口市场。在过去的6年里，中国太阳能热水器生产的年平均增长率达到了28％，2004年总产值接近20亿美元。作为比较，2003年欧盟15个国家仅生产了140万平方米的太阳能热水系统，累计安装量也只有1400万平方米。在世界范围内，国际能源机构(IEA)的一项研究提供的2001年统计数据表明，全球总计太阳能集热器的安装面积为1亿平方米，排在前位的国家是中国(3200万平方米)、美国(2340万平方米)、日本(1210万平方米)和欧洲(1120万平方米)。同有些国家相比，如奥地利、希腊和以色列，中国太阳能热水器的相对市场份额(以每千户所拥有集热器面积计算)仍然较小。如果中国四分之一的居民用上太阳能热水器，2020年将为整个产业带来2.7亿平方米的市场，这也是中国政府的目标。无论是光伏还是太阳能热水器产业，将来的主流趋势是发展太阳能一体化建筑技术。建筑一体化系统的美观，从城市环境角度来看，广大的消费者和市政都愿意接受这些技术。

中国政府计划在“可再生能源十一五规划”中提出针对太阳能热利用的方针是：在“十一五”时期，继续推进太阳能热利用的快速发展。在农村和小城镇推广太阳能热水器、太阳房和太阳灶；在大中城市推广普及太阳能热水器与建筑物结合应用，推广太阳能集中供热水工程，建设太阳能采暖和制冷试点示范工程。将太阳能光-热、地源热泵空调等技术与建筑的有机结合、融为一体，建成一个综合利用新能源(如太阳能、地热能等)的建筑，实现夏季制冷冬季采暖、四季供应热水，以降低建筑的耗能指标——这将是太阳能与地源热泵技术与产品的发展趋势，具有显著的社会经济环境效益。80年代国际能源组织(IEA)组织15个国家的专家对太阳能建筑技术进行联合攻关，欧美发达国家纷纷建造综合利用太阳能示范建筑。试验表明、太阳能建筑节能率大约75％左右，已成为最有发展前景的领域之一。太阳能热水器在技术成熟地区已与传统热水器展开全面竞争。太阳能应用中主要的问题是不稳定，随白天夜晚、天晴下雨、夏季冬季等因素变化很大，需要其它形式的能源作为补充。