不同类型辅助能源的太阳能采暖系统方案对比

新农村新能源NewCountryside&Energy新农村新能源NewCountryside&Energy3233新能源产业不同类型辅助能源的太阳能采暖系统方案对比北京九阳实业公司　　目前，在新农村民宅的太阳能采暖系统中，采用较多的是生物质炉具与电加热辅助。生物质炉具设备的优点是运行费用低廉，但存在自动化程度不高、使用操作麻烦、室内环境相对较差的缺点；电加热则存在运行费用过高，经济性较差的问题。　　为了寻找出适合于新农村民宅太阳能采暖辅助能源配置的方案，我公司进行了不断的试验与研究。现以100m2左右的民宅为例，对于不同类型辅助能源的太阳能采暖系统的优缺点、投资及运行费用等情况进行综合对比。　　一.建筑物条件　　以100m2建筑物为例，按室温18℃、耗热指标50W/m2考虑，则建筑物的小时耗热功率为5kw；　　太阳能集热器的配置方案为：14m2平板太阳能集热器。　　二.生物质锅炉作为辅助能源的太阳能采暖系统　　1.系统原理图图1生物质锅炉辅助加热的太阳能采暖系统　　2.设备初投资情况：约32000元/户；　　3.运行费用：　　太阳能配置生物质锅炉辅助加热的太阳能采暖系统，依回访及实际运行效果估算，每采暖季耗煤约1t左右，运行成本估算在1000元。（水泵耗电量估算约240元）　　4.优点：运行费用低廉；　　缺点：自动化程度不高、使用操作麻烦、室内环境相对较差。　　三.太阳能配电辅助加热的采暖系统　　1.系统原理图图2太阳能配电辅助加热的采暖系统　　2.设备初投资情况：约32000元/户；　　3.运行费用：　　日耗电量41.4kw，电价按0.50元/kwh计，电费约为20.70元，整个采暖季2484元。（水泵耗电量估算约240元）　　4.优点：环保，自动化程度较生物质锅炉高；　　缺点：运行费用过高，经济性较差。　　四.太阳能配燃气辅助加热的采暖系统　　1.系统原理图新能源产业新农村新能源NewCountryside&Energy图3太阳能配燃气辅助加热的采暖系统　　2.设备初投资情况：此系统需增加燃气壁挂炉一台，整体投资约38000元/户；　　3.运行费用：　　每采暖季预计耗气量约为598m3，按2.05元/Nm3的燃气收费标准，燃气费用约1227元；（水泵耗电量估算约240元）　　4.优点：自动化程度较生物质锅炉高；　　缺点：需要具备气源供应条件。　　五.太阳能与水源热泵机组串联方式　　1.运行原理　　串联式太阳能热泵采暖系统是指太阳能集热循环与热泵循环通过蒸发器加以串联，蒸发器热源全部来自太阳能集热循环所吸收的热量；太阳能集热器提供的热量不直接用于向室内供暖，而是供给热泵蒸发器，提高了太阳能集热系统的效率。但由于太阳能是不稳定热源，在太阳能提供热量不足或无法提供热量的状况下，热泵机组无法运行，所以系统中电辅助加热功能的投资是必不可少的。图4太阳能与水源热泵机组串联方式　　2.设备初投资情况：　　本方案中，选择水源热泵机组一台。其额定制热量：6.5kw，机组输入功率约2kw，水箱电辅助加热加热功率4.5KW；按其设计工况，采暖水进出水温度40/45℃，冷却水进出水温度15/10℃；　　（1）热泵一次循环泵一台：约600元；　　（2）热泵机组的投资：约6000～7000元；　　（3）热泵安装成本估算：约800元；　　整体估算成本：39400～40400元左右。　　3.太阳能热泵采暖系统运行费用情况分析：　　3.1太阳能集热器的效率计算（按12月份情况计算）　　镀黑铬平板型集热器效率曲线为：环境或周围空气温度：-2.7℃　　北京地区按40度角度安装集热器时，倾斜表面太阳月均日辐照量：日照小时数：6h；则：=13709000/6×3600=635w低温（进水10℃，出水15℃）时瞬时效率计算：=13.33℃=0.02则=0.719-4.726×0.02=0.62=62%　　在实际工程中，系统管道、水箱整体存在散热，其热损失率按20%计算；建筑物的角度一般多为30度，相比40度的安装倾角，其效率损失约为8%，则工程实际系统效率约45%；　　3.2太阳能采暖季内平均日得热量（14m2）总计：86.36MJ，折合24kwh。　　3.3采暖总热负荷：按12小时的供暖运行为60kw；　　3.4则采暖季内太阳能的平均贡献率为40%；　　3.5运行费用估算：　　采暖季每日平均耗电量为：60kw×（1-40%）=36kw，电价按0.5元/kwh计，每日运行费用18元；整个采暖季为2160元；（不含水泵等耗电量，水泵耗电量估算约240元）　　4.优点：太阳能集热效率相对提高　　缺点：热泵机组占用设备间面积，设备投资较高，运行费用较高。太阳能是不稳定热源，无法保证热泵机组的长期正常运转。因此，需要在水箱中增设电辅助加热，在太阳能源不足的情况下，靠电加热进行建筑物的供暖。　　六.太阳能与水源热泵机组并联方式　　1.运行原理　　并联式太阳能热泵系统是指太阳能集热循环与热泵循环加以并联，彼此独立，互相补充。热泵循环作为太阳能集热循环不能满足供热需求时的辅助加热热源。图5太阳能与水源热泵机组并联方式　　2.设备初投资情况　　（1）热泵循环泵两台：约1600元；　　（2）热泵机组的投资约6000～7000元；　　（3）地埋管及打井费用：约8000万元；　　（4）热泵安装成本估算约：1000元；　　整体估算成本：46600～47600元左右。　　3.太阳能热泵采暖系统运行费用情况分析：　　此条件下，太阳能集热系统的加热温度区段为30～40℃，其集热效率最终约为35%；太阳能的最终得热量：18.6kw，太阳能的采暖季平均贡献率为31%；则热泵的输出负荷为41.4kw，按热泵空季平均COP值3.0计算，则耗电量约13.8kw/天，每日运行费用6.90元；整个采暖季为828元；（不含水泵等耗电量，水泵耗电量估算约420元）　　4.优点：采用打井地埋管，热泵COP值稳定，运行费用低廉；安装风机盘管后，夏季可用于制冷；缺点：初投资较高，需进行打井埋管，设备间占用相对较大。　　七.太阳能与空气源热泵机组并联　　1.运行原理　　太阳能空气源热泵系统是指太阳能集热循环与热泵循环加以并联，彼此独立，互相补充。空气源热泵循环作为太阳能集热循环不能满足供热需求量时的辅助加热热源。为保证冬季的正常使用，空气源热泵采用低温空气源（环境温度-15℃正常工作，依据产品检测报告，其COP值可达2.5）图6太阳能与空气源热泵机组并联　　2.设备初投资情况　　（1）热泵循环泵一台：约600元；　　（2）热泵机组的投资约6000～7000元；　　（3）热泵安装成本估算：约1600元；　　整体估算增加成本：38200～39200元左右。　　3.太阳能热泵采暖系统运行费用情况分析　　此条件下，太阳能集热系统的加热温度区段为30-40℃，其集热效率最终约为35%；太阳能的最终得热量：18.6kw，太阳能的实际贡献率为31%；则热泵的输出负荷为41.4kw，按热泵冬季平均COP值2.8计算，电价按0.5元/kwh计，则耗电量约14.8kw/天，每日运行费用7.40元；整个采暖季为888元；（不含水泵等耗电量，水泵耗电量估算约290元）　　4.优点：运行费用适中，采用室外空气作为热源，无需打井；安装风机盘管后夏季可用于制冷；　　缺点：热泵投资相比生物质锅炉稍高。)3600/(×=YTSJG)3231(endLiTTT+=新能源产业新农村新能源NewCountryside&Energy图3太阳能配燃气辅助加热的采暖系统　　2.设备初投资情况：此系统需增加燃气壁挂炉一台，整体投资约38000元/户；　　3.运行费用：　　每采暖季预计耗气量约为598m3，按2.05元/Nm3的燃气收费标准，燃气费用约1227元；（水泵耗电量估算约240元）　　4.优点：自动化程度较生物质锅炉高；　　缺点：需要具备气源供应条件。　　五.太阳能与水源热泵机组串联方式　　1.运行原理　　串联式太阳能热泵采暖系统是指太阳能集热循环与热泵循环通过蒸发器加以串联，蒸发器热源全部来自太阳能集热循环所吸收的热量；太阳能集热器提供的热量不直接用于向室内供暖，而是供给热泵蒸发器，提高了太阳能集热系统的效率。但由于太阳能是不稳定热源，在太阳能提供热量不足或无法提供热量的状况下，热泵机组无法运行，所以系统中电辅助加热功能的投资是必不可少的。图4太阳能与水源热泵机组串联方式　　2.设备初投资情况：　　本方案中，选择水源热泵机组一台。其额定制热量：6.5kw，机组输入功率约2kw，水箱电辅助加热加热功率4.5KW；按其设计工况，采暖水进出水温度40/45℃，冷却水进出水温度15/10℃；　　（1）热泵一次循环泵一台：约600元；　　（2）热泵机组的投资：约6000～7000元；　　（3）热泵安装成本估算：约800元；　　整体估算成本：39400～40400元左右。　　3.太阳能热泵采暖系统运行费用情况分析：　　3.1太阳能集热器的效率计算（按12月份情况计算）　　镀黑铬平板型集热器效率曲线为：环境或周围空气温度：-2.7℃　　北京地区按40度角度安装集热器时，倾斜表面太阳月均日辐照量：日照小时数：6h；则：=13709000/6×3600=635w低温（进水10℃，出水15℃）时瞬时效率计算：=13.33℃=0.02则=0.719-4.726×0.02=0.62=62%　　在实际工程中，系统管道、水箱整体存在散热，其热损失率按20%计算；建筑物的角度一般多为30度，相比40度的安装倾角，其效率损失约为8%，则工程实际系统效率约45%；　　3.2太阳能采暖季内平均日得热量（14m2）总计：86.36MJ，折合24kwh。　　3.3采暖总热负荷：按12小时的供暖运行为60kw；　　3.4则采暖季内太阳能的平均贡献率为40%；　　3.5运行费用估算：　　采暖季每日平均耗电量为：60kw×（1-40%）=36kw，电价按0.5元/kwh计，每日运行费用18元；整个采暖季为2160元；（不含水泵等耗电量，水泵耗电量估算约240元）　　4.优点：太阳能集热效率相对提高　　缺点：热泵机组占用设备间面积，设备投资较高，运行费用较高。太阳能是不稳定热源，无法保证热泵机组的长期正常运转。因此，需要在水箱中增设电辅助加热，在太阳能源不足的情况下，靠电加热进行建筑物的供暖。　　六.太阳能与水源热泵机组并联方式　　1.运行原理　　并联式太阳能热泵系统是指太阳能集热循环与热泵循环加以并联，彼此独立，互相补充。热泵循环作为太阳能集热循环不能满足供热需求时的辅助加热热源。图5太阳能与水源热泵机组并联方式　　2.设备初投资情况　　（1）热泵循环泵两台：约1600元；　　（2）热泵机组的投资约6000～7000元；　　（3）地埋管及打井费用：约8000万元；　　（4）热泵安装成本估算约：1000元；　　整体估算成本：46600～47600元左右。　　3.太阳能热泵采暖系统运行费用情况分析：　　此条件下，太阳能集热系统的加热温度区段为30～40℃，其集热效率最终约为35%；太阳能的最终得热量：18.6kw，太阳能的采暖季平均贡献率为31%；则热泵的输出负荷为41.4kw，按热泵空季平均COP值3.0计算，则耗电量约13.8kw/天，每日运行费用6.90元；整个采暖季为828元；（不含水泵等耗电量，水泵耗电量估算约420元）　　4.优点：采用打井地埋管，热泵COP值稳定，运行费用低廉；安装风机盘管后，夏季可用于制冷；缺点：初投资较高，需进行打井埋管，设备间占用相对较大。　　七.太阳能与空气源热泵机组并联　　1.运行原理　　太阳能空气源热泵系统是指太阳能集热循环与热泵循环加以并联，彼此独立，互相补充。空气源热泵循环作为太阳能集热循环不能满足供热需求量时的辅助加热热源。