引言隨著經(jing)濟發(fa)展(zhan)和人民生活水平(ping)的提高(gao)，空調和采暖能耗在我國建築能耗中的比(bi)重(zhong)大(da)幅(fu)度地提高(gao)，逐步發(fa)展(zhan)成為建築能耗中的一個主要部分，給(gei)能源和環(huan)境(jing)帶來更大(da)的壓力(li)。而太陽能是(shi)一種取之不盡、用(yong)之不竭的潔淨(jing)能源，用(yong)太陽能補充常規(gui)能源驅動空調和采暖係統對於節能和環(huan)保都具有十分重(zhong)要的意義。

本文對太陽能空調／熱泵係統作詳細描述，並分析係統在運行中的部分數據，以便總結經(jing)驗(yan)，為推廣應(ying)用(yong)打(da)下基礎。1太陽能空調／熱泵係統詳述1．1係統工作原理新能源示範大(da)樓總建築麵積8000m2。該樓主體建築於2002年8月基本建成，2003年底通過驗(yan)收，現已(yi)完成並投入運行。本係統的目(mu)標是(shi)為滿足(zu)天(tian)普(pu)新能源示範大(da)樓夏季空調、冬季供暖的需(xu)求(qiu)，係統主要由(you)太陽能集熱器陣列(lie)、溴化鋰製冷機、熱泵機組、蓄能水池和自動控製係統等幾(ji)大(da)部分組成。係統工作原理如圖1所示。建築采暖、空調期間，均優先利(li)用(yong)太陽能為儲(chu)能水池蓄能。冬季通過板式(shi)換熱器將(jiang)集熱係統收集的熱量交換給(gei)蓄能水池，達到蓄熱的目(mu)的；夏季吸收式(shi)製冷機以太陽能集熱係統收集的熱水為熱源，製造冷凍水，作為儲(chu)能水池的冷源。熱泵作為太陽能空調的輔助(zhu)係統。冬季，當水池溫度低於33°C或者處(chu)於用(yong)電低穀期（每晚22：00時－次日7：00時），熱泵啟動，向蓄能水池供熱；夏季，當太陽能製冷無(wu)法維(wei)持水池溫度18°C時，熱泵則向蓄能水池供冷，保持水池的溫度。過渡季節係統僅啟動太陽能部分製冷、製熱，並在不同的過渡季節選用(yong)不同的工作模式(shi)。春季，係統在蓄冷模式(shi)下工作，吸收式(shi)製冷機向蓄能水池提供冷凍水，降低蓄能水池的溫度為夏季供冷做準備(bei)；秋季，係統轉(zhuan)換成蓄熱模式(shi)，太陽能集熱係統向蓄能水池供熱，提高(gao)水池的溫度為冬季供暖做準備(bei)。不論冬季還是(shi)夏季，空調水係統的熱水和冷凍水均由(you)蓄能水池供給(gei)。冬季，室內溫度低於18°C時大(da)樓供能泵開啟，水池向大(da)樓供暖，當室內溫度高(gao)於20°C，供能泵關閉；夏季，室內溫度高(gao)於27°C時大(da)樓供能泵開啟，水池向大(da)樓供冷，當室內溫度低於23°C，供能泵關閉。建築全年采用(yong)自然(ran)通風(feng)。1．2係統詳述集熱係統總采光麵積812m2，集熱器由(you)熱管式(shi)真空管和Ｕ型管式(shi)真空管組成。考慮到與(yu)建築一體化問題，集熱器在安裝前被預製成不同的模塊，Ｕ型管集熱器和熱管集熱器由(you)φ58×1800的真空管分別(bie)預製成4000×1200mm2和2000×2400mm2的安裝模塊。經(jing)過建築部門和設計人員(yuan)的精心設計，熱管式(shi)集熱器布置(zhi)在新能源示範大(da)樓東樓的南向坡屋(wu)頂，型管集熱器安裝在新能源示範大(da)樓西樓的南向坡屋(wu)頂Ｕ及(ji)機房(fang)的南坡屋(wu)頂（如圖2所示），各排(pai)集熱器並聯連接，安裝傾角同北京的緯度相近，38度左右。這樣布置(zhi)集熱器不僅可以滿足(zu)集熱器的安裝要求(qiu)，又能夠保證建築物造型美(mei)觀，充分體現出(chu)太陽能與(yu)建築一體化的特(te)色。在夏季，與(yu)建築結合(he)為一體的集熱器還有隔熱效(xiao)果(guo)，同時達到節能目(mu)的。由(you)於太陽能本身能量密度低，受時間、天(tian)氣等條(tiao)件(jian)限製，要使空調係統能夠全天(tian)候的工作，輔助(zhu)係統是(shi)必不可少的。本係統采用(yong)了一台地源熱泵機組作為輔助(zhu)係統。冷卻水係統摒棄了常規(gui)使用(yong)的冷卻塔，利(li)用(yong)距(ju)離機房(fang)不遠(yuan)處(chu)一水景水池作為冷卻水的來源，冷卻水在水池和機組之間循環(huan)。這樣不僅節省(sheng)了冷卻塔的費用(yong)，而且(qie)與(yu)建築和環(huan)境(jing)協調。自動控製係統主要由(you)傳感(gan)器，可編(bian)程控製器（PLC）及(ji)工業控製微(wei)機3部分組成，分為自動和手動兩個控製模式(shi)。為了符合(he)各個季節係統運行的特(te)點，自動控製模式(shi)又分為供冷、蓄冷、供熱、蓄熱、空擋五(wu)個運行工況(kuang)。並且(qie)控製係統支持遠(yuan)程監控，可以通過網絡從異(yi)地監視(shi)係統運行和改(gai)變操作指令，將(jiang)網絡等高(gao)科技(ji)引入了控製係統之中。為了最大(da)限度地利(li)用(yong)太陽能，同時根據建築空調的特(te)點，係統設置(zhi)了儲(chu)能水池。本係統配置(zhi)的儲(chu)能水池比(bi)通常太陽能係統的儲(chu)水箱容積要大(da)得多，有1200m3，這是(shi)本係統設計的一大(da)特(te)點。蓄能水池的大(da)容積，保證水池所蓄能量可完全滿足(zu)建築的需(xu)要；同時在建築不需(xu)要空調的過渡季節，水池可提前蓄冷、蓄熱為空調季節做準備(bei)。由(you)於蓄能水池對太陽能的儲(chu)蓄中轉(zhuan)，集熱器全年工作，利(li)用(yong)率大(da)大(da)提高(gao)。蓄能水池設置(zhi)在地下，傳熱溫差遠(yuan)遠(yuan)小於與(yu)環(huan)境(jing)的溫差，有利(li)於減(jian)少儲(chu)能的損失。2太陽能生活熱水係統大(da)樓生活熱水係統采用(yong)獨立的太陽能熱水係統，這樣可以避免生活熱水係統與(yu)空調水係統之間的切換，降低係統複(fu)雜(za)程度。太陽能生活熱水係統的儲(chu)熱式(shi)全玻(bo)璃真空管集熱模塊安裝在建築物南立麵，模塊在安裝過程中取消常規(gui)的框架(jia)，水箱，與(yu)建築融為一體，同時起到建築物南立麵隔熱保溫效(xiao)果(guo)。建築南立麵共安裝48個集熱模塊，總采光麵積206m2。3冬季供暖係統分析3．1冬季供暖測試(shi)數據及(ji)分析采集了2004.1.1～2004.3.15的運行數據，以下列(lie)舉部分數據進(jin)行分析。2004.1.1～2004.3.15太陽能集熱係統工作443.5小時，向地下蓄能水池儲(chu)蓄能量32761.9kWh，熱泵工作675h，蓄熱299025kWh。根據熱泵的工作原理，可以計算得到，熱泵從廢熱（車間冷卻水）中提取能量227475kWh，則係統利(li)用(yong)太陽能和廢熱共蓄熱260237.9，新能源在供暖中的比(bi)例為0.784。通過表1計算得到，2004.1.1～2004.3.15係統共蓄熱331787.9kWh，消耗電能93644.5kWh，熱泵的輸出(chu)對象是(shi)地下蓄能水池，所以熱泵不用(yong)考慮變工況(kuang)，熱泵幾(ji)乎都是(shi)在滿負荷的條(tiao)件(jian)下運行，發(fa)揮了熱泵的最大(da)效(xiao)能，這和當今大(da)多數空調機組以較低的負荷率運轉(zhuan)相比(bi)，本身就(jiu)是(shi)一種節能。雖然(ran)進(jin)入熱泵冷凝(ning)器的水溫有所變化，但是(shi)這對熱泵的能效(xiao)比(bi)並沒有太大(da)的影(ying)響，熱泵的ＥＥＲ都可以保持在一個較高(gao)的水平(ping)。圖3顯示了2004.1.1～2004.3.15連續最冷7天(tian)的室內外溫度對比(bi)，從圖中我們可以看到，當環(huan)境(jing)溫度低且(qie)有波動時，室內溫度在20°C～22°C之間變化，室內溫度和溫度變化幅(fu)度符合(he)設計標準，表明本係統完全可以滿足(zu)建築采暖的溫度和舒適度要求(qiu)。