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太陽能與熱泵結(jié)合系統(tǒng)設(shè)計探討
珠海興業(yè)新能源科技有限公司呂龍龍
摘要：“十三五”我國光熱產(chǎn)業(yè)保有量目標達8億m2，光熱產(chǎn)業(yè)首次提到國家政策的決策層面，這對光熱產(chǎn)業(yè)來說是一個重大的機遇也是一個挑戰(zhàn)。面對越來越多的太陽能熱水工程，客戶關(guān)注的不僅僅是工程質(zhì)量，還有設(shè)備噪聲，工程美觀度等。本文通過實例，重新定位太陽能與熱泵結(jié)合的多能互補熱水系統(tǒng)設(shè)計理念及方法。
關(guān)鍵詞：光熱設(shè)計，工程美觀度，降噪減振
1工程概況
1.1項目概況
小區(qū)住宅太陽能熱水系統(tǒng)位于廣東省惠州市，熱水主要用于住戶日常生活用水，日總用熱水量30t。采用集中集熱、集中供熱的熱水系統(tǒng)設(shè)計，輔助熱源為空氣源熱泵。
1.2氣象資料
惠州市地處低緯度, 北回歸線橫貫穿全市, 雨量充沛, 陽光充足, 氣候溫和,
屬南亞熱帶季風氣候區(qū)。平均年降水量1770mm，主要集中在4月份至9月份，年平均氣溫22℃，無霜期長達350多天。年均日照小時數(shù)為1752h，當?shù)匕惭b傾角平面年平均日輻照量12.70MJ/（m2·d）。
2光熱系統(tǒng)設(shè)計
2.1系統(tǒng)原理
晴好天氣，集熱器吸收太陽輻射能，通過集熱循環(huán)泵與水箱中的水交換熱量，從而加熱保溫水箱中的水。當日照不足且保溫水箱水溫低于設(shè)定溫度時，自動啟動空氣源熱泵輔助加熱，保證用水時間段內(nèi)保溫水箱中有充足的熱水供用戶使用，為保證充足水壓，系統(tǒng)采用變頻供水。
2.2系統(tǒng)配置說明
本項目共配備31組雙聯(lián)排集熱器，規(guī)格為5m×3m×2m不銹鋼矩形組合水箱。
太陽能熱水系統(tǒng)的集熱器采光面積可根據(jù)日平均用水量、用水溫度、當?shù)厝站栞椪樟?、太陽能保證率、集熱器全日集熱效率等參數(shù)計算，計算公式如下：
2.3輔助加熱設(shè)計
本項目輔助熱源是低功耗清潔能源空氣源熱泵，根據(jù)國家規(guī)范要求及系統(tǒng)供55℃熱水所需制熱時間不超過12h計算，以保證陰雨天的情況下都能完全滿足用戶用水需求。
本項目共選用4臺型號為SYE-SKR-10的空氣源熱泵,空氣源熱泵獨特的外牙肋管及渦旋對流設(shè)計使水和熱媒的換熱效率極高，致使機組能效比大幅度提高，且該套管換熱器對水質(zhì)要求低，避免了使用板式換熱器容易結(jié)垢等缺陷，大大提高機組使用性能及穩(wěn)定性?？諝庠礋岜萌鐖D1所示。
2.4美觀設(shè)計
太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)計的美觀性主要體現(xiàn)在與建筑自身的和諧統(tǒng)一。關(guān)鍵點是設(shè)備選型、集熱器鋪設(shè)方法、輔助加熱設(shè)備、水箱擺放位置以及管道走法。
本項目在設(shè)計太陽能熱水系統(tǒng)時，對施工現(xiàn)場做了充分考察調(diào)研。根據(jù)現(xiàn)場條件，集熱器和空氣源熱泵放置在屋頂花架，水箱放置在于隱藏設(shè)備間，集熱器的布置，采用雙聯(lián)排和三聯(lián)排串、并聯(lián)，均勻整齊排列方式，集熱器布置遠離花架邊緣，一方面考慮安全性，另一方面從樓下角度保證向上看屋頂?shù)拿栏??？諝庠礋岜眠x取根據(jù)建筑主體色調(diào)，選擇白色。
項目在施工時，要格外注意施工方法，采取過程控制保證整體整齊。集熱器布置如圖2所示，熱泵布置如圖3所示。
圖2集熱器布置
圖3熱泵布置
2.5減振降噪設(shè)計
太陽能熱水系統(tǒng)的振動和噪聲主要來源于水泵和空氣源熱泵，其中空氣源熱泵噪聲最大。在考慮水泵和空氣源熱泵振動噪聲的處理上，本項目主要從以下三方面著手：
1.設(shè)備選型
本項目在設(shè)備選型上，除考慮運行性能和節(jié)能因素外，還著重考慮設(shè)備振動和噪聲，比如空氣源熱泵選用興業(yè)自主研發(fā)設(shè)計的10匹機型，水泵采用德國威樂泵。
2.設(shè)備安裝位置
在設(shè)備安裝位置上，利用現(xiàn)有條件，把空氣源熱泵放置于屋頂設(shè)備間上花架旁，這與頂層住宅隔開一定的空間距離，有效減小噪聲傳播，水泵放置于設(shè)備間，設(shè)備間有隔音防護，對噪聲傳播起到一定阻隔作用。
3.專有技術(shù)措施
采用專有的雙重減振施工工藝，最大限度降低低頻振動，對隔音要求高的系統(tǒng)，采取設(shè)置隔音罩，滿足項目中的高要求高標準。
2.6控制系統(tǒng)
系統(tǒng)采用PLC智能控制系統(tǒng)，性能穩(wěn)定，外設(shè)觸摸屏顯示，可自動顯示系統(tǒng)各個部位的運行狀況，方便用戶維護管理。
3經(jīng)濟效益
太陽能系統(tǒng)的社會效益體現(xiàn)在減少污染物排放，主要指標為二氧化碳、二氧化硫和粉塵減排量。
相比傳統(tǒng)的電加熱，本項目每年可節(jié)省電量434247.7kW·h，節(jié)約費用29.5萬元/年。本項目環(huán)保節(jié)能數(shù)據(jù)如表1所示。
4結(jié)語
為保證建筑的整體美感，最好能做到與建筑主體同步設(shè)計，如果不能同步設(shè)計時，應對現(xiàn)場及周邊情況詳細調(diào)查，從而確定設(shè)備放置位置。在設(shè)計時，尤其是集熱器布置和管路鋪設(shè)方式，在保證工程質(zhì)量的同時，盡量做到整齊規(guī)一。值得一提的是，設(shè)計時需注意施工可行性，不能因一味考慮美觀，導致后期施工無法進行。
來源：中國太陽能產(chǎn)業(yè)資訊網(wǎng) | 
