太阳能与地源热泵系统耦合系统设计初探

太阳能与地源热泵系统耦合系统设计初探

内容提要太阳能、地源热泵是可再生能源建筑应用的主要形式，但是在不同的地区应用有着其局限性，本文提出了太阳能与土壤源热泵系统的耦合设计方法，可以充分利用两种可再生能源系统的优势，达到较好的节能效果，同时有利于促进可再生能源系统的在建筑中的应用。

关键词 太阳能热水系统太阳能采暖系统 太阳能空调系统 过热 地源热泵系统 系统耦合

1 问题的提出

目前可再生能源系统在建筑中应用主要有两种形式，一种是太阳能热利用系统，一种是热泵系统，在热泵系统中，尤以地源热泵系统为多。太阳能热利用系统包括太阳能热水系统、太阳能采暖系统和太阳空调系统，太阳能热利用在使用过程中，如果负荷需求很小，太阳能集热系统收集的热量很多，系统不可避免的出现过热问题，系统出现过热情况，会引起太阳能集热器效率降低，严重时会导致太阳能集热系统损坏，导致系统不能正常工作。而地源热泵系统在使用过程中由于系统向土壤释热量和取热量不匹配，会导致土壤出现冷堆积或热堆积，引起系统工作效率下降，严重时会出现机组停机。

2 太阳能热利用系统工作特点

2.1太阳能热利用系统的工作特点分析

太阳能热利用系统根据负荷不同分为太阳能热水系统，太阳能采暖系统，太阳能空调系统。太阳能热利用需要配置满足负荷要求的辅助能源，以满足在没有太阳能辐照时的用能需求。太阳能热利用系统节能效果与其负荷密切相关，负荷大，太阳能集热系统收集的热量便可以充分利用，负荷小，太阳能集热系统收集的热量就会出现过热，出现过热情况，不仅是浪费能源，同时也会引起太阳能集热器的损坏。过热时，集热器会处于空晒状态，研究结果表明，长时间空晒可以引起太阳能集热器的热性能急剧下降，图1为出现过热时，集热器的损坏情况[1]。

太阳能热水系统主要利用太阳能集热器收集到的热量预（加）热生活热水，调研结果表明，我国大部分生活热水负荷都发生在下午和晚上，太阳能热水系统是在白天有太阳能辐照时收集热量并蓄存在贮热水箱中供晚上生活热水用热，如果连续几天太阳能辐照较好而没有生活热水用热，会导致太阳能集热系统出现过热，过热会导致太阳能集热器加速老化，集热性能下降，严重时回导致集热器破坏，同样会导致生活热水温度过高，存在烫伤的可能。

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