河北工业大学：太阳能-地源热泵联合建筑供能系统

　　近年来，随着能源与环境问题的一天比一天突出，地源热泵成为供热空调系统的新宠，各地争相建设。但是，一些地源热泵系统项目由于存在设计考虑不周、施工偷工减料及运行精细化不够等问题，出现了大量的项目运行不理想或失败的案例。尤其是，地源热泵（土壤源热泵）系统要保持土壤的冷热平衡问题没有引起设计和运行人员的注意。北方地区，在全年的建筑用能上，常常出现用热量远大于用冷量的情况，在系统模块设计时需要仔细考虑补助热源的设计，在运行过程中需要非常实时监测地下温度场的平衡。

　　太阳能-地源热泵联合系统（HSGSHPS），由地源热泵系统（GSHPS）和太阳能辅助地源热泵系统（SAGSHPS）组成，可以为建筑供冷、供热及供热水，既解决了夏季空调能耗远低于冬季供热能耗建筑单纯使用地源热泵时出现的地温不平衡问题，同时最大限度利用可再次生产的能源。具有如下优点：两个子系统热负荷分配灵活可调，适应负荷计算的不确定性；非供热季太阳能通过跨季节储存与土壤中，既减少了太阳能集热器的需求面积，又能大大的提升土壤温度，进而提高地源热泵机组COP；太阳能冬季直接供热效率高，提高总系统供热的COP。本项目的特点是因地制宜依据建筑负荷需要和建筑所在地地质和太阳能资源情况，对供热空调系统来进行优化设计，保证地源热泵系统的平稳运行并使系统初投资和运行成本最低。

　　本项目技术已在小型别墅建筑和中型办公建筑进行示范运行，积累了大量的经验，基本达到成熟。

　　本项目依托国家科技支撑计划项目、天津市科技支撑计划项目和天津市科技计划重点项目完成，获得验收，现有发明专利一项：一种太阳能-地源热泵联合建筑供能系统（专利号：4.1）。

　　目前，在新农村建设中，很多地区处于找不到热源的状态，城市集中供热不能到达，燃煤锅炉不允许新建，燃气锅炉供热运行的成本太高且燃气气源紧张，传统的供热方式不能适应新农村建设，太阳能耦合地源热泵系统以可再次生产的能源为热源，消耗部分电能可获得3-5倍热量为建筑供热，同时，能轻松实现建筑的制冷空调，室内舒适度高，运行的成本低。本项目技术适用于农村小型建筑、别墅以及中型办公建筑或住宅，应用前景很好。

　　以260 m2的别墅建筑为例，建筑供热负荷约15 – 20 kW，供冷负荷约为18 – 25 kW，需配置一台地源热泵机组，太阳能集热器25 – 40 m2，室内布置风机盘管4 – 6台，室外钻孔4 – 5口，孔深110 m。 系统投资10 – 15万元， 系统供暖运行的成本15 – 18 元/m2。

　　以5000 m2的办公建筑为例，建筑热负荷约为260kW，冷负荷为360kW。室内末端采用风机盘管，采用地源热泵与太阳能跨季节储热辅助地源热泵系统耦合形式，系统总投资约为300万元，系统运行供暖费用8 – 10元/m2。

　　采用合同能源管理形式为用户更好的提供能源服务，或者为用户更好的提供系统模块设计等形式，对该供热空调系统来进行推广，比传统的集中供热节省运行的成本30-50%。