榆垡镇农业服务中心清洁能源应用项目

榆垡镇农业服务中心清洁能源应用项目采用太阳能热水系统与地埋管土壤源热泵系统结合，满足生产生活采暖、制冷需求。

一、项目基本情况

建设目的：应用清洁能源满足生产生活采暖制冷需求，节能降耗

项目当地情况：该单位距城镇中心较远，常规能源采暖制冷供给不便，电供暖制冷费用太高，企业负担不起。当地属于太阳能资源丰富区，较为适合应用太阳能。

项目建筑情况：该项目地上共一层，高3.9m，含建筑面积1750㎡的两个阳光温室，总采暖制冷的建筑面积5776㎡。冬季采暖室内温度18℃～24℃；夏季制冷室内温度22℃～26℃。

二、技术路线及工艺流程

采用太阳能热水系统与地埋管土壤源热泵系统结合，满足生产生活采暖、制冷需求。采暖季，太阳能集热系统收集的热量直接供建筑采暖，非采暖季太阳能收集的热量通过地埋管系统储存到地下土壤内；土壤源热泵通过地埋管工作，冬季采暖，夏季制冷；分布式并网光伏电站为太阳能和热泵系统提供电量补充。其核心是通过土壤储热实现太阳能热量跨季节储存使用。

太阳能集热器利用太阳辐射能量加热水箱中的水。

水箱中设换热环路，换热环路通向地埋管将热量储存于土壤之中。地埋管换热器可以通过地源热泵的蒸发器（冷凝器）直接回到地埋管，也可以通过蒸发器后流经水箱再回到地埋管。

夏季地源热泵通过地埋盘管抽取地下冷量为建筑物提供冷量（地温升高）。冬季地源热泵通过地埋管抽取地下热量为建筑物提供热量（地温降低）。

太阳能集热器全年为土壤蓄热，平衡地温。

三、工艺流程

春秋季：太阳能集热系统吸收太阳资源，通过太阳能循环泵将热量输送到土壤中，通过地埋管与土壤换热。提升土壤温度。太阳能储热过程自动控制。

夏季：太阳能系统依然延续春秋季的运行过程。地源热泵室内制冷时，产生热量附件太阳能热水一同输送到土壤中，为土壤补热蓄热，以供给热泵冬季使用。

冬季：太阳能系统达到供暖温度时可直接供暖。无法直接供暖时，地源热泵启动，提取地源侧热量给室内供热。太阳能系统作为土壤源的补热，提高热源侧供热温度。大大提高供暖COP值。

四、主要设备选型

采暖制冷空调区域经逐时负荷计算，夏季空调计算冷负荷80W/m²，冬季采暖计算热负荷100W/m2；温室阳光大厅夏季空调计算冷负荷100W/m²，温室阳光大厅冬季采暖计算热负荷120W/m²。总制冷负荷500kW；制热负荷620kW。系统安装跨季节专用水源热泵冷暖机组（压缩机输入功率：制冷118kW；制热功157kW）1套；167组581825集热器，集热面积634㎡，年得热量约为37.6万千瓦时；地埋管换热量夏季按照50W/延米，冬季按照40W/延米，共设120米的换热井167孔，φ32mm双U管；；室内末端采用226台卧式暗装风机盘采。安装160kW分布式光伏电站。系统安装远传电表、远传热量表，进行数据收集、检测。地埋管系统安装光纤检测土壤温度变化。

五、项目经济性、环境及社会效益

通过数据统计每年的采暖季用电量2015-2016用电量294576度，每平方采暖费用25.5元/平方米。2016-2017用电量250389度，采暖费用21.6元/每平方米。2017-2018年度用电量237870度，采暖费用20.5/每平方米。通过对数据分析，采用跨季节储热的采暖系统，采暖费用逐年降低，次年采暖费用较首年采暖费用降低13%左右。改造完成后每年节能减排量：节约燃煤270.8吨，减排二氧化碳709.49吨，二氧化硫2.302吨，氮氧化物5.25吨。整个项目无论是在经济效益还是社会效益都取得良好的成就。

应用太阳能跨季节蓄热，随着季节和时间变化，土壤温度由冬到秋也随之增加，初春最低，秋季最高，2016年1月土壤平均温度为15度，2016年9月土壤平均温度为19.6℃，土壤平均升温4.6℃。

六、典型经验和做法

采用太阳能集热系统平衡北方地区冬季采暖与夏季制冷的热失衡，提高地温，延长地源热泵使用寿命，降低运行费用。

适用场景：①北方地区冬夏季冷热负荷相差较大的建筑。②适用于地下土壤蓄热情况较好的地区，不适用于地下水丰富的区域。③适用于采暖面积2000平方米以上的项目，供暖面积相对集中的区域。④适用于有足够面积安装太阳能集热器的项目。

七、问题和建议

太阳能热水系统+地埋管土壤源热泵系统较为复杂，投资较高，太阳能需四季运行，应有专人负责运行维护。