一、项目基本情况
河北益民股份太阳能跨季节蓄热供热工程位于河北省沧州市南皮县,总建筑面积 4.2 万平方米,项目采用太阳能集中式供热水系统为职工宿舍提供生活热水, 当太阳能热水系统的热量满足供生活热水需求时,剩余的热量通过板式换热器贮存到土壤源热泵系统中进行蓄热,提升土壤源热泵系统中土壤的温度。
系统设计采用优先使用太阳能的原则设计，采用全自动控制，无须人员操作； 各类阀门设备安装便于拆卸与检修。平时，太阳能优先供给生活热水，并且将剩余能量通过板换换热间接由地埋管向土壤蓄热以用于采暖季的采暖，最大化的利用太阳能。
二、技术要点
河北益民股份位于河北省南皮县。南皮县位于河北省沧州市南部，南运河畔， 东南与山东省相邻。座标为东经 117°04′，北纬 39°05′，处于暖温带半湿润大陆季风气候区。受季风环流控制，冬季寒冷少雪，春季干燥多风，夏季炎热多雨，秋季以晴为主。极端低温－27.6℃（1979 年 1 月 30 日），极端高温 41.4℃（1968 年 7 月 30 日），年平均气温 12.3℃。年日照总时数 2938.6 小时，年总辐射量 133.6 千卡/平方厘米（5584.48MJ/㎡）。无霜期 180 天左右，最早霜期 10月 9 日（1969 年）。年均降水量 550 毫米。年均风速 3.6 米/秒，最大风速 21.3米/秒。
河北益民股份太阳能跨季节蓄热供热工程系统类型为直接式、强制循环系统, 采用横双排全玻璃真空管型太阳能集热器, 太阳能集热器的规格为中58mmx1800mm×50 支,太阳能集热器总面积为 619.85 ㎡,总轮廓采光面积为538.23 ㎡,太阳能集热器安装在屋顶屋面钢架上,安装倾角为 10 度,太阳能热水系统配置 1 个 4m³集热水箱和 1 个 25m³,贮热水箱,水箱的保温材料均为 50mm 厚的聚氨酯,系统辅助热源为土壤源热泵系统, 日照不足及阴雨天气时保证热水供应。本太阳能热水系统设计要求为:为用户每天提供 55℃生活热水 20m³。
本项目适用于光照条件及地热条件较好的项目。
系统运行原理为:太阳能集热器收集的热量贮存在集热水箱,当集热水箱与贮热水箱的水温相差 5℃时,启动水箱间循环泵,将集热水箱的热量传递到贮热水箱,周而复始,使贮热水箱的水温升高,达到用户所需的温度。
当贮热水箱的水温大于 50℃时,系统自动开启蓄热循环泵和地埋管循环泵, 通过板式换热器,将贮热水箱的热量贮存到土壤源热泵系统中进行蓄热,提升土壤源热泵系统中土壤的温度,当贮热水箱的水温低于 45℃时,系统自动停止蓄热循环泵。
系统使用的集热器为四季沐歌全玻璃真空管集热器，集热器特点为：真空管航天镀膜技术使用超越三靶镀膜，独特紫色膜层，刚玉石膜层，有效租个膜层氧化老化好用 25 年；真空管超高真空度达 5×10-4Pa，联箱采用恒温高压聚氨酯发泡，保温性能极强，锁住热量不散失。
三、资源能源和经济社会效益
本项目为 2014 年安装运行，全年提供生活热水，并且多余热量通过地源热泵补充进土壤，用于 120 天供暖，生活热水温度为 55℃，供暖平均室温 22℃。
项目采用的太阳能集地源热泵技术均为清洁能源，并且技术安全成熟，四季沐歌拥有国内先进的太阳能产品设计、制造、安装和服务的经验，整个系统运行稳定， 保证率高。
本项目采用太阳能和地源热泵多能源复合供热。土壤源热泵不需任何的人工热源，冬季从土壤中取热，向建筑物供暖。由于其独特的节能和环境效益，会得到更广泛的应用。但它也存在一定的缺陷，如：由于土壤传热系数较小，换热强度较低，使其需要较大的换热面积，这将受到实际应用场地的限制特别是在北方寒冷地区全年采暖总热负荷大于总冷负荷的情况下，由于热泵取、放热的不平衡， 导致土壤温度得不到有效地恢复，从而造成土壤温度不断降低，这不仅使热泵机组的 COP 值下降，同时，因蒸发温度和冷凝温度不断变化致使热泵运行的工况不稳定。这时我们引入太阳能补热系统，太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的洁净能源，越来越被广泛重视。且我国所处地理纬度，使我国年日照时间大于2000 h 的地区约占全国面积的 2/3，处于利用太阳能较有利的区域内。但太阳能利用受自然气象条件影响较大，如地理位置、季节、昼夜等自然条件的影响和阴天、雨雪天气等气象条件的影响，使其在应用过程中不能连续稳定的运行。应用太阳能辅助土壤源热泵系统是对可再生能源进行综合利用、使不同资源得以较好的发挥作用的一种有效方法。太阳能辅助土壤源热泵系统，这样既避免了冷热负荷不平衡造成土壤温度场逐渐失衡的缺点，又克服了单独太阳能系统满足不了夏季制冷要求的不足。因此，在建筑中因地制宜地采用不同形式的地源热泵辅以太阳能利用技术，既节约了能源，又保护了环境，符合国家资源与环境战略决策。系统节能减排效益情况表：
京公网安备 11011502004515号
