受需求侧拉动，在集热器技术进步支撑下，近两年，太阳能供暖与辅助能源结合的采暖应用技术得到快速发展。河北、西藏、宁夏、甘肃、陕西、北京、辽宁和山东等地中小型和户用系统太阳能采暖示范应用数量快速增加，效果得到政府和用户的广泛认可。随着生态文明建设以及清洁供暖进程的不断推进，太阳能供暖将会取得更加瞩目的成就。
内蒙古一机集团的太阳能+空气能热泵采暖系统项目
一、工程概况
本项目为内蒙古一机集团的新能源改造项目，该工程位于一机集团一栋办公楼，是部队官兵训练、活动的地方，位置远离城区，业主只能使用煤锅炉进行采暖，锅炉房卫生环境差，燃煤燃烧对室外环境造成严重污染，而且业主需要经常半夜起来加煤两三次，使用很不方面；节能改造前每个采暖季能耗为1034208 (MJ)，耗电量为287280 kW•h。
项目所在地包头市位于蒙古高原的南端，濒临黄河、山地、平原三个地形区域，属太阳能资源介于二类至三类地区：全年日照时间总共2882.2小时；每天的集热时间8小时，一年300天的晴朗天气，阳光辐照量平均在1100W/m2。冬季最冷天是11月到1月，持续90天。 冬季采暖季共6个月，从10月15日开始到次年4月15日结束。
该项目共有4栋建筑需要采暖，为餐厅和办公室，建筑全部为一层搂，砖混结构，总计采暖面积约950㎡，改造前采用小型燃煤锅炉采暖，采暖末端为铸铁暖气片。通过包头市汉诺威工业装备科技有限公司对该项目的改造，采用太阳能+空气源热泵相结合的采暖系统取缔燃煤锅炉，环保节能，系统全自动化控制，室内温度恒定18℃～22℃，不需要人工维护管理；建筑提供采暖及非采暖季生活热水需求。当连续阴雨天或恶劣天气条件下，太阳能收集热量不足以满足建筑采暖及热水需求时，由超低温空气源热泵提供建筑采暖及热水需求。室内采暖末端铸铁暖气片，设计水温70℃。改造后，一个采暖季耗电61560 kW•h。系统节能改造后节能率为78.6%。对采用清洁能源进行节能减排，大力推进清洁能源的应用具有推动作用，必将成为北方严寒寒冷地区冬季采用清洁能源采暖的经典案例和标杆工程。
二、设计参数
1、地理位置及气象数据
内蒙古包头市（地理坐标：东经109°83′，北纬40°65′），属半干旱中温带大陆性季风气候。据《包头市2011年国民经济和社会发展统计公报》，全年平均气温为7.2℃，年平均风速1.2 m/s，年降水总量421.8mm，年日照时数2882.2小时。
2、辐照资料
辐照资料依据包头市气象资料，太阳辐照量资料如下：
表1：太阳辐照量表
采暖季日均辐照量：18.22MJ/(㎡·d)
3、基础水温（冷水计算温度）
根据用户提供数据，冷水计算温度为10℃。
4、采暖热负荷
根据现场勘察及实际计算得知，采暖热负荷为80W/㎡。
5、空间利用率
本项目空间利用率选取为100%。
6、太阳能保证率
由于建筑为后山靶场，远离城市管网，能源稀缺，从节约常规能源、系统投资效益方面考虑，太阳能保证率选取50%。
7、设计依据参数
表2：设计依据参数表
8、设计指标及设计思路：
（1）提供建筑面积为950㎡的餐厅、办公楼24小时采暖需求；
（2）非采暖季提供6000L/d的生活热水；
三、系统原理图
四、能效分析
1、对项目实施检测分析内容
（1）节能改造前用能情况：节能改造前能耗为每个采暖季1034208 (MJ)，耗电量为287280 kW·h。
（2）节能改造内容：拆除原来的煤炭锅炉及水设施，安装太阳能采暖与空气源热泵相结合的PLC全自动控制系统。
（3）节能改造产生的节能效果分析：
①节能改造前，一个采暖季耗电287280 kW·h。
②节能改造后，一个采暖季耗电61560 kW·h。
③故系统节能改造产生的效果为：节能78.6%。
2、节能改造效益和投资回收期分析
（1）改造前费用分析：一个采暖季耗电量为287280 kW·h，人民币244188元整（电费0.85元/ kW·h）。
表3：改造前费用分析
（2）系统改造后：一个采暖季耗电量为61560 kW·h，人民币52326元整。
表4：改造后费用分析
（3）节能改造之后与改造之前相比：每个采暖季节约为244188-52326=191862元人民币。
表5：改造后/前费用对比分析
④静态回收期：经过计算可知，该系统回收期为2.8年。
山东省乐陵市云红小学采暖系统项目
项目概况
项目属于公共建筑，只有白天的供暖需求，与太阳能供热时间十分匹配。项目教学楼共计4层，采暖面积共计1907.79平方米。
工作原理
系统由太阳能集热器、空气源热泵、保温水箱、采暖末端、控制系统、远程监控系统等组成。
太阳能用于冬季供暖，系统优先使用太阳能热量进行采暖，如遇连续雨雪、雾霾天气，不足部分热量由空气源热泵提供。
节能效果分析
1、该楼房建筑保温性能较好，晴天时，太阳能可以满足采暖8小时用热量；
2、晴天系统运行费用主要是集热循环泵、采暖循环泵、控制系统的耗电。监测每天约50kWh，整个采暖季（120天）约6000kWh。
3、阴天或雾霾天需要启用热泵辅助，热泵匹配的为30P，监测每小时耗电平均为30千瓦时。此费用根据每年度天气情况波动，若按18个阴天雾霾天计算，则整个采暖季热泵用电量为4320kWh。
4、合计：6000+4320=10320，整个采暖季用电10320kWh，折合5.4kWh/平方米/采暖季，远低于城镇集中供暖价格。
5、农村有大量公共建筑，如养老院、卫生院、学校、村委会、公共服务中心等。
山西省祁县古恋小学太阳能光／电互补全自动热风机项目
由山东省低碳与节能检测评估技术中心、山东龙光天旭太阳能公司、北京中科兴航太阳能公司、山西志航光电能科技公司联合研发的首批“太阳能光／电互补全自动热风机” 落户山西省祁县古恋小学。
“太阳能光／电互补全自动热风机”集全玻璃真空集热管集热、真空集热管内蓄热、电辅加热为一体，智能化控制、不须人员管理，结构紧凑、设计合理。用于学校冬季供暖时，可充分利用太阳能、将太阳能生成的热量利用率发挥到最高水平。
“太阳能光／电互补全自动热风机”用于供暖时即开即热，可快速提升室温，在有效供暖时间内可保障供暖的需求，不用时不耗能、不需防冻、没有液体、气体跑、冒、滴、漏现象发生。可太幅降低供暖运行成本。
首批机安装完成后，在“四九”第一天、实验地区零下15℃的天气，实验办公室（约22平方米，装一台热风机）早八点室温达到16℃，实验教室（约58平方米，装两台热风机））达到13℃。其良好的供热效果得到学校认可与点赞。
祁县供暖期5个月，计150天、3600小时，其中双休日33天、寒假30天、计63天、1512小时不需供暖。学校作息时间：早8点上课，中午12点放学，下午2点上课，下午5点放学。
供暖期有效供暖天数为87天，每天供暖时间早7点至下午5：30分，跨越10小时30分，每天供暖运行8小时30分钟，有效供暖时间722小时，与现有各种供热方式相比，从有效供暖时间上节省了80％以上。
太阳能光／电互补热风机每天供暖时间：（备注：后为有效供暖时间）
早7点自动开机加热，中午11点50分自动停机，真室管开始蓄热，下午1点20分自动开机，下午5点自动关机。其它时间不供暖。
早7点自动开机后电辅加热根据设定指令，分档启动、快速提升室温，晴好天气，9：30分以后太阳能集热器开始产生热量，出风口或室内达到设定温度后电辅加热自动减档工作，至10：30分电加热停止工作，完全靠太阳能集热器收集与蓄积的热量供暖至下午放学。
根据实验，在气温最低的时节，室温设定为15℃时，晴好天气电辅加热的工作时间约3小时，启动功率3kW，耗电9kW•h。
根据实验得到的数据，将有效供暖时间分为4个时期，即供暖初期与供暖未期、供暖寒冷期、阴雪天，将各类天气均按22天计，共计88天，电辅加热时间参照最寒冷时节的实验耗电预算，每天工作3小时，耗电9kW•h。
太阳能光／电互补热风机配套风机每天运行8小时30分钟，风机功率250W，耗电2.075kW•h，风机与电辅两项用电量相加，每台供25～30平方米建筑面积的全自动热风机，每天耗电约11kW•h，电费约5.5元。
结语：太阳能作为清洁能源的重要组成部分，太阳能热利用行业在多年的发展过程中形成的生活热水、采暖、工农业应用等多元化的格局，不仅能有效推进我国节能减排的发展进程，对于新时代我国生态文明建设、美丽中国建设乃至为人民创造良好生产生活环境，为全球生态安全也有着不可替代的作用。
注：本文章转载自太阳能产业资讯，不代表本网观点立场。
