盛拓科：平板太阳能应用场景科普，太阳能跨季土壤蓄热提升地源热泵系统的COP

　　太阳能分布式跨季土壤蓄热采暖是结合我国北方地区用热特点，将太阳能集热技术、浅层地源热技术和土壤蓄热技术有效融合的一种新型采暖解决方案。

　　地源热泵工作原理是，冬季，热泵机组从地源（浅层水体或岩土体）中吸收热量，向建筑物供暖；夏季，热泵机组从室内吸收热量并转移释放到土壤中，实现建筑物的空调制冷。

　　若完全采用地源热泵来供暖，地热换热器（地下U型管）和机组的初始投资比较高，且连续运行的效率也较低。而在夏季运行时，机组的容量就过大，造成浪费。

　　热泵从地下土壤取热后，土壤温度降低，容易出现“冷坑”现象，持续取热的结果是，热泵运行费用升高，最终会因为取热能力不足而瘫痪。为了维持土壤的热平衡，需要一个对土壤补充热量的过程，以保持热泵系统长期、稳定运行。

　　太阳能跨季土壤蓄热，即通过集热系统捕获太阳的热量，并通过U型地埋管将热量传输给地下土壤（根据供暖规模，需要在某一个地下水位相对较低的区域内提前打数百口数十米至上百米的深井，将U型塑料管植入，U型管的两端分别与地下主管道的主冷管道和主热管道相接，然后填土掩埋，具体深度因地制宜。集热系统运行时，通过U型管内的高温介质与土壤发生热交换，使土壤温度升高，甚至使其比该取热区域周围的土壤温度还要高，其上可种䓍和绿化），使冬季从土壤中取出的热量在夏季得到补偿，维持土壤热量的基本平衡。

　　采用太阳能作为辅助热源，热泵系统可按照夏季工况进行设计，由于太阳能集热器承担一部分热负荷，这将大大降低地源热泵系统的初投资。也由于太阳能热量的输入提高了土壤的温度，对提高地源热泵的能效有很大的帮助，有助于降低系统运行费用，节约运行成本。

　　在大型区域供热系统中，太阳能集热器主要以平板型为主。这是因为平板集热器具有承压运行的特点。

　　盛拓科集团开发的大平板集热器集热效率高。集热效率比普通平板高 30%以上，热损比普通平板低 30% ，在低温工况下对比效果更加明显。在相同安装面积的条件下，使用大平板的有效集热面积更大，节省占地空间。

　　大平板集热器大口径，阻力小，更适合大面积串联使用。与普通平板集热器相比，采用大平板可节省辅材70%以上，使用机械施工，安装费用节省70%以上，施工期可缩短80%。

　　太阳能作为辅助热源，与地源热泵联合运行时，主要有两种运行方式：串联与并联方式。

　　1.串联系统。在此系统中，太阳能集热器采集的热量储存在蓄热水箱中，水箱中的热水通过换热，用于提升进入蒸发器入口的介质的温度，从而提供整个系统的 COP 值。

　　2.并联系统。此系统是将太阳能供热系统和地源热泵系统交替使用。当太阳能集热器的温度较高，可以将集热器的热量转移到地下贮存，这样既可使土壤温度场得以比较快的恢复，又可提高集热效率。当太阳能供热系统不能满足建筑物需求（阴天或夜间），则可采用地源热泵系统供热。

　　由于可以明显地减少常规能源的消耗，地源热泵+太阳能复合空调系统能同时满足夏季制冷、冬季供暖和全年生活热水要求。大大提高太阳能和地源热泵的利用率，使整个太阳能空调系统有很好的经济性。

　　采用太阳能复合地源热泵供暖技术系统比单一采用地源热泵的初投资费用多增加 30—50 元／m2；使用太阳能复合地源热泵供暖技术系统可以几乎免费制取生活热水，使冬季采暖的运行费用降低 2—3 元／m2。从大部分实际太阳能空调工程的运行数据来看，地源热泵+太阳能复合空调系统的初投资回收期约为 6 年左右。因此，从节能、环保和经济方面综合分析，太阳能复合地源热泵供暖系统必将得到大规模的推广和应用，实现与建筑物的有机结合并逐步取代常规能源驱动的空调系统。

　　太阳能跨季土壤蓄热与地源热泵耦合供热技术在我国北方已有成功应用，具有广阔的市场前景。