希腊可再生能源中心生态建筑
发布时间:[2010-01-14] 来源：

项目简介

CRES的这座生态气候建筑的供热系统包括太阳能辅助热泵、太阳能空气集热器，热分配系统。下文将比较两种供热模式，即直接模式(集热器出来的热空气直接供应)和间接模式(集热器出来的热空气或其与周围空气的混合气非直接供热，而是送入热泵的蒸发器)的效果。

间接供热工艺的目的在于将太阳能空气集热器的效率最大化，节约热泵压缩机用电，从而通过增加从环境提取热量而提高热泵的COP系数。

举例来说，对于办公楼，由于内部本身有些产生热量的设备和因素，可能仅仅需要空气集热器提供的热能就够了。另外，由于太阳能空气集热器的热能输出在建筑供热需求的非高峰时段逐渐升高，对太阳能空气集热器提供的热能的利用就比较不理想，影响（降低了）太阳能利用效果。

依据测试结果，利用太阳能后的COP值估算结果接近3,44 （在环境温度为4.2℃）。

 

项目说明

该可再生能源中心 (CRES)位于希腊的Pikermi。安装的表面积为 25 m 2的太阳能空气集热器向热泵的蒸发器（其标准热容量为16.7Kw， 图1）供热。

• 在混合主动方式运行中，经加热的空气向水源传热，帮助其蒸发，从而提高热泵的运行性能，同时也改进了太阳能供热的效率（因为太阳能集热器产生的热空气携带的热量不足以直接补充空间的热损失）。

• 在被动方式运行中，被加热的空气直接向采暖空间供热，直接补充空间的热损失

 

左图： 太阳能集热器， 面积25m2，位于建筑的南立面，与16.7kW的空气源热泵相连。

为了在上述两种运行模式中都使用同一个能源系统，利用了空气挡板以控制空气流速。

举例来说，当内部的空气挡板D1关闭时， 外部挡板D2便开启，系统就在间接加热方式下运行（混合主动方式，图1）；而当挡板开启方式不同时，系统可以以直接加热方式运行（被动方式）。

图1 间接加热模式                                                              图2 直接加热模式

供热系统部件

太阳能辅助热泵

常规空气-水热泵的最重要的特点是从环境空气中获得热量。空气作为热源的缺点是在冬天温度较低，从而热泵的COP也比较低，而这时恰恰是空间供暖需求增加的时候。

它的另外一个缺点是，空气有一定湿度，在蒸发器盘管中会凝结，降低了空气循环速度，盘管中结冰增加了蒸发器的热阻。

以上空气作为热源的两个缺点对于太阳能辅助的空气-水热泵的影响却不会很明显。

在这个生态气候建筑里，平板式太阳能集热器的吸热管被涂黑，排列成一排，新鲜空气经过它的加热温度升高可观（比如可以达到5-12℃），然后再进入热泵的蒸发器（图2）。由于增加了从环境获得的热能，热泵蒸发器的蒸发温度提高，向建筑供热的效率也提高。 热泵性能系数的计算公式是：

 

COPH/P = QH/P(T)/QelH/P(T) (1)

 

式中：QH/P(T) ： 热泵的有用热能；QelH/P(T)：热泵消耗的电能；T： 蒸发器入口温度

应用测试数据得到的模拟结果评价

对太阳能辅助空气源热泵的测试结果

 

表 1 热泵性能参数（在被动式运行方式下）

 

在被动式运行方式下,热泵有效热能的单日测量值QH/P，热泵消耗的电能，和单日性能系数COP^DH/P见表1。

混合主动式运行方式下的结果见表2。

表 2 热泵性能参数（在主动式运行方式下）

结论

间接供热模式的工艺优化了太阳能空气集热系统的效率，由此提高的太阳能集热器的空气温度提高了热泵的性能系数COP，从而也减少了热泵用电（见表1和表2，比较在两天类似的环境温度下COP^DH/P=4.94和COP^IH/P=3.33。另外，由测试数据可以做出一条联系环境温度和集热器表面太阳辐射量的过渡曲线。当太阳辐射高于曲线上的值，这时候还是应该采用直接供热模式运行更可靠，而且比较有效率。

项目从希腊能源部研究与技术总处获得100%的补贴。