基本信息
- 项目名称：
- 太阳能跨季节蓄热—水源热泵联合系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本发明提出了一种太阳能跨季节蓄热—水源热泵联合运行系统，将两种利用可再生能源技术的系统结合起来。利用既有水源热泵系统的抽水、回灌井及介质水循环运行系统，节省太阳能跨季节蓄热系统打井、运行等初投资，同时实现太阳能跨季节蓄存，提升联合系统经济性，体现国家节能、减排方针政策，实现资源与环境的友好融合。
- 详细介绍：
- 本发明提出了一种将太阳能地下水层跨季节蓄热系统与水源热泵系统相结合的联合系统理念，夏季水源热泵系统利用低温地下水作为冷源实施制冷，冬季利用太阳能跨季节蓄热系统蓄存的高温地下水作为热源实施供暖和生活热水供给。基于这一理念，本发明设计出了太阳能地下水层跨季节蓄热—水源热泵联合运行系统，并通过理论研究、案例分析和TRNSYS软件模拟相结合的方法初步验证了设计理念的可行性；同时，本发明详细给出了联合系统各个运行工况下的实施例，为联合系统的推广实施奠定了一定的理论基础。系统联合运行后，两系统各自的性能得以提高，共有基础建设部分的初投资得以节省，在提升系统经济性的同时，节约了常规能源的消耗，减少了污染物的排放，实现了资源与环境的友好融合。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的：利用既有水源热泵系统的抽水、回灌井及介质水循环运行系统，节省太阳能跨季节蓄热系统打井、运行等初投资，同时实现太阳能跨季节蓄存，提升联产系统经济性，体现国家节能、减排方针政策，实现资源与环境的友好融合。 基本思路：首先，对现有太阳能蓄热系统、水源热泵系统基础理论进行学习研究，分析各自的利弊，找出两者结合点。其次，在研究分析基础上，形成联合运行理念。再次，在理念基础上，对系统联合运行会遇到的关键问题及其对应解决措施进行罗列与分析，继而将解决思路融合到联合系统设计及运行策略制定之中。最后，在系统设计及运行的基础上，通过案例分析与TRNSYS软件模拟相结合的方式，进一步验证联合系统可行性。 创新点：发明创造性将两种可再生能源技术有效结合起来，两系统各自的性能得以提高。同时提出“热能梯级利用”模式的控制方式，将自动化技术与系统控制相结合，为联合系统的推广实施奠定了一定的基础。 主要指标： ① 联合系统夏季平均日集热器出口水温可达到设计的60℃，并能持续三小时；集热器集热量与需求热量之间的供需比为1.27，满足设计要求。 ② 针对负荷的波动特性，提出了“热量梯级供给”的理念，相对传统定负荷采暖模式能够节约24.4%的热量。 ③ 针对案例理论计算得到，相对于传统的市政采暖及热水供应方式，联合系统供热年运行可节约标准煤2186.7吨，对应减少释放二氧化碳5685.42吨，减少释放二氧化硫52.48吨，减少释放氮氧化物15.31吨，环境效益显著。
科学性、先进性
- 科学性：联合系统中太阳能地下水层跨季节蓄热、水源热泵两种系统均具备完备的理论支撑；系统联合设计过程中将会遇到的关键问题及其对应的解决措施，均基于相应的基础理论及国内外相关领域的最新研究进展，保证了系统的初步可行性；而对于本理念至关重要的运行系统设计、控制策略制定及系统可行性分析，均基于一定的文献查阅及案例实施，为理念的具体实施奠定了科学基础。 先进性：系统联合运行后，两系统各自的性能得以提升，两系统共有基础建设部分的初投资得以节省，在提升系统经济性的同时，节约了常规能源的消耗，减少了污染物的排放，实现了资源与环境的友好融合。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 理论研究阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明及技术特点：作品设计的思路就是将可再生能源技术规模化应用，因此发明涉及内容多，科技含量高，初投资巨大，但国家对于这类项目给予政策扶持和经济补助。联合系统运行体现了低碳经济的理念，具有长远的环境效益和社会效益。 适用范围：太阳能资源相对丰富，且存在可开采地下水层区域的可再生能源建筑应用示范项目中。 推广前景：太阳能是远有前景，近有实效的能源。联合系统运行理念的实施将会为普及、推广广大民众的节能意识起到很好宣传作用，社会效益明显。同时发明理念可以推广到太阳能热利用、采暖、空调与建设一体化技术的研究，太阳集中热水供应技术、光伏发电技术的模块化应用方面；还能进一步带动发展热管型集热器、玻璃真空集热管等太阳热水系统方面硬件及应用软件的开发。 经济效益预测：以文中案例为例，联合系统年节约运行费用528.9万元，投资回收年限为7.45年，使用寿命为10年，则使用寿命内节约开销：528.9万×2.55年=1348.7万元，占系统初投资的28.3%。
同类课题研究水平概述
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