北京 | 榆垡镇农业服务中心清洁能源应用项目

       建设目的：应用清洁能源满足生产生活采暖制冷需求，节能降耗。 

       项目当地情况：该单位距城镇中心较远，常规能源采暖制冷供给不便，电供暖制冷费用太高，企业负担不起。当地属于太阳能资源丰富区，较为适合应用太阳能。 

       项目建筑情况：该项目地上共一层，高 3.9m，含建筑面积 1750 ㎡的两个阳光温室，总采暖制冷的建筑面积 5776 ㎡。冬季采暖室内温度 18℃～24℃；夏季制冷室内温度 22℃～26℃。 

       采用太阳能热水系统与地埋管土壤源热泵系统结合，满足生产生活采暖、制冷需求。采暖季，太阳能集热系统收集的热量直接供建筑采暖，非采暖季太阳能收集的热量通过地埋管系统储存到地下土壤内；土壤源热泵通过地埋管工作，冬季采暖，夏季制冷；分布式并网光伏电站为太阳能和热泵系统提供电量补充。其核心是通过土壤储热实现太阳能热量跨季节储存使用。 

       太阳能集热器利用太阳辐射能量加热水箱中的水

       水箱中设换热环路，换热环路通向地埋管将热量储存于土壤之中。地埋管换热器可以通过地源热泵的蒸发器（冷凝器）直接回到地埋管，也可以通过蒸发器后流经水箱再回到地埋管。 

       夏季地源热泵通过地埋盘管抽取地下冷量为建筑物提供冷量（地温升高）。冬季地源热泵通过地埋管抽取地下热量为建筑物提供热量（地温降低）。 

       太阳能集热器全年为土壤蓄热，平衡地温。 

       春秋季：太阳能集热系统吸收太阳资源，通过太阳能循环泵将热量输送到土壤中，通过地埋管与土壤换热。提升土壤温度。太阳能储热过程自动控制。 

       夏季：太阳能系统依然延续春秋季的运行过程。地源热泵室内制冷时，产生热量附件太阳能热水一同输送到土壤中，为土壤补热蓄热，以供给热泵冬季使用。 

       冬季：太阳能系统达到供暖温度时可直接供暖。无法直接供暖时，地源热泵启动，提取地源侧热量给室内供热。太阳能系统作为土壤源的补热，提高热源侧供热温度。大大提高供暖 COP 值。 

       采暖制冷空调区域经逐时负荷计算，夏季空调计算冷负荷 80W/m2，冬季采暖计算热负荷 100W/m2；温室阳光大厅夏季空调计算冷负荷 100W/m2，温室阳光大厅冬季采暖计算热负荷 120W/m2。总制冷负荷 500kW；制热负荷 620kW。系统安装跨季节专用水源热泵冷暖机组（压缩机输入功率：制冷 118kW；制热功 157kW） 1 套；167 组 581825 集热器，集热面积 634 ㎡，年得热量约为 37.6 万千瓦时； 

       地埋管换热量夏季按照 50W/延米，冬季按照 40W/延米，共设 120 米的换热井 167 孔，φ 32mm 双 U 管；；室内末端采用 226 台卧式暗装风机盘采。安装 160kW 分布式光伏电站。系统安装远传电表、远传热量表，进行数据收集、检测。地埋管系统安装光纤检测土壤温度变化。 

 

       通过数据统计每年的采暖季用电量 2015-2016 用电量 294576 度，每平方采暖费用 25.5 元/平方米。

       2016-2017 用电量 250389 度，采暖费用 21.6 元/每平方米。

       2017-2018 年度用电量 237870 度，采暖费用 20.5/每平方米。

       通过对数据分析，采用跨季节储热的采暖系统，采暖费用逐年降低，次年采暖费用较首年采暖费用降低 13%左右。改造完成后每年节能减排量：节约燃煤 270.8 吨，减排二氧化碳 709.49 吨，二氧化硫 2.302 吨，氮氧化物 5.25 吨。整个项目无论是在经济效益还是社会效益都取得良好的成就。 

       应用太阳能跨季节蓄热，随着季节和时间变化，土壤温度由冬到秋也随之增加，初春最低，秋季最高，2016 年 1 月土壤平均温度为 15 度，2016 年 9 月土壤平均温度为 19.6℃，土壤平均升温 4.6℃。 

       采用太阳能集热系统平衡北方地区冬季采暖与夏季制冷的热失衡，提高地温， 延长地源热泵使用寿命，降低运行费用。 

       适用场景：

       ①北方地区冬夏季冷热负荷相差较大的建筑。

       ②适用于地下土壤蓄热情况较好的地区，不适用于地下水丰富的区域。

       ③适用于采暖面积 2000 平方米以上的项目，供暖面积相对集中的区域。

       ④适用于有足够面积安装太阳能集热器的项目。