【中國制冷網(wǎng)】隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展，能源與環(huán)境問(wèn)題已成為制約世界經(jīng)濟發(fā)展的“瓶頸” 。目前， 我國在建筑釆暖、 空調制冷、 發(fā)電、 熱水供應等行業(yè)應用方面， 還停留在煤改電、 煤改氣等能源結構單一利用階段。我國是一個(gè)能源緊缺的國家，應用清潔的可再生能源達到節能減排的效果已刻不容緩。太陽(yáng)能采暖、 制冷、 熱水三聯(lián)供系統的建設和推廣可以有效改變我國清潔能源利用率低、環(huán)境污染嚴重、 常規能源緊缺等問(wèn)題。具有良好的經(jīng)濟和生態(tài)效益。

　　01原理

　　太陽(yáng)能采暖、 制冷、 熱水三聯(lián)供 （以下簡(jiǎn)稱(chēng) “三聯(lián)供” ） 系統是指通過(guò)太陽(yáng)能集熱系統把太陽(yáng)能轉換成熱能并儲存在儲能裝置內， 然后通過(guò)管網(wǎng)輸送到采暖末端、 制冷末端、 熱水末端（如散熱器、 地板輻射、 輻射吊頂、 風(fēng)機盤(pán)管、 淋浴器、 洗手臺等） ， 為建筑提供冬季采暖、夏季制冷、 全年熱水的功能。三聯(lián)供系統工作原理如圖 1 所示。
 

　　02 三聯(lián)供系統優(yōu)點(diǎn)

　　三聯(lián)供系統分為太陽(yáng)能采暖循環(huán)系統、 制冷循環(huán)系統、 熱水循環(huán)系統。

　?。?）三聯(lián)供系統是一項環(huán)保工程。它與普通的單一采暖、 制冷、 熱水方式不同的是熱源不同， 即普通采暖是燃煤、 電、 油、 氣等， 而三聯(lián)供系統是利用無(wú)污染的太陽(yáng)能和空氣熱能等可再生能源。

　?。?）太陽(yáng)能系統經(jīng)濟效益顯著(zhù)。三聯(lián)供系統一般 3-5 年即可收回投資成本， 而它的使用壽命一般在 20 年左右， 所以經(jīng)濟效益十分顯著(zhù)。

　?。?）節能減排。三聯(lián)供系統可以實(shí)現冬季采暖、夏季制冷及生活熱水， 并且每一個(gè)子系統以模塊化組合可以實(shí)現獨立運行， 根據不同時(shí)期的需求進(jìn)行科學(xué)合理的調節， 也可以聯(lián)機運行。 全自動(dòng)化控制并實(shí)現遠程監控， 用戶(hù)通過(guò)手機應用程序可直接對各個(gè)系統進(jìn)行切換調節， 實(shí)現資源最大化利用。

　?。?）三聯(lián)供系統各個(gè)子系統通過(guò)換熱器的形式連接，系統之間循環(huán)介質(zhì)不直接接觸， 保證水質(zhì)循環(huán)的清潔， 減少了污染。整個(gè)系統具有能效利用合理、 損耗小、 污染少、 運行靈活、 系統經(jīng)濟性好等特點(diǎn)。

　?。?）當太陽(yáng)能不能滿(mǎn)足系統能源消耗的需求時(shí)開(kāi)啟輔助能源。輔助能源根據地區實(shí)際情況的不同， 實(shí)地考察配備不同類(lèi)型。例如熱泵輔助、 電鍋爐輔助、 燃氣輔助等多能互補實(shí)現能源的綜合利用。

　?。?）三聯(lián)供系統是一種建立在能源梯級利用概念基礎上，以太陽(yáng)能為主要能源， 統籌結合滿(mǎn)足冬季供暖、夏季制冷、 全年熱水需求的解決方案。系統以靠近用戶(hù)、 梯級利用、 一次能源利用效率高、環(huán)保友好、 能源供應安全可靠等優(yōu)勢， 適用于大型建筑， 如學(xué)校、 酒店、 別墅、 辦公室、 醫院、 加油站、工廠(chǎng)、 養殖溫室等， 受到廣大用戶(hù)的廣泛關(guān)注與青睞。

　　03 三聯(lián)供系統主要部件

　　3.1 集熱器

　　集熱器作為太陽(yáng)能熱利用的一個(gè)組成部分，其類(lèi)型主要包括四種： 空氣式儲能太陽(yáng)能集熱器、 平板型太陽(yáng)能集熱器、 全玻璃真空管太陽(yáng)能集熱器、 U 型管太陽(yáng)能集熱器。其中， 空氣式儲能太陽(yáng)能集熱器作為一種以空氣為介質(zhì)的太陽(yáng)能集熱器， 具有升溫速度快， 便于維護， 成本較低， 泄露不影響系統工作， 無(wú)需防凍、 防腐和具有壽命長(cháng)等優(yōu)點(diǎn)， 且易達到與建筑的結合； 平板集熱器結構簡(jiǎn)單， 抗壓、 抗外力沖擊力強， 故障率低， 但保溫與熱性能不如真空管集熱器， 且要考慮防凍、 泄露、 結垢與腐蝕等問(wèn)題； 真空管及 U 型管集熱器換熱效率比較高， 但是冬季需要考慮防凍、夏季過(guò)熱、 結垢與腐蝕問(wèn)題。

　　3.2 儲能裝置

　　儲能裝置主要是用來(lái)儲存集熱器吸收的熱能并作為中轉站將熱能以熱水的形式輸送到采暖、 制冷、 生活熱水系統末端。儲能裝置體積小、 重量輕。具有優(yōu)越的蓄熱、 絕熱性能， 良好的熱傳導性能； 穩定的蓄放熱性能， 長(cháng)期使用無(wú)衰減、 無(wú)污染。

　　3.3 輔助能源

　　輔助能源種類(lèi)： 燃油鍋爐、 燃氣爐、 生物質(zhì)鍋爐、 燃煤鍋爐、 電加熱、 （水箱內置電加熱或外置電加熱器） 、 熱泵。

　　燃煤鍋爐啟停時(shí)間長(cháng)， 出力調整較困難， 較難實(shí)現自控或無(wú)人職守， 且污染環(huán)境。燃油、 燃氣鍋爐控制方便， 便于調節， 可方便實(shí)現自控運行， 但設備間需要滿(mǎn)足消防要求， 并且燃料費用較高。熱泵使用費用低， 控制方便，但設備初投資高，此外在北方地區采用普通空氣源熱泵在冬季使用能效比較低。電加熱設備易安裝，控制方便，是太陽(yáng)能熱水系統最常用的輔助熱源， 但運行費用較高， 有時(shí)因需電力增容會(huì )提高系統投資。綜上所述， 在選擇輔助熱源時(shí)，要綜合考慮各項因素。

　　3.4 管路

　　三聯(lián)供系統采用的管材和管件應符合現行業(yè)產(chǎn)品要求， 管道的工作壓力和工作溫度不得大于產(chǎn)品標準制定的允許工作壓力和工作溫度。太陽(yáng)能集熱系統管道可采用鋼管、 薄壁不銹鋼、 塑鋼熱水管、 塑料與金屬復合管等。以乙二醇為主要成分的防凍液系統不宜采用鍍鋅鋼管。熱水管道應選用耐腐蝕并符合衛生要求的管道， 一般可采用薄壁銅管、 薄壁不銹鋼、 塑料熱水管、 塑料與金屬復合管等。設計時(shí)， 應在系統管路必要位置設置排氣裝置、 泄水裝置、 溫度計、 壓力表、 安全閥、 膨脹水箱等輔助設備。閉式系統應設置膨脹罐或泄壓閥。

　　3.5 管路保溫

　　三聯(lián)供系統的集熱系統連接管道、 水箱、供水管道均應保溫。常用的保溫材料有巖棉、 玻璃棉、 聚氨酯發(fā)泡、 橡塑泡棉等材料。管道保溫材料選用要求：

　　1）保溫材料制品的允許使用溫度應高于太陽(yáng)能系統工作的介質(zhì)最高溫度； 2）保溫材料不宜采用有機物， 以免生蟲(chóng)， 腐爛、 生菌、 引鼠； 3）宜采用吸濕性小、 存水性弱、 對管壁無(wú)腐蝕作用的材料， 室外管道保溫層外應加保護層防水； 4）保溫材料應采用非燃和難燃材料。 應符合 GB50016 《建筑設計防火規范》的要求； 電加熱器的保溫必須采用非燃材料。

　　3.6 供熱末端

　　太陽(yáng)能系統效率與集熱器種類(lèi)和工質(zhì)的工作溫度密切相關(guān)， 太陽(yáng)能聯(lián)供系統的散熱部件按以下原則選用：

　　1）太陽(yáng)能供熱采暖系統應優(yōu)先選用低溫輻射供暖系統或風(fēng)機盤(pán)管； 2）水 - 空氣處理設備和散熱器系統宜使用在 60~80℃ 工作溫度下效率較高的太陽(yáng)能集熱器， 如太陽(yáng)能空氣集熱器、 高效平板太陽(yáng)能集熱器或熱管真空管太陽(yáng)能集熱器。該系統適合夏熱冬冷或溫和地區。

　　3.7 制冷末端

　　制冷末端主要以節能、 安靜、 舒適、美觀(guān)為原則， 主要有輻射吊頂， 風(fēng)機盤(pán)管等設備。

　　3.8 控制系統

　　控制系統應采用智能傳感技術(shù)， 實(shí)現無(wú)人值守， 全自動(dòng)化控制， 可遠程監控。

　　04 太陽(yáng)能采暖系統工作原理

　　太陽(yáng)能采暖系統是以太陽(yáng)能作為供暖系統的熱源， 將分散的太陽(yáng)能通過(guò)集熱器轉換成熱能， 供給建筑物冬季采暖和全年其他用熱的系統。系統主要由太陽(yáng)能集熱器、 換熱儲熱裝置、 控制系統、 其他輔助加熱 / 換熱設備、泵或風(fēng)機、 連接管道和末端供熱采暖系統等構成。

　　太陽(yáng)能采暖系統工作原理如圖 2 所示。

　　在冬季， 先將太陽(yáng)能集熱器加熱的熱水進(jìn)入儲能裝置， 當熱水溫度達到一定值時(shí)， 從儲能裝置直接向地暖盤(pán)管或風(fēng)機盤(pán)管提供熱水， 以達到供熱采暖的目的。當太陽(yáng)能不足時(shí)， 也可由輔助能源補充熱量。

　　05 太陽(yáng)能吸收式制冷機的工作原理

　　太陽(yáng)能光熱轉換制冷， 首先是將太陽(yáng)能轉換成熱能， 再利用熱能作為外界補償來(lái)實(shí)現制冷目的。 光 - 熱轉換實(shí)現制冷主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行，即太陽(yáng)能吸收式制冷、 太陽(yáng)能吸附式制冷、 太陽(yáng)能除濕制冷、 太陽(yáng)能蒸汽壓縮式制冷和太陽(yáng)能蒸汽噴射式制冷。

　　在夏季， 被太陽(yáng)能集熱器加熱的熱水首先進(jìn)入儲能裝置， 當熱水溫度達到一定值時(shí)， 由儲能裝置向吸收式制冷機提供熱媒水， 熱媒水驅動(dòng)吸收式制冷機運行制冷循環(huán)。在吸收式制冷機發(fā)生器中因熱能被吸收而降溫的低溫熱媒水流回儲能裝置，經(jīng)由太陽(yáng)能集熱器再次加熱成高溫熱媒水；同時(shí)吸收式制冷機運行制冷循環(huán)產(chǎn)生的冷媒水進(jìn)入空調末端， 實(shí)現了空調制冷的目的。當太陽(yáng)能不足時(shí)， 可由輔助能源補充熱量。太陽(yáng)能制冷系統工作原理如圖 3 所示。

　　根據太陽(yáng)能熱水輸出熱水溫度高低， 機組運行分為太陽(yáng)能熱水單獨驅動(dòng)和太陽(yáng)能熱水 + 燃氣補燃驅動(dòng)兩種模式。

　　06 太陽(yáng)能熱水系統的工作原理

　　太陽(yáng)能熱水系統是利用太陽(yáng)能集熱器， 收集太陽(yáng)輻射能把水加熱的一種裝置， 是目前太陽(yáng)熱能應用發(fā)展中最具經(jīng)濟價(jià)值、 技術(shù)最成熟且已商業(yè)化的一項應用產(chǎn)品。太陽(yáng)能熱水系統的分類(lèi)以加熱循環(huán)方式可分為： 自然循環(huán)式太陽(yáng)能熱水系統、 強制循環(huán)式太陽(yáng)能熱水系統、 直流式太陽(yáng)能熱水系統三種。

　　太陽(yáng)能熱水系統由太陽(yáng)能集熱器、 管道循環(huán)系統、 貯水箱、 自動(dòng)控制系統和輔助加熱系統五部分組成。太陽(yáng)能熱水系統工作原理如圖 4 所示。

　　近年來(lái)，隨著(zhù)我國國民經(jīng)濟的迅猛發(fā)展以及人民生活水平的不斷提高， 對采暖、 空調、 熱水的需求越來(lái)越大， 太陽(yáng)能熱利用技術(shù)進(jìn)步加快， 應用市場(chǎng)也發(fā)生了新的變化， 城鎮建筑、工農業(yè)應用工程市場(chǎng)快速發(fā)展。技術(shù)結構從以提供生活熱水為主向采暖、 制冷、 熱水系統集成技術(shù)發(fā)展， 這為我國太陽(yáng)能熱利用前景發(fā)展提供了廣闊的市場(chǎng)空間。太陽(yáng)能作為一種可再生的清潔能源具有其它能源無(wú)可比擬的優(yōu)勢。并且全年太陽(yáng)能的供給與建筑物采暖、 制冷、 熱水的需求有較好的一致性。

　　07 總結

　　傳統太陽(yáng)能只是提供采暖或生活熱水， 但是解決不了制冷等問(wèn)題。漢諾威經(jīng)過(guò)多年研發(fā)與應用， 把太陽(yáng)能、儲能裝置、 全智能化控制等集成一個(gè)采暖、 制冷、 熱水三聯(lián)供系統， 系統故障率低， 經(jīng)濟效益高， 形成一個(gè)整體解決方案。實(shí)現了零排放、 低能耗、 無(wú)污染的運行方式， 符合國家節能減排政策，是值得進(jìn)一步研究和推廣的系統。漢諾威將太陽(yáng)能采暖、 制冷、 熱水進(jìn)行多元化系統集成， 這對于太陽(yáng)能熱利用行業(yè)來(lái)說(shuō)是一種跨界技術(shù)創(chuàng )新與整合， 將推動(dòng)整個(gè)太陽(yáng)能熱利用行業(yè)脫離熱水利用的初級階段， 向全方位能源應用的可持續發(fā)展方向邁進(jìn)。