关于太阳能采暖、 制冷、 热水三联供系统

　　【冷水机】随着社会经济的发展，能源与环境问题已成为制约世界经济发展的“瓶颈” 。目前， 我国在建筑釆暖、 空调制冷、 发电、 热水供应等行业应用方面， 还停留在煤改电、 煤改气等能源结构单一利用阶段。我国是一个能源紧缺的国家，应用清洁的可再生能源达到节能减排的效果已刻不容缓。太阳能采暖、 制冷、 热水三联供系统的建设和推广可以有效改变我国清洁能源利用率低、环境污染严重、 常规能源紧缺等问题。具有良好的经济和生态效益。

01原则。

太阳能冷热水三联供系统(以下简称“三联供”)是指太阳能通过太阳能收集系统转化为热能，储存在储能装置中，再通过管网(如散热器、地板辐射、辐射吊顶、风机盘管、淋浴器、盥洗台等)输送到采暖端、制冷端和热水端。)，为建筑提供冬暖夏凉、全年热水的功能。三联供系统的工作原理如图1所示。

02三重供应体系的优势。

三联供系统分为太阳能供热循环系统、制冷循环系统和热水循环系统。

(1)三联供系统为环保工程。它在热源上不同于普通的单采暖、单制冷、单热水，即普通采暖是煤、电、油、气等。，而三联供系统则使用可再生能源，如无污染的太阳能和空燃气热能。

(2)太阳能系统经济效益显著。三供系统的投资成本一般3-5年就可以收回，使用寿命一般在20年左右，经济效益非常显著。

(3)节能减排。三联供系统可实现冬暖夏凉、生活热水，各子系统可模块化组合独立运行，可根据不同时期的需求进行科学合理的调整，也可在线运行。全自动控制和远程监控，用户可以通过手机应用直接切换调整各个系统，最大限度的利用资源。

(4)三联供系统各子系统以换热器形式连接，系统间循环介质不直接接触，保证了清水循环，减少了污染。整个系统具有能效合理利用、损耗少、污染少、运行灵活、系统经济性好的特点。

(5)当太阳能不能满足系统能耗需求时，启动辅助能源。根据不同地区的实际情况，配备不同类型的辅助能源进行实地考察。比如热泵辅助、电锅炉辅助、燃气辅助可以相辅相成，实现能源的综合利用。

(6)三联供系统是基于能源梯级利用理念，以太阳能为主要能源，满足冬季供暖、夏季制冷、全年热水需求的解决方案。该系统具有贴近用户、梯级利用、一次能源利用效率高、环境友好、能源供应安全可靠等优点，适用于学校、酒店、别墅、办公室、医院、加油站、工厂、养殖大棚等大型建筑。，受到用户的广泛关注和青睐。

03三联供系统的主要组成部分。

3.1收集器。

作为太阳能热利用的组成部分，太阳能集热器主要包括四种类型:空空气式储能太阳能集热器、平板太阳能集热器、全玻璃真空空管太阳能集热器和U型管太阳能集热器。其中，空气体储能太阳能集热器作为一种以空气体为介质的太阳能集热器，具有升温快、维护方便、成本低、不会因泄漏而影响系统运行、无需防冻防腐、使用寿命长等优点。，并且易于与建筑物结合。平板集热器结构简单，抗压和抗外力冲击能力强，故障率低，但其隔热和热性能不如真空管集热器，应考虑防冻、泄漏、结垢和腐蚀等问题。真空管与U型管集热器的换热效率相对较高，但冬季需考虑防冻、夏季过热、结垢、腐蚀等问题。

3.2储能装置。

储能装置主要用于储存集热器吸收的热能，并作为中转站将热能以热水的形式输送到采暖、制冷和生活热水系统的末端。该储能装置体积小，重量轻。优异的蓄热保温性能和良好的导热性能；储热释热性能稳定，长期使用不衰减、无污染。

3.3辅助能源。

辅助能源类型:燃油锅炉、煤气炉、生物质锅炉、燃煤锅炉、电加热、(水箱内电加热或外电加热)、热泵。

燃煤锅炉启停时间长，难以调节出力，实现自动控制或玩忽职守，污染环境。燃油、燃气锅炉易于控制、调节，实现自动控制运行，但设备间需满足消防要求，燃料成本相对较高。热泵运行成本低，易于控制，但设备初投资高。此外，我国北方地区常用的空空气源热泵冬季能效较低。电加热设备易于安装和控制，是太阳能热水系统最常用的辅助热源，但其运行成本高，有时会因功率容量增加的需要而增加系统投资。综上所述，在选择辅助热源时，应综合考虑所有因素。

3.4管道。

三联供系统使用的管材和管件应满足当前行业的产品要求，管材的工作压力和温度不得超过产品标准规定的允许工作压力和温度。太阳能收集系统的管道可以是钢管、薄壁不锈钢、塑钢热水管、塑料和金属复合管等。以乙二醇为主要成分的防冻系统不宜采用镀锌钢管。热水管应耐腐蚀，符合卫生要求，一般有薄壁铜管、薄壁不锈钢、塑料热水管、塑料金属复合管等。设计中，应在系统管道的必要位置设置排气装置、排水装置、温度计、压力表、安全阀、膨胀罐等辅助设备。膨胀罐或减压阀应设置在封闭系统中。

3.5管道绝缘。

三联供系统集热系统的连接管、水箱和供水管应保温。常用的保温材料包括岩棉、玻璃棉、聚氨酯泡沫、橡胶泡沫等材料。管道保温材料的选择要求:

1)保温产品的允许使用温度应高于太阳能系统工质的最高温度；2)不应使用有机材料作为保温材料，以避免昆虫、腐烂、细菌和老鼠；3)应采用吸湿性小、保水性弱、对管壁无腐蚀作用的材料，并在室外管道保温层外加保护层，防止积水；4)保温材料采用不燃、阻燃材料。符合GB50016《建筑防火设计规范》的要求；电加热器的绝缘必须由不可燃材料制成。

3.6加热结束。

太阳能系统的效率与集热器的类型和工质的工作温度密切相关。太阳能热电联产系统的散热部件按以下原则选择:

1)太阳能采暖系统应优先采用低温辐射采暖系统或风机盘管机组；2)对于水-空气体处理设备和散热器系统，应采用60~80℃高效的太阳能集热器，如太阳能空气体集热器、高效平板太阳能集热器或热管太阳能集热器。该系统适用于夏热冬冷或气候温和的地区。

3.7制冷终端。

制冷终端以节能、安静、舒适、美观为主，主要包括辐射吊顶、风机盘管等设备。

3.8控制系统。

控制系统应采用智能传感技术，实现无人值守、全自动控制和远程监控。

04太阳能采暖系统的工作原理。

太阳能采暖系统以太阳能作为采暖系统的热源，通过集热器将散射的太阳能转化为热能，供给建筑物冬季采暖和其他全年采暖系统。该系统主要由太阳能集热器、热交换和蓄热装置、控制系统、其他辅助加热/热交换设备、泵或风机、连接管道和末端加热系统等组成。

太阳能采暖系统的工作原理如图2所示。

冬季时，太阳能集热器加热的热水进入储能装置，当热水温度达到一定值时，热水从储能装置直接供给地暖盘管或风机盘管，达到供暖的目的。当太阳能不足时，辅助能源也可以补充热量。

05太阳能吸收式冰箱的工作原理。

太阳能光热转换制冷首先将太阳能转化为热能，然后利用热能作为外部补偿，达到制冷目的。实现制冷的光热转换主要包括以下几个方面:太阳能吸收制冷、太阳能吸附制冷、太阳能除湿制冷、太阳能蒸汽压缩制冷和太阳能蒸汽喷射制冷。

夏天，太阳能集热器加热的热水首先进入储能装置。当热水温度达到一定值时，储能装置向吸收式制冷机提供热媒水，热媒水驱动吸收式制冷机运行制冷循环。吸收式制冷机发电机内吸收热能冷却的低温热媒水回流至储能装置，通过太阳能集热器再加热成高温热媒水；同时，吸收式制冷机制冷循环产生的冷媒水进入空调节端，实现空调节冷量的目的。当太阳能不足时，辅助能源可以补充热量。太阳能制冷系统的工作原理如图3所示。

根据太阳能热水的输出热水温度，机组运行分为太阳能热水单独驱动和太阳能热水+燃气补燃驱动两种模式。

06太阳能热水系统工作原理。

太阳能热水系统是利用太阳能集热器收集太阳辐射能量来加热水的装置。是目前太阳能热能应用开发中最具经济价值、技术最成熟、商业化程度最高的应用产品。太阳能热水系统的分类可分为三种:自然循环太阳能热水系统、强制循环太阳能热水系统和直流太阳能热水系统。

热水系统由太阳能集热器、管道循环系统、储水箱、自动控制系统和辅助加热系统五部分组成。太阳能水系统的工作原理如图4所示。

近年来，随着我国国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，供暖、空调节和热水的需求不断增加，太阳能热利用的技术进步不断加快，应用市场也发生了新的变化，城市建设和工农业应用工程市场快速发展。该技术从提供生活热水发展到集供热、制冷、热水系统于一体，为我国太阳能热利用前景的发展提供了广阔的市场空。太阳能作为一种可再生的清洁能源，具有其他能源无法比拟的优势。而且全年太阳能的供应与建筑内的采暖、制冷、热水需求是一致的。

07总结

传统太阳能只提供供暖或生活热水，无法解决制冷等问题。经过多年的研发和应用，汉诺威将太阳能、储能装置、全智能控制集成为一个采暖、制冷、热水三联供系统，系统故障率低，经济效益高，形成整体解决方案。实现了零排放、低能耗、无污染的运行模式，符合国家节能减排政策，是一个值得进一步研究和推广的系统。汉诺威太阳能采暖、制冷、热水的多元化系统集成，是太阳能热利用产业的跨界技术创新与集成，将推动整个太阳能热利用产业走出热水利用初级阶段，朝着全方位能源应用的可持续发展方向迈进。