太陽能能源是清潔能源，且取之不盡用之不盡，太陽能熱水器系統(tǒng)技術(shù)比較成熟，已被廣泛運用。

空氣能技術(shù)則是使用壓縮機，消耗一定的電量，從環(huán)境熱源中吸收低品位熱能，隨后轉(zhuǎn)換成為較高溫?zé)後尫诺剿璧姆秶鷥?nèi)，理論能效最高達到1:4。但這兩種熱源都受氣候環(huán)境的影響，單獨使用都會有一定的局限性。所以，下面針對長江中下游地區(qū)的氣候特點，將太陽能和空氣能結(jié)合起來，進行全年供熱水、冬天采暖方案設(shè)計，既有效地避免了太陽能本身所具備的間歇性和稀薄性等不夠，又解決了空氣能熱泵系統(tǒng)冬天效率低的難題，還能提升系統(tǒng)對氣候變化的適應(yīng)能力。

本項目在安微一住宅小區(qū)某單位的一三室兩廳房子實施太陽能和空氣能結(jié)合供熱水、采暖系統(tǒng)工程，使用太陽能和空氣能作為熱源，將熱源存儲在保溫水箱內(nèi)，經(jīng)過熱水管路傳送至發(fā)熱末端，達到生活熱水和房子采暖要求，房子采暖使用銅鋁復(fù)合暖氣片作為散熱裝置。

1太陽能和空氣能聯(lián)供系統(tǒng)初步工程

1．1聯(lián)供系統(tǒng)構(gòu)成原理

太陽能和空氣能聯(lián)供熱水、采暖的系統(tǒng)主要由太陽能、空氣能、儲熱水箱、循環(huán)水泵、暖氣片、控制系統(tǒng)及管網(wǎng)等構(gòu)成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。太陽能和空氣能構(gòu)成并聯(lián)系統(tǒng)，當(dāng)太陽輻射足夠強時，不運行空氣能，太陽能子系統(tǒng)集熱能能夠達到熱水負載要求;當(dāng)輻射不夠或陰雨雪天氣時，空氣能子系統(tǒng)運行，直接對保溫水箱中的水加熱至額定溫度。

圖1太陽能和空氣能聯(lián)供熱水、采暖系統(tǒng)框圖

1．2聯(lián)供系統(tǒng)安裝工程

項目實施場地為安徽省六安市某住宅小區(qū)住宅，建筑面積大約106m2，實際采暖面積為62m2。試驗場地平面設(shè)計圖如圖2所示，建筑外墻為240毫米的磚墻，外墻設(shè)有保溫層。窗子為鋁合金雙層窗，在這當(dāng)中房間1和客廳陽臺有推拉玻璃門，2個陽臺不屬于采暖范圍。地板材質(zhì)為瓷磚面層，地板埋管使用混凝土預(yù)埋管。

預(yù)安裝位置圖

太陽能熱水器使用格尚節(jié)能壁掛式集熱式太陽能內(nèi)置的80L承壓水箱，其水箱為不銹鋼保溫水箱，安裝于南邊陽臺東墻上，太陽能熱水器集熱板掛陽臺外，集熱板與外墻成30°夾角，集熱面積為1．44㎡，空氣能熱水器位于所在樓層?xùn)|北角外的一塊平臺。

系統(tǒng)使用自動控制系統(tǒng)控制熱源的采集與使用。

將冬天房間供暖標準設(shè)為q=45W/m2，參考房間面積為S=60m2，需要配備的空氣能壓縮機輸出功率Q=q×S=2700W，一天按15小時計算，房子屋內(nèi)總需最大制熱量為Q=45×60×15=40500W。

1．3采暖末端型號選擇及計算

房間采暖的散熱方法選用銅鋁復(fù)合暖氣片，其優(yōu)勢是散熱快、易維護，更重要的是可有效的防止水質(zhì)污染。項目中暖氣片有5組，方案單片高度為1800mm，這樣其橫向占用空間小。分別裝在房間1、房間2、房間3、客廳和餐廳墻上，衛(wèi)生間內(nèi)選用衛(wèi)生間專用的銅鋁復(fù)合小背簍散熱片，位置如圖2所示。

所選用的單根1800mm暖氣片，理論散熱380瓦至400瓦，可采暖面積3．8m2。房間1面積16．1m2，必須6片。房間2面積8．6m2，必須4片。房間3面積7．2m2，必須3片。客廳面積18．5m2，必須7片。餐廳面積11．6m2，必須5片。

2安裝方案

2．1熱水循環(huán)系統(tǒng)方案1

位置安裝設(shè)計好后，必須設(shè)計管道預(yù)埋和熱水循環(huán)水路。為發(fā)揮出太陽能熱水器和空氣能熱水器的聯(lián)合效應(yīng)，小編考慮到把太陽能熱水器放置于空氣能熱水器前面。這樣太陽能熱水器出來的熱水溫度達到設(shè)定溫度時，空氣能熱水器就無需耗電加熱。該系統(tǒng)的優(yōu)勢就在于采用可再生資源———太陽能，在一定程度上可以節(jié)省能源的消耗。方案1所設(shè)計的熱水循環(huán)系統(tǒng)如圖3所示。

將太陽能的熱水出水口和空氣能熱水器的冷水口即進水口連接，空氣能熱水器的熱水出水口直接與供熱末端裝置(如淋浴或暖氣片)連接。房間1和太陽能之間有一個單向閥，熱水可以流向太陽能的進水口，但冷水口的水因為單向閥的功能無法流向供暖設(shè)備，可保證熱水的溫度不受冷水的干擾。

2．2熱水循環(huán)系統(tǒng)方案2

如圖4所示，太陽能熱水口和房間里的暖氣片串聯(lián)，房間3的暖氣片出水口通過泵及閥2連接到空氣能熱水器冷水口即空氣能熱水器進水口，空氣能熱水口依次通過洗菜盆、臉盆、淋浴等裝置，再經(jīng)閥3(單向閥，功能同方案1)送入到太陽能冷水口，形成一個大串聯(lián)回路。

閥2的功能是為冬季采暖提供水路循環(huán)，當(dāng)非采暖季節(jié)，將閥2合上，閥1打開，太陽能的熱水不通過各暖氣片直接流入空氣能熱水器冷水入口，減少了熱水循環(huán)線路，減少熱損耗。

2．3兩種熱水循環(huán)系統(tǒng)工程項目相比

熱水循環(huán)系統(tǒng)工程項目1中，太陽能熱水器儲水箱的熱水與空氣能入口相連接，假如熱水溫度達到設(shè)定溫度，空氣能不需要耗電加熱;假如熱水溫度低于設(shè)定溫度，空氣能熱水器將其加熱至額定溫度，供熱負荷使用。在熱水使用的過程中，操作水位的降低，需要涼水盡快為太陽能儲水箱供水，因為補水的注入使熱水溫度下降，但經(jīng)過太陽能和空氣能兩級加熱，不影響生活熱水及采暖熱水使用。工程項目1的缺點是在非采暖季節(jié)，熱水流經(jīng)的線路較長，熱損耗較大，且流速越快，熱損耗越大。

熱水循環(huán)系統(tǒng)工程項目2中，空氣能熱水器的熱水經(jīng)過生活熱水使用裝置流入太陽能儲水箱入水口，太陽能熱水經(jīng)過房間暖氣片流入空氣能熱水器。在非采暖季節(jié)，可將各暖氣片的閥門關(guān)上，太陽能熱水直接流入空氣能，減少管路的熱損耗。因為平板式太陽能是涼水頂熱水才能夠使用，在采暖季節(jié)，太陽能熱水器涼水的注入雖說不影響生活熱水的使用，但在大量使用熱水時，會嚴重影響采暖效果。

熱水循環(huán)系統(tǒng)工程項目1與熱水循環(huán)系統(tǒng)工程項目2都是將太陽能作為預(yù)熱系統(tǒng)，充分利用太陽能，提升 空氣能入口水溫，有效節(jié)省能源。兩種熱水循環(huán)系統(tǒng)工程項目不同的是:工程項目1的太陽能熱水口和空氣能相連接，經(jīng)過兩級加熱送入暖氣片裝置，太陽能涼水的補入不影響采暖效果;工程項目2中太陽能熱水經(jīng)過暖氣片裝置流入空氣能，在采暖季節(jié)，不使用生活熱水即無涼水補入時，熱水在系統(tǒng)中循環(huán)采暖，不影響房間采暖效果，若采暖同時使用生活熱水，涼水的補入會降低水箱溫度，因為太陽能加熱的滯后性，使得暖氣片中的水溫迅速降低，嚴重影響采暖效果。綜合比較，決定采用工程項目。

熱水循環(huán)系統(tǒng)工程項目1預(yù)埋施工管道的平面圖如圖5所示:

圖5熱水循環(huán)系統(tǒng)預(yù)埋管道圖

預(yù)埋管道熱水循環(huán)系統(tǒng)部分參數(shù)如表1所示。

表1熱水循環(huán)系統(tǒng)熱水管道參數(shù)

3結(jié)論

太陽能和空氣能聯(lián)合供熱、供暖系統(tǒng)是降低建筑能耗研究的熱點，對節(jié)約能源和環(huán)境保護具有重要意義，但在具體安裝施工中有許多細節(jié)值得研究和探討。本文通過比較熱水循環(huán)系統(tǒng)工程項目1與熱水循環(huán)系統(tǒng)工程項目2，綜合考慮生活熱水及采暖效果，選用工程項目1為施工方案。熱水循環(huán)系統(tǒng)預(yù)埋管道(如圖5)，將太陽能作為預(yù)熱系統(tǒng)，能夠最大限度地發(fā)揮利用太陽能的節(jié)能潛力，同時也解決了低溫環(huán)境下空氣能運行工況惡劣的問題。當(dāng)陰雨雪天氣時，啟動空氣能，滿足熱負荷要求。