【中國制冷網(wǎng)】隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源與環(huán)境問題已成為制約世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的“瓶頸” 。目前， 我國在建筑釆暖、 空調(diào)制冷、 發(fā)電、 熱水供應(yīng)等行業(yè)應(yīng)用方面， 還停留在煤改電、 煤改氣等能源結(jié)構(gòu)單一利用階段。我國是一個能源緊缺的國家，應(yīng)用清潔的可再生能源達(dá)到節(jié)能減排的效果已刻不容緩。太陽能采暖、 制冷、 熱水三聯(lián)供系統(tǒng)的建設(shè)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(yán)重、 常規(guī)能源緊缺等問題。具有良好的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。

　　01原理

　　太陽能采暖、 制冷、 熱水三聯(lián)供 （以下簡稱 “三聯(lián)供” ） 系統(tǒng)是指通過太陽能集熱系統(tǒng)把太陽能轉(zhuǎn)換成熱能并儲存在儲能裝置內(nèi)， 然后通過管網(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(jī)盤管、 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(tǒng)工作原理如圖 1 所示。
 

　　02 三聯(lián)供系統(tǒng)優(yōu)點

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

　　（1）三聯(lián)供系統(tǒng)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(tǒng)是利用無污染的太陽能和空氣熱能等可再生能源。

　　（2）太陽能系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益顯著。三聯(lián)供系統(tǒng)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(jì)效益十分顯著。

　　（3）節(jié)能減排。三聯(lián)供系統(tǒng)可以實現(xiàn)冬季采暖、夏季制冷及生活熱水， 并且每一個子系統(tǒng)以模塊化組合可以實現(xiàn)獨立運行， 根據(jù)不同時期的需求進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)節(jié)， 也可以聯(lián)機(jī)運行。 全自動化控制并實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控， 用戶通過手機(jī)應(yīng)用程序可直接對各個系統(tǒng)進(jìn)行切換調(diào)節(jié)， 實現(xiàn)資源最大化利用。

　　（4）三聯(lián)供系統(tǒng)各個子系統(tǒng)通過換熱器的形式連接，系統(tǒng)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。整個系統(tǒng)具有能效利用合理、 損耗小、 污染少、 運行靈活、 系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性好等特點。

　　（5）當(dāng)太陽能不能滿足系統(tǒng)能源消耗的需求時開啟輔助能源。輔助能源根據(jù)地區(qū)實際情況的不同， 實地考察配備不同類型。例如熱泵輔助、 電鍋爐輔助、 燃?xì)廨o助等多能互補(bǔ)實現(xiàn)能源的綜合利用。

　　（6）三聯(lián)供系統(tǒng)是一種建立在能源梯級利用概念基礎(chǔ)上，以太陽能為主要能源， 統(tǒng)籌結(jié)合滿足冬季供暖、夏季制冷、 全年熱水需求的解決方案。系統(tǒng)以靠近用戶、 梯級利用、 一次能源利用效率高、環(huán)保友好、 能源供應(yīng)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(yī)院、 加油站、工廠、 養(yǎng)殖溫室等， 受到廣大用戶的廣泛關(guān)注與青睞。

　　03 三聯(lián)供系統(tǒng)主要部件

　　3.1 集熱器

　　集熱器作為太陽能熱利用的一個組成部分，其類型主要包括四種： 空氣式儲能太陽能集熱器、 平板型太陽能集熱器、 全玻璃真空管太陽能集熱器、 U 型管太陽能集熱器。其中， 空氣式儲能太陽能集熱器作為一種以空氣為介質(zhì)的太陽能集熱器， 具有升溫速度快， 便于維護(hù)， 成本較低， 泄露不影響系統(tǒng)工作， 無需防凍、 防腐和具有壽命長等優(yōu)點， 且易達(dá)到與建筑的結(jié)合； 平板集熱器結(jié)構(gòu)簡單， 抗壓、 抗外力沖擊力強(qiáng)， 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(jié)垢與腐蝕等問題； 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、夏季過熱、 結(jié)垢與腐蝕問題。

　　3.2 儲能裝置

　　儲能裝置主要是用來儲存集熱器吸收的熱能并作為中轉(zhuǎn)站將熱能以熱水的形式輸送到采暖、 制冷、 生活熱水系統(tǒng)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(dǎo)性能； 穩(wěn)定的蓄放熱性能， 長期使用無衰減、 無污染。

　　3.3 輔助能源

　　輔助能源種類： 燃油鍋爐、 燃?xì)鉅t、 生物質(zhì)鍋爐、 燃煤鍋爐、 電加熱、 （水箱內(nèi)置電加熱或外置電加熱器） 、 熱泵。

　　燃煤鍋爐啟停時間長， 出力調(diào)整較困難， 較難實現(xiàn)自控或無人職守， 且污染環(huán)境。燃油、 燃?xì)忮仩t控制方便， 便于調(diào)節(jié)， 可方便實現(xiàn)自控運行， 但設(shè)備間需要滿足消防要求， 并且燃料費用較高。熱泵使用費用低， 控制方便，但設(shè)備初投資高，此外在北方地區(qū)采用普通空氣源熱泵在冬季使用能效比較低。電加熱設(shè)備易安裝，控制方便，是太陽能熱水系統(tǒng)最常用的輔助熱源， 但運行費用較高， 有時因需電力增容會提高系統(tǒng)投資。綜上所述， 在選擇輔助熱源時，要綜合考慮各項因素。

　　3.4 管路

　　三聯(lián)供系統(tǒng)采用的管材和管件應(yīng)符合現(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)制定的允許工作壓力和工作溫度。太陽能集熱系統(tǒng)管道可采用鋼管、 薄壁不銹鋼、 塑鋼熱水管、 塑料與金屬復(fù)合管等。以乙二醇為主要成分的防凍液系統(tǒng)不宜采用鍍鋅鋼管。熱水管道應(yīng)選用耐腐蝕并符合衛(wèi)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(fù)合管等。設(shè)計時， 應(yīng)在系統(tǒng)管路必要位置設(shè)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(shè)備。閉式系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置膨脹罐或泄壓閥。

　　3.5 管路保溫

　　三聯(lián)供系統(tǒng)的集熱系統(tǒng)連接管道、 水箱、供水管道均應(yīng)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(yīng)高于太陽能系統(tǒng)工作的介質(zhì)最高溫度； 2）保溫材料不宜采用有機(jī)物， 以免生蟲， 腐爛、 生菌、 引鼠； 3）宜采用吸濕性小、 存水性弱、 對管壁無腐蝕作用的材料， 室外管道保溫層外應(yīng)加保護(hù)層防水； 4）保溫材料應(yīng)采用非燃和難燃材料。 應(yīng)符合 GB50016 《建筑設(shè)計防火規(guī)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

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

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

　　3.7 制冷末端

　　制冷末端主要以節(jié)能、 安靜、 舒適、美觀為原則， 主要有輻射吊頂， 風(fēng)機(jī)盤管等設(shè)備。

　　3.8 控制系統(tǒng)

　　控制系統(tǒng)應(yīng)采用智能傳感技術(shù)， 實現(xiàn)無人值守， 全自動化控制， 可遠(yuǎn)程監(jiān)控。

　　04 太陽能采暖系統(tǒng)工作原理

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

　　太陽能采暖系統(tǒng)工作原理如圖 2 所示。

　　在冬季， 先將太陽能集熱器加熱的熱水進(jìn)入儲能裝置， 當(dāng)熱水溫度達(dá)到一定值時， 從儲能裝置直接向地暖盤管或風(fēng)機(jī)盤管提供熱水， 以達(dá)到供熱采暖的目的。當(dāng)太陽能不足時， 也可由輔助能源補(bǔ)充熱量。

　　05 太陽能吸收式制冷機(jī)的工作原理

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

　　在夏季， 被太陽能集熱器加熱的熱水首先進(jìn)入儲能裝置， 當(dāng)熱水溫度達(dá)到一定值時， 由儲能裝置向吸收式制冷機(jī)提供熱媒水， 熱媒水驅(qū)動吸收式制冷機(jī)運行制冷循環(huán)。在吸收式制冷機(jī)發(fā)生器中因熱能被吸收而降溫的低溫?zé)崦剿骰貎δ苎b置，經(jīng)由太陽能集熱器再次加熱成高溫?zé)崦剿煌瑫r吸收式制冷機(jī)運行制冷循環(huán)產(chǎn)生的冷媒水進(jìn)入空調(diào)末端， 實現(xiàn)了空調(diào)制冷的目的。當(dāng)太陽能不足時， 可由輔助能源補(bǔ)充熱量。太陽能制冷系統(tǒng)工作原理如圖 3 所示。

　　根據(jù)太陽能熱水輸出熱水溫度高低， 機(jī)組運行分為太陽能熱水單獨驅(qū)動和太陽能熱水 + 燃?xì)庋a(bǔ)燃驅(qū)動兩種模式。

　　06 太陽能熱水系統(tǒng)的工作原理

　　太陽能熱水系統(tǒng)是利用太陽能集熱器， 收集太陽輻射能把水加熱的一種裝置， 是目前太陽熱能應(yīng)用發(fā)展中最具經(jīng)濟(jì)價值、 技術(shù)最成熟且已商業(yè)化的一項應(yīng)用產(chǎn)品。太陽能熱水系統(tǒng)的分類以加熱循環(huán)方式可分為： 自然循環(huán)式太陽能熱水系統(tǒng)、 強(qiáng)制循環(huán)式太陽能熱水系統(tǒng)、 直流式太陽能熱水系統(tǒng)三種。

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

　　近年來，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展以及人民生活水平的不斷提高， 對采暖、 空調(diào)、 熱水的需求越來越大， 太陽能熱利用技術(shù)進(jìn)步加快， 應(yīng)用市場也發(fā)生了新的變化， 城鎮(zhèn)建筑、工農(nóng)業(yè)應(yīng)用工程市場快速發(fā)展。技術(shù)結(jié)構(gòu)從以提供生活熱水為主向采暖、 制冷、 熱水系統(tǒng)集成技術(shù)發(fā)展， 這為我國太陽能熱利用前景發(fā)展提供了廣闊的市場空間。太陽能作為一種可再生的清潔能源具有其它能源無可比擬的優(yōu)勢。并且全年太陽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(jié)

　　傳統(tǒng)太陽能只是提供采暖或生活熱水， 但是解決不了制冷等問題。漢諾威經(jīng)過多年研發(fā)與應(yīng)用， 把太陽能、儲能裝置、 全智能化控制等集成一個采暖、 制冷、 熱水三聯(lián)供系統(tǒng)， 系統(tǒng)故障率低， 經(jīng)濟(jì)效益高， 形成一個整體解決方案。實現(xiàn)了零排放、 低能耗、 無污染的運行方式， 符合國家節(jié)能減排政策，是值得進(jìn)一步研究和推廣的系統(tǒng)。漢諾威將太陽能采暖、 制冷、 熱水進(jìn)行多元化系統(tǒng)集成， 這對于太陽能熱利用行業(yè)來說是一種跨界技術(shù)創(chuàng)新與整合， 將推動整個太陽能熱利用行業(yè)脫離熱水利用的初級階段， 向全方位能源應(yīng)用的可持續(xù)發(fā)展方向邁進(jìn)。