中國沈陽(yáng)建筑大學(xué)的研究人員提出了一種基于太陽(yáng)能-空氣源熱泵(SASHP)和熱網(wǎng)支持的新型嚴寒地區供暖系統?；跓峋W(wǎng)的太陽(yáng)能-空氣源熱泵耦合供暖系統(NH-SASHP)以熱網(wǎng)為支持負荷，在夜間維持低負荷供暖，并在供暖需求高時(shí)減輕熱泵的電力負擔。
“在清潔能源供暖應用中，熱源穩定性制約了我國嚴寒地區冬季低碳供熱的發(fā)展，”該小組表示，“為確保傳統能源向清潔能源供暖模式平穩轉型，以我國嚴寒地區某辦公樓供暖系統為研究對象，研究了傳統能源與清潔能源耦合供暖系統的可行性。”
研究首先調查了該系統在中國東北沈陽(yáng)一棟實(shí)際辦公樓中的使用情況。目前，該建筑面積為 236 平方米，采用空氣源熱泵 (ASHP) 將溫度加熱至 20 攝氏度。通過(guò)分析最冷月份 1 月(平均氣溫為 -12.23 攝氏度)的 ASHP 性能，學(xué)者發(fā)現三層樓中有兩層未能達到 20 攝氏度的目標溫度。
“供暖溫度達不到設計要求的原因有三個(gè)，”該集團強調。“第一是空氣源熱泵設備容量不足，第二是夜間不供暖，第三是空氣源熱泵的供暖能力受到環(huán)境溫度的顯著(zhù)影響。”
為了解決這些問(wèn)題，該團隊提出了一種使用 TRNSYS 軟件模擬的 NH-SASHP 設置，該軟件基于從建筑物收集的數據。ASHP 的最大加熱容量為 15 kW，最大輸入功率為 5.19 kW，最大性能系數 (COP) 為 3.66。中央供暖系統的模擬熱負荷為 30 kW，熱交換面積為 0.7 m2。太陽(yáng)能集熱器的面積為 127 m2，儲水箱的體積為 1 m3。
該系統配置為在室溫降至 20 C 以下時(shí)使用 ASHP。當太陽(yáng)能集熱器入口和出口之間的溫差超過(guò) 8 C 時(shí)，它也會(huì )啟動(dòng)，當溫差低于 2 C 時(shí)停止。當室溫降至 16 C 以下時(shí)，供暖網(wǎng)主要在夜間啟動(dòng)，一旦室溫達到 18 C，供暖網(wǎng)就會(huì )停止。在供暖月份，當平均室外溫度為 -5.39 C 且太陽(yáng)輻射強度為 1004.48 kJ/h/m2 時(shí)，該系統被激活工作。
“NH-SASHP 系統在供暖季節的總用電量為 4,629.82 千瓦時(shí)。與 ASHP 和 SASHP 系統相比，它分別減少了 4,779 千瓦時(shí)和 2,463.73 千瓦時(shí)，能源效率分別達到 50.79% 和 34.73%”，科學(xué)家說(shuō)。“太陽(yáng)能貢獻率在 35.47%–64.85% 范圍內波動(dòng)，太陽(yáng)能貢獻率越高，NH-SASHP 系統的 COP 改善越大。”
結果表明，所提出的系統的 COP 范圍為 4.25 至 10.11。3 月份，NH—SASH 系統 COP 提升幅度最大，比 ASHP 系統高出 166.75%。根據研究結果，NH-SASHP 的運行成本為人民幣 7,568 元(1,045 美元)，約為 ASHP 系統的 72.3% 和 SASHP 系統的 81.5%。
該系統在《能源與建筑環(huán)境》雜志發(fā)表的《我國嚴寒地區基于熱網(wǎng)的太陽(yáng)能-空氣源熱泵耦合供暖系統研究》中提出。
