大型太阳能空调_热泵系统的示范应用
在北京申奥成功之后，北京市提出把!##$年奥运会办成绿色奥运，调整能源消费结构，开发利用新能源和可再生能源成为一项重大决策。为此，科技部和中国科学院、北京市科委联合在北京大兴结合天普新能源示范大楼的建设，实施了国家“十五”科技攻关项目“大型太阳能空调%热泵系统示范”应用并取得成功。
太阳能空调%热泵系统的示范成功，为开发利用可再生能源及在可再生能源与建筑结合方面进行了有益的探索，同时也对绿色奥运理念进行了探索，为大规模应用积累了经验和基础。
!太阳能空调"热泵系统
（&）系统构成
本系统主要由太阳能集热器阵列、溴化锂制冷机、热泵机组、蓄能水池、自动控制系统等几大部分组成。建筑空调末端采用了地板辐射供冷%暖的方式，在房间地板、顶板和部分墙面预埋了供热、供冷盘管。
（!）太阳能集热器与建筑一体化
考虑到与建筑一体化问题，太阳能集热器预制成不同的模块，平铺在南向倾斜的屋顶上，与屋顶成为一体，使大楼造型美观、新颖别致，充分体现出太阳能与建筑一体化的特色。
（’）太阳能吸收式制冷机
空调制冷采用一台!##()热水型溴化锂吸收式制冷机，其主要优点是：!可以直接利用低品位的热源；"以溴化锂*水为工质对，无毒，无臭，满足环保要求；#制冷量调节范围大，对热源温度的适应性强；$运转安静，无振动，安装要求低；%管理容易，运行安全，维护费用低。
（+）辅助系统
考虑到系统担负建筑物冬季采暖，夏季空调的任务，要求辅助系统能够制冷、制热，本系统采用了一台地源热泵机组作为辅助能源系统。
（,）储能水池
为了最大限度的利用太阳能，同时根据建筑空调的特点，系统设置了容积为&!##-’的储能水池。这是本系统设计的一大特点，可以跨季度储能和有利于减少储能的热损失。
（"）自动控制系统
自动控制系统始终围绕最大限度利用太阳能这个中心进行设计。主要由传感器，可编程控制器及工业控制微机’部分组成。
（.）太阳能生活热水系统
新能源大楼南立面上安装了储热式直通全玻璃真空太阳能集热管模块，由&&#!的真空管组合预制，总采光面积!#"-!。集热模块紧贴南墙壁面，与建筑外墙融为一体，这一系统主要提供大楼的生活用热水。
#系统主要技术参数
集热器总采光面积：&#&$-!；
制冷机：!##()单级（热水）溴化锂吸收式制冷机；
制冷热源温度：.,/0#1；
制取冷冻水温度：&!/&,2；
生活热水最大日供量：&#-!；
热泵机组型号：3)45+##。
$部分运行数据及分析
（&）太阳能制冷机运行状况
对制冷系统进行了调试，结果表明，制冷机的制冷能力能够达到并且超过设计要求，最高达到了!""()；675最高可达#8$以上；热源利用温差比较大，有利于提高太阳能集热效率。
（!）夏季太阳能集热及空调制冷运行状况
在夏季，太阳能集热效率可以达到+#9以上（.#2），系统总的制冷转换效率可高达’’9，是一个相当不错的结果。测试表明本系统完全具备冬季供暖，夏季供冷的能力，系统运行稳定、高效，
大型太阳能空调%热泵系统的示范应用
李戬洪&，李宝山!
（&8中国科学院广州能源研究所，广东广州,&#"+#；!8国家科技部高新技术发展及产业化司，北京&##$"!）中图分类号：:;,&文献标识码：<文章编号：&".&*,!0!（!##+）#+*##!"*#!
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德国在再生能源应用方面居世界领先地位。!"""年
#!月德议会通过了增加再生能源发电量的法案，决定对
发展再生能源给予补贴，并实施了一系列鼓励使用新型能源的计划。德国风力发电的电价比常规电厂生产的电价高出近$%&，
但根据再生能源法规定，电力公司必须无条件以政府规定的保护价，购买利用再生能源生产的电。公民作为能源的消费者都有一个共识，电能的消费会对环境产生不利的影响，因此用电者应为保护环境、保护气候做出贡献，具体地说就是由全社会来承担由于发展再生能源而付出的高成本。在德国，目前人们要为每’()多花%*+$欧分，以平衡常规电能和再生能源的价格。
在有关政策的扶持下，近年来德国在开发再生能源方面成绩斐然，风力发电机组多达#$%%%多台，占整个欧洲国家风力发电机的一半以上。风力发电占德国全部电力的,-，
风力发电营业额近+%亿欧元。科技进步是德国风能获得长足发展的关键，德国!%世纪.%年代初生产的风力发电机每台平均功率不到!%%’(，
目前每台功率已达到/0%%’(，有的厂家已开始研制
!%%%1$%%%’(功率的风力发电机。同时风力发电
机的制造成本在过去#%年中降低了$%&，风能投资成本大幅度下降。据联邦风能联合会的报告，#..%年每千瓦功率平均需要投资!%%%欧元，!%%2年下降到0%%欧元。
通过大力发展风能等再生能源，德国企业获得了多重效益。第一，利用风能这样的再生能源使德国温室气体排放量近年来减少了约/3%%万4，为德国竭力实现《京都议定书》的减排目标作出了巨大贡献；第二，风能利用大大促进了德国能源全行业的战略调整，使得德国可持续发展动力增强；第三，在目前德国经济持续低迷、失业人数屡创新高的情况下，风能行业成为一个全新的“就业发动机”。过去+年内，制造商和供应商的员工数量翻了一倍。据联邦议院调查委员会预计，到!%!%年，德国的风力发电机可望达到!*$万台，将满足全国!$-的电力需求。（谢
惠）
从德国风力发电看再生能源利用
达到了预期的设计目标。
（2）太阳能集热系统冬季运行状况
在环境温度%5左右及下午/$：2"时分，集热器仍然可以收集到++6的热水并向蓄能水池储热，满足冬季供暖的需求。当环境温度低于7$6时，系统的集热效率仍然在!%&以上，说明系统运行状态还是不错的。
（+）热泵机组的运行状况
地源热泵水源采用车间的冷却水（#%8/$6）
，这样不仅满足了热泵的要求，也满足了车间对冷却水的持续需要。由于热泵的输出对象是地下蓄能水池，所以热泵不用考虑变工况，运行期间热泵几乎都是在满负荷的状态下，充分发挥了热泵的最大效能。
（$）冬季供暖测试数据及分析
从试验期间（!%%+*/*/12*/$）的运行数据分析，太阳能集热系统工作++2*$)，向地下蓄能水池输入能量2!3,!*.’()；热泵工作,3$)，产热!..%!$’()。可以计算得到，热泵从环境中（车间的冷却水）提取能量!!3+3$’()，因此试验期间，系统利用太阳能和环境热能共得热
!,%!23*.’()，新能源在供暖中的比例为
30*+-；
系统共蓄热22/303*.’()，消耗电能.2,++*$’()，
能耗比达到2*$+，充分显示了系统的节能优越性。
!结论
经过夏、秋、冬三季的运行，系统工作稳定、高
效、可靠，冬夏季节集热效率分别达到了!%-和*
+%-以上。太阳能制冷机的制冷能力最高达到了
!,,’(，9:;最高超过了%<0，
在高效真空管集热器配合下，系统总的制冷效率可高达22&。
实践证明本系统能够满足新能源示范大楼的空调和采暖要求，系统具有以下几个显著特点：!集热器被预制成模块，安装在建筑物的斜坡屋顶和南立面，实现了与建筑的有机结合；"辅助系统采用热泵机组，高效、节能、环保；#利用大容量地下水池作为蓄能水池，减少了系统储能的热损失，而且可以跨季节储能；$可再生能源利用率高，节能效果优越，采暖季节利用太阳能和环境热能的蓄热量接近总蓄热量的0%&，能耗比达到2<$+；%系统的自动控制部分配置合理，自动化程度高，同时运用网络技术实现远程监控。
本系统在太阳能与建筑一体化方面作了成功的尝试，是目前国内规模最大的太阳能空调系统，新能源示范大楼也是目前国内新能源贡献率最大的建筑物之一，相信将为太阳能热利用技术在国内的推广应用起到积极的示范和推动作用。!3
实用技术
可再生能源!%%+<+
（总第##,期）!