太阳能热泵的经济性和环境效益

编译 陈讲运

苏黎世应用科学大学（又名ZHAW）的研究人员认为，作为盐水热泵的能源，光伏集热器领域非常适合减少现有和待改造的单户住宅的电力需求。已经发现。他们将PVT单元和热泵的组合与由空气源热泵和PV发电机组成的系统进行了比较，并确定了几种选择，它们可以以几乎相同的成本将电力消耗减少20％。ZHAW的David Sauter在 10月下旬由瑞士SPF-太阳能技术研究所组织的名为“太阳能和热泵”的在线研讨会上介绍了这项研究的结果。

瑞士的某些城市不允许使用嘈杂的设备，例如空气源热泵，室外建筑物，也可能无法进行钻孔。在这种情况下，屋顶式PVT收集器可以为热泵提供热能和电能，这是一个合适的选择。“我们想分析将PVT收集器作为安装在单户住宅中的热泵的唯一能源在经济和环境上是否可行，” Sauter谈到了ZHAW两年期项目L-Sol的目标时说道。作为研究的一部分进行的ZHAW研究小组的模拟是基于一个待翻修单户住宅用150米2的地面空间，67千瓦时/米2年热需求的，和空间加热通过散热器（在总10 MWh / a）。

L-Sol系统将30 m2的Meyer Burger Hybrid 270/900型未覆盖PVT收集器与Vitocal 300-G热泵结合在一起。“在模拟中，我们考虑到太阳能回路的1,000升’冷水储罐’和备用能量的电子元件，以确保PVT收集器的T侧有足够的汁液来运行热泵。常年。”索特解释说。“但是，我们的模拟显示，在一月和二月仅需要几个小时就可以使用电子元件。”

上图中所示的第一组模拟表明，与空气源热泵相比，L-Sol系统的用电量减少了21％。仍然很难将成本降低到这种安装水平。但是，与使用钻孔（2-Sol）或储冰的系统相比，L-Sol可以显着降低生命周期成本，这比PVT加钻孔减少了约11％，比PVT加冰储存减少了37％。

假设每年需要15兆瓦时的热量，则可以减少用于单户住宅的四种不同类型供暖系统的投资。上方的图表显示了10兆瓦时/年房屋的结果。

“我们发现L-Sol的主要成本构成是PVT太阳能场的制造和安装，它占系统总成本的55％，” Sauter解释说。因此，ZHAW集团开始开发成本更优化的L-Sol系统，该系统具有更小的PVT面积（20 m 2）和典型的PV模块，每个模块都在背面加装了热交换器。用于这种翻新的夹具结构使不必要将铝制热交换器粘合到模块上–这是一项重要的改进，因为夹紧不会使PV模块的保修失效。

ZHAW研究小组在建立了第一个原型PVT收集器领域后得出结论说，与市场上已准备就绪的PVT收集器相比，背面装有换热器的PVT面板可以将成本降低45％。

照片：ZHAW

经过成本优化的PVT收集器产生的热量比市售单元少10％至17％，尽管模拟显示，全年此类系统中热泵的耗电量仅比标准L-Sol系统高4％，这要归功于延长工作时间。“我们能够在仿真过程中证明，在收集器保持其环境优势的同时，20年的总生命周期成本几乎可以与空气-水热泵一样低，” Sauter说。除了提高系统效率外，与空气-水热泵相比，L-Sol系统的主要优势在于建筑物外部没有噪音排放。此外，其安装不需要大量的基础工程或特殊许可。因此，它同样适合替换现有建筑材料中的化石燃料加热。