本发明公开了一种太阳能-地源热泵自平衡综合应用系统,包括:空调末端系统,地源热泵系统,由地埋管换热器(6)、压缩机(1)、室内侧热交换器(3)和环境侧热交换器(5)构成;热水供应系统;太阳能集热系统;自动控制系统,用于控制所述的太阳能-地源热泵自平衡综合应用系统中所有的自动设备。本发明可以高效率地实现冷暖空调和热水供应功能,最主要的是通过控制系统自动切换地源热泵和太阳能热水系统的工作模式,解决了地源热泵冬夏季不平衡问题,同时最大限度的提高了可再生能源(太阳能、地热能)在建筑用能中的利用率。

本发明公开了一种基于低压压缩溶液再生的无霜空气源热泵系统，包括制冷剂回路、溶液回路及蒸汽压缩冷凝回路，本发明利用溶液调湿干燥蒸发器进口空气，实现空气源热泵无霜运行。利用低压压缩再生器进行溶液再生，蒸发的水蒸气经压缩机压缩后变为高温高压蒸汽在再生器中冷凝，将全部的冷凝热回收用于稀释溶液的再生，使大部分热泵系统的热量用于供热。该方法可降低溶液的再生温度，提高再生效率，在保证供暖效果的基础上大大提高了系统的能效。

成果与项目的背景及主要用途： 成果背景：由于建筑能源消耗的急剧增加，热泵作为一种通过消耗少量高品 位能量，把热量从低温处传输到高温处的装置，日益受到人们的关注。热泵通过 使用清洁的冷热源如太阳能、土壤能、空气能等，能够同时实现制冷、制热、提 供生活用热水。这种复合可再生能源系统的出现，给人们提供了更具灵活性的方 案，来实现洁净能源系统的三联供功能。 系统主要用途：多热源热泵系统是指以太阳能-空气源-地源等为热源的热泵 系统，主要包括：太阳能集/散热系统、空气源集/散热系统、埋地盘管集/散热 系统（含室内蓄热体）、水源热泵系统、房间热力系统、控制系统。本方案利用 先进的智能控制技术，将太阳能源、空气源和地源热三者有机结合，通过水源热 泵机组实现向建筑物供热、供冷和提供生活热水。太阳能集/散热器的利用可弥 补地源热泵因埋地管束多而导致的投资过大的缺点，同时减少地下环境受到过度 的热污染，而少量地源和蓄热系统的使用可弥补太阳能和空气源热泵受气候条件 影响大的缺点，使系统即使在恶劣的气候条件下也能在高能效状态下工作。太阳 能-空气源-地源热泵联合系统可以设计为基本工作模式，还可以根据具体情况开 展因地制宜的设计，组合成适合当地地理及气象特点的系统。系统采用全新的智 能控制技术，采集实时的系统参数，提高温度调节的准确性，使系统始终维持在 高效状态下工作。通过将太阳能源、空气源集/散热器做成外围护结构的一部分， 实现新能源与建筑结构的完美结合。结合三步节能建筑技术的普及推广，本技术 产品的目标是实现空调和采暖方面的一次投资和日常费用仅为传统空调+暖气方 案的 50%。 技术原理与工艺流程简介： 夏季： 系统处于制冷工况，需要把从室内吸收的热量转移到室外，太阳能散热器、 空气源散热器、埋地换热器分别提供冷源，此外，在房间内有相变蓄能材料，晚 上积蓄冷量，减轻热泵系统在白天的热负荷。由于空调系统在夏季并不处于常开 状态，如果空调不处于制冷状态时，使系统处于制热工况，关闭室内热力系统， 并且打开阀 V4 和 V6，关闭阀 V5，此时系统成为太阳能热泵式热水器，可以提 供稳定的热水。两种工况的切换通过实时测量的室内温度和热水箱温度等参数， 由智能控制系统进行判断。 冬季： 系统处于制热工况，太阳能集热器和埋地换热器作为热源给建筑供热，同时 供生活热水。当热水箱温度达到设定值时，关闭阀 V4 和 V6，打开阀 V5。此外， 在房间内有相变蓄能材料，白天积蓄冷量，减轻热泵系统在夜晚的工作负荷。三 个热源可以任意两个之间并联工作，也可以分别工作，要依具体的工作状况，包 括环境温度、室内温度、热源温度等状况而定。 技术水平及专利与获奖情况：该技术已申请专利，并通过小试鉴定。 应用前景分析及效益预测： 应用前景分析：本项目的实施可以加快可再生能源产业化的发展，促进建筑 节能与热泵系统的有机结合，对空调行业进一步向绿色能源的发展，都有非常显 著的作用。三步节能的尽快实现，客观上也促进了新能源的普及推广。 效益预测：下面以天津地区为例对本系统的一次投资成本及运行费用进行说 明，将本系统与单冷空调+暖气、地源热泵、空气源热泵比较。 建筑面积 150m2，采暖天数 125 天，制冷天数 120 天，每天制冷 10 小时， 平均运行负荷按 70%计，电费 0.41 元/度 以三步节能后的指标计，供暖负荷取 36W/m2，总供暖热负荷为 5400W/m2， 制冷负荷 72W/m2，总的制冷负荷为 10800W/m2。 第一种方案采用单冷空调+集中供暖，集中供暖中室外采暖的投资为 85 元/m2，室内的费用为 25 元/m2，总的费用为 110 元/m2，天津地区的暖气费用为 15 元/(m2 年)，设制冷系数为 2.5。 第二种方案完全采用地源热泵，冬季单位钻孔长的取热率为 30W/m，夏季 的放热率为 50W/m，约需 210m 的钻孔长，管长和施工总费用取 90 元/m。 第三种方案完全采用空气源热泵，冬季采用电辅助加热的时间为全部取暖时 间的一半，冬季制热，夏季制冷系数为 2.5，冬季制热系数取为 2。 第四种方案为本项目系统，太阳能集热板取 17m2，地源热泵系统的冬季负 荷为 1500W，夏季负荷为 2500W，地源热泵约占总负荷的 25%，夏季性能系数 取为 4，冬季的性能系数取为 3。 应用领域：建筑节能；新型热泵、空调系统；制冷、供暖系统工程；可再生 能源建筑。 技术转化条件（包括：原料、设备、厂房面积的要求及投资规模）：热泵、 空调及控制系统。 设备：机械加工及系统安装设备。 厂房面积：1000m2 以上。 投资规模：600 万以上。 合作方式及条件： 合作方式：技术入股、合资经营。 条件：对建筑、节能及可再生能源利用感兴趣且致力于该技术的推广实施。 

项目研究的背景及用途:该项目利用地球表层中较恒定的温度以及储存 于地下土壤层中可再生的低品位热能，通过输入少量的高品位能源(如电能)，热 量实现了从温度低的介质传递到温度高的介质的转移(低温热源向高温热源的转 移)，可以满足用户全年供暖、制冷空调以及生活热水的需求，从全年的角度， 能量可以在一定程度上得到循环回用，具有较强的经济竞争力，是最有希望在供 热制冷空调领域发挥重要作用的新技术。地源热泵可以应用在各种建筑物中(独立住宅、集中住宅、学校、工厂、 办公楼等商业/公用建筑)，可以供暖、供暖+供热水、供暖+制冷空调、供暖+供 热水+制冷空调，还可以用于道路融雪、除冰和体育场草坪加热。市场应用范围 广泛，国内市场潜力很大。 技术原理及流程:该项目实施可以采用集成埋地换热器、热泵机组、控 制系统与建筑末端设备等，从而完成系统工程为目标。因此，其技术核心在于优 化各子系统，重点解决地下蓄放热关键技术。 成果水平及主要技术指标:该项目经专家鉴定，技术水平为世界先进水 平。 市场分析及效益预测:我国的建筑市场巨大，1995～2000 年，每年全国 城市新建住宅建筑面积约 2.4 亿 m2，其中上海每年新建约 1500 万 m2，北京约 1000 万 m2，天津约 600 万 m2，大连约 260 万 m2。2000～2010 年，每年新建 住宅建筑面积约 3.4 亿 m2。这为地源热泵的工程开发应用奠定了极好的市场条 件。 地源热泵的经济效益可在 3～6 年中从节能中偿还投资，因为与电加热 相比可节省三分之二的电能，与燃油锅炉相比亦可节省二分之一的运行费用。而 且地源热泵可以大幅度减少常规能源所带来的环境污染，消除燃料燃烧所造成的 环境污染。 每年完成该方面地源热泵工程 50 项，可实现总产值 5000 万元以上，年 净利润 1000 万元。

针对重点水域水质安 全和生态状况，集成影响 水质、生态安全的污染物 快速在线监测设备，建立 水质监测预警信息资源共 享和服务平台，构建了水 环境安全监测服务系统， 为水环境管理部门及社会 公众提供信息支持与服务。

地源热泵系统具有机组性能系数高、节能效果好、利用可再生能源、系统简单、运行费用低等优越性，是21世纪以节能和环保为特征的具有发展前途的绿色空调技术，地下换热器性能对地源热泵的整体性能起着决定性作用，因此测试地源热泵地下换热器换热性能对地源热泵设计、改性和评价至关重要。目前的现场测试需要很多仪器和设备，每测一个地下换热器，均需重新搭建试验台，且实验场地与实验室有一定距离，搬运如此多设备也非常不方便，浪费时间、浪费人力和财力。为改进这些缺点，本项目将地下换热器测试平台进行集成，并做成移动测试车的形式，对不同的地下换热器只需进行测点布置，即可快速进行测量。

地表水水源热泵的应用前景广阔，目前在国内得到了迅速发展。但是，对于含沙量较大的水体，水质处理上占用了很大的增量成本。降低水处理措施，让地表水直接进入机组是降低能耗，降低系统投资的有效途径。以长江为例，长江的水质仅仅是含沙量不能满足水源热泵机组的要求，而传统的旋砂过滤器不能除掉粒径较小的沙粒。目前的水处理方法复杂且成本高，而采用特殊机组改造方法能够有效解决上述问题。将水源热泵的冷凝器换热管束两端由管板固定于壳体上，两端的管板和封头分别围成两个管箱，冷凝换热管束的两端分别与所述两个管箱相通；两个管箱上

冬季，因为新能源汽车没有发动机或者不能完全利用发动机余热，需采用PTC 电加热方式，但由于电能最终转化为热能其能量转换效率低于 1，因此，对于 EV、HEV 之类的新能源汽车而言，高效制暖是重大课题。目前，车用空调热泵系统的研发技术难点在于： （1）使用环境--如果车辆处在严寒的环境中，空气中可以利用的热能少，普通热泵系统在-10 ℃以下温度工作时其制热效能就会大打折扣。 （2）室外换热器除霜--如果热泵系统在湿冷的环境下工作，室外换热器作为蒸发器使用会产生冷凝水，其冷凝

太阳能光伏光热联用技术就是将单一的光伏组件和太阳能集热器有机结合起来，光伏组件即作为光电转换装置，又作为集热器的吸热体，同时将太阳能转换成热能和电能，从而实现热电联产，以提高太阳能的综合利用率。光伏/光热集热器(photovoltaic thermal collector，简写为PV/T集热器)与传统独立的光伏系统和集热系统相比，具有1、提高了太阳能的综合利用率；2、它可以共用一些组件，从而降低了系统的成本；3、减少了需要的安装面积，有利于建筑的美观。

1.痛点问题 原油，特别是稠油在管道输运过程中，由于其高粘度，必须采用加热降粘的措施。目前，国内外针对稠油输送的常规加热方式，多为水套炉、电加热技术，存在能源效率利用率低、污染严重等问题。随着双碳目标要求，发展先进高效的低/零碳的供热方案变得尤为必要。 2.解决方案 根据原油管输加热的要求与原油的物性特点，本团队所研发的跨临界二氧化碳热泵技术，通过系统热力学优化、换热器传热性能优化和控制系统优化等一系列措施，开发出的跨临界二氧化碳热泵技术，可在-25℃~40℃的环境范围内，将原油稳定加热至55~85℃，在满足原油加热需求的前提下，可实现零碳/低碳供热，很好的解决了原油输运中存在的高耗能、高污染的问题，同时还具有较好的经济效益，是供热领域替代化石能源的优势方案，将有力推动能源清洁低碳安全高效利用，助力碳中和目标的实现。 跨临界CO2热泵原油加热系统原理图与实验现场如下： 3.合作需求 （1）标准厂房1000平米，工业用电负荷300KVA，办公与实验区500平米; （2）拥有油田业务资源的企业进行合作推广应用。