25  基于真空管换热储能式热泵供热技术

　　一、技术名称：基于真空管换热储能式热泵供热技术 

　　二、技术类别：零碳技术 

　　三、所属领域及适用范围：可再生能源 建筑供热领域 

　　四、该技术应用现状及产业化情况

　　近年来，我国大力推进清洁取暖工作，散煤治理取得良好的进展， 但高寒偏远地区冬季取暖依然缺乏行之有效的方案。我国北方中小城 镇建筑体形系数大、建筑密度低、太阳能资源较好，但传统的太阳能集 热器是以水为换热介质，存在低温环境容易冻裂、泄露、锈蚀等问题， 难以从根本上解决供热问题。基于真空管换热储能式热泵供热技术是 一种将太阳能、储能和热泵融为一体新型供热技术，既解决了寒冷地 区热泵供热难的问题，又解决了太阳能利用的周期性问题，可为北方 地区分散供热提供一套经济可行的综合解决方案。目前，该技术产品 已经在四川、西藏、新疆、宁夏等地多个清洁供暖项目上推广应用，应 用建筑类型包括边防哨所、站房、民用住宅、综合性办公楼以及农业大 棚温室等，累计供暖面积超过 1000 万 m2。

　　五、技术内容

　　1.技术原理 

       该技术集相变蓄能技术、空气式太阳能集热技术和热泵技术于一体。太阳能集热器吸收太阳辐射热，并通过其内置的高效蓄能核芯直 接原位贮存，可以在晚间利用白天积蓄的热量；蓄能核芯作为热源经 空气与热泵机组实现换热，由于冷/热源温差变小，能大幅提高热泵供热系数。当太阳能不足时，热泵主机引入室外空气，开启双级复叠增功功能，确保不同工况高效供暖。同时，该技术产品可在夏季作为空调进 行制冷，进一步提高项目的经济性。

　　2.关键技术

　　（1）真空集热管尾部通风设计技术

       采用太阳能真空集热管尾部 通风设计，实现集热管双向导通；以相变蓄热材料代替“水”贮存热量， 可直接用于加热空气介质。

　　（2）高效储热材料设计技术

       研发并采用了高蓄能密度、高热传 导性、无毒无害环保型的相变蓄热材料，贮能密度为 410MJ/m3，是水 蓄热能力的 5 倍以上。

　　（3）双级复叠机增功技术

       热泵主机采用双级复叠机增功技术， 可实现太阳能和热泵机组联合双驱供暖，零下 35℃仍可实现较高制热 系数。

　　 3.工艺流程

　　六、主要技术指标

　　1.热泵机组设计出水温度最高 60℃，名义工况 COP 大于 3；

　　2.真空管镀膜采用干涉膜工艺，吸收率大于 90%，散射率低于 6%；

　　3.空晒温度≥280℃、最低运行温度-40℃；

　　4.真空管真空度＜5.0×10-3Pa。

　　七、技术鉴定及获奖情况

　　该技术已获得国家发明专利 1 项，实用新型专利 6 项，外观专利1 项，国际 PCT 发明专利 1 项。参与编制“太阳能供热采暖工程技术” 国家标准 1 项，参与编制中国电力企业联合会行业标准 1 项。2019 年， 该技术获得由国家建筑节能质量监督检验中心出具的性能检验报告。 

       八、典型用户及投资效益

　　典型用户：青海省玉树州称多县拉布寺、内蒙古通辽科左中旗花 胡硕加油站等

　　典型案例 1 

　　案例名称：青海省玉树州称多县拉布寺太阳能热泵供暖系统工程 建 设 规 模 ：该项目包 含活佛住所和两栋住宅楼，总建筑面积为5525.2m2。建设条件：最低温度大于-35℃。主要建设内容：将原有电 锅炉替换为太阳能热泵系统。主要设备：太阳能集热器 28 台，热泵 7 台。项目总投资 60 万元，建设期为 3 个月。年碳减排量 680tCO2，碳 减排成本为 60~80 元/tCO2。年经济效益 15 万元，投资回收期约 4 年。

　　典型案例 2

　　案例名称：内蒙古通辽科左中旗花胡硕加油站太阳能采暖系统工程项目

　　建设规模：该项目为单层建筑，钢混结构，总建筑面积为 260.1 m2， 总供暖面积为 231.2 m2。建设条件：最低温度大于-35℃。主要建设内 容：将原有电锅炉替换为太阳能热泵系统。主要设备：太阳能集热器12 台，热泵 1 台。项目总投资 12.7 万元，建设期为 1 个月。年碳减排 量 26tCO2，碳减排成本为 320~340 元/tCO2。年经济效益 4 万元，投资 回收期约 3 年。

　　九、推广前景和减排潜力

　　预计未来 5 年，该技术预期推广比例将达到 10%，项目总投资 12亿元，可形成的年碳减排能力约 80 万 tCO2。

由武汉节能协会办公室整理