1 项目简介

该项目由中国科学院、北京市西城区科学技术委员会、北京市西城区体育局联合组织并资助。项目承担单位：广州能源研究所。总体目标是：针对2008年北京奥运会奥运村和奥运场馆需要大量生活热水和加热的热能，研究利用清洁无污染的太阳能、并辅助以热泵技术，以游泳场馆为应用实例，研制一套基于太阳能为主要热能来源，以热泵为辅助的全年热水供给系统。该项目将摒弃以往大型太阳能热水系统辅助以具有污染和安全隐患的燃油(气)锅炉或高能耗的电辅助加热系统，以先进的热泵技术解决太阳能在阴雨天气时不能提供足够温度的热水的缺点，由于运用热泵技术，使低辐射值的太阳能能够得到充分的利用，可大大提高太阳能集热系统的效率。系统将通过智能控制，识别工作模式，实现全自动无人化操作。通过该项目的实施，为北京奥运村和奥运场馆的设计建设提供示范。

2 主要进展

该项目正在按计划进行中。该项目将建立一套以太阳能为主、热泵为辅，日产35吨、温度为50℃的热水供给系统，用于洗浴和游泳池加热。系统主要由太阳能集热器、热泵、换热设备、循环泵、储热水箱及控制器等组成。目前主要完成和进行的工作为以下几个方面：

(1)示范工程点的确定。该项目选定北京月坛体育中心游泳馆为项目的实施地点，结合月坛体育中心的改造工程，建立以清洁无污染的太阳能为主要热源、热泵提供辅助的新型体育场馆热水供给系统。

(2)太阳能集热器。太阳能集热器是该项目的主要设备，选用直流式真空玻璃管集热器型号为ZL-WF-100/16，规格为Φ100×2 000×16支，每个模块的采光面积为4m2；集热器的特点是：效率高、防冻抗雹、安装灵活、可水平或垂直安装于平屋顶或立面墙上，特别适合大面积强制循环太阳能集热器陈列。真空管和吸热条带可以绕轴旋转使吸热板以最佳位置面向太阳。

(3)热泵设备。热泵作为太阳能不足时的辅助供热设备。该系统专门设计了与太阳能能够有效配套的热泵装置，热泵的蒸发器具有双功能。其特点是，在太阳能集热器能够产生供热要求的50℃温度时，由太阳能提供加热热水所需的热量，当太阳能只能产生低于50℃的热水时，太阳能作为低温热源进入蒸发器，通过热泵的冷凝器制取50℃的热水；在连续阴雨天气的情况下，太阳能将无法提供一定温度的热量，此时热泵将以环境空气为热源，制取热水。

(4)智能控制器。该项目采用智能化计算机全自动控制器，并进行实时检测和记录。通过分析太阳能辐射值、集热器内工质温度、热水箱温度、游泳池水温度选择太阳能热泵系统的工作方式，始终使系统处于最佳的工作状态。控制系统还将通过对集热器温度、环境温度、水泵运转状态进行检测，保护由于过冷、过热和设备故障等引起的系统不正常运行。

综上所述，太阳能热泵供热系统将充分利用太阳能和空气源的热能。系统的主要特点是：

① 利用清洁无污染的太阳能为主，以空气源热泵为辅助，充分利用可再生能源，整个系统无“三废”排放；

② 具有较高的经济和社会效益，与燃油锅炉供热系统相比节能60%以上，与电供热相比节能90%；

③ 系统采用智能化计算机控制系统，使系统以最佳的运行方式工作，并实现无人化管理；

④ 太阳能集热器采用直通式玻璃真空管集热模块，具有较高的光热转换效率；集热器内选用防冻液为介质，使系统具有较强的抗冻能力，并能使低太阳能辐射下的能量得到充分的利用。

该项目2004年实施以来，已完成了系统的设计和实施方案。2004年3月份完成太阳能热泵机组设计。2004年4月份太阳能热泵机组加工制作和太阳能集热器加工制作完毕。目前已进入系统的施工阶段。预计8月份整个系统安装完毕，9月份进行调试和测试，10月份可正式投入使用。

(广州能源研究所 中科院综合计划局项目管理处 供稿)