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建筑的能耗(建材能耗除外的建造能耗、生活能耗、采暖空调等)约占全社会总能耗的 30%, 其中最主要的是采暖和空调,占到 20%。建筑清洁能源供能尤其是可再生能源供能是实现国家“双碳”目标的重要组成部分。
太阳能、空气能、地热能是目前最广泛应用的可再生能源，但每一种可再生能源都有其局限性。太阳能的能量密度低，必须全年利用才具有经济性，所以光伏发电具有较好的经济性，但光热除全年可用的太阳能热水器外，太阳能光热采暖系统基本没有经济性。空气能及浅层地热能可同时用于供热供冷，在大多数地域都有很好的经济性，但在寒冷地区尤其是极寒地区，空气能及浅层地热能有其致命缺陷，即：空气能热泵在低气温下效率低，在极寒地区气温低于-25℃气候条件无法工作；浅层土壤地源热泵在寒冷地区由于供暖及供冷不平衡（供热远多于供冷），会造成土壤温度逐年降低而无法持续供热。如何在寒冷地区有效且经济利用可再生能源供暖供冷，需要可行的技术支撑。
极寒地域基于太阳能与地源能多能互补的建筑供能系统
北京航天银箭环境工程有限公司基于太阳能光伏光热一体化组件与地源热泵结合的智慧多能互补系统，是解决寒冷地域建筑供能的技术途径。
传统光伏组件的太阳能利用效率低，高温发电性能差且使用寿命降低，以及热斑效应等技术问题。目前国际上多个国家包括中国采用与传统铜管或铝管焊接在金属板（相当于导热翅片）的方法实现电池组件散热及热电联产的方法，实践证明该方法不仅成本高，温度不均匀，运行重量大，生产工艺复杂且难以保证整板均匀贴合，长时间使用时金属板与电池背板脱开（因热膨胀系数差异大），而且金属盘管也很难保证20-25年的使用寿命等大量问题，都无法实用化。传统晶硅光伏组件的光电转换的最佳效率约为18-20%，剩下的太阳能基本都转化成了阻碍发电的热能。当晶硅电池温度在25℃以上每增加1℃，其输出电量减少0.5%左右，且太阳能电池长期在高温下工作还会因加速老化而缩短使用寿命。将微热管阵列与光伏电池背板有机结合，实现了微热管阵列与结实长寿命的集热水管物理隔离，且各个微热管阵列留有吸收热膨胀与热应力的缝隙，完全消除了传统方法的弊病。电池废热能高效传输给隔离式换热器中的媒介，从而实现太阳能电池的高效散热及其废热的高效回收利用。“基于微热管阵列的太阳能光伏热电联产组件”，成功解决了传统光伏电池由于电池背板温度高而引发的发电效率低，电池寿命短的技术瓶颈，极大提高了光伏组件的太阳能利用效率。隔离式换热器中的媒介可采用自然对流水冷、强制循环水冷方式，都能有效地降低电池温度，将电池的温度控制在45℃以内，防止电池过热、热斑，延长电池板的寿命；提高电池组件的发电功率及发电效率10%--30%；实现50-60%左右的电池板废热利用，大幅提高了太阳能的综合利用效率。该技术产品的应用，使得光伏废热的经济价值超发电价值，可使光伏发电的综合成本降低过半，是太阳能光伏发电集成技术的升级。
但电池板废热的有效利用，与不同地域条件及使用温度要求密切相关，尤其针对寒冷地域的建筑采暖，电池板废热很难提供连续、高效、稳定与经济的热量，只有结合辅助能源如空气能、地热能等，并通过热机如水源热泵进行梯级提温的方式才能实现建筑的供热。
对于寒冷地域尤其是极寒地域，传统地源热泵采暖工程基本失败，其原因是由于夏季空调时间短，地源热泵冬季采热多，造成地下的热不平衡所致。采用光伏光热一体化（热电联产）组件技术，在采暖季利用光伏废热与地源热联合使用，不仅可以大幅提高热泵系统的综合效率，其它季节的光伏废热可以直接存储在地下，还提高了光伏的发电效率，一举三得，是解决寒冷地区采暖的最佳绿色能源技术。
本系统主要构成为，基于微热管阵列的太阳能PV/T组件，地源热泵系统及自动控制专家系统。工作原理为：采暖季，太阳能PV/T组件将所集热量及地埋管换热器从土壤中获得的热量作为水源热泵的低温热源，生产35-66℃的供暖循环热水，满足用户的供暖和热水需求。非采暖季（过渡季及夏季），太阳能PV/T组件直接生产热水部分用于生活外，多余部分通过地埋管送换热器将热量储存于土壤，以平衡冬夏取热取冷的不平衡。
与现有技术相比，本系统的特点与优势明显：1）、能最高效、最低成本、最大限度的利用太阳能、地热能等清洁能源；2）、利用太阳能集热温度较高的特性，通过混合温度较低的地热井换热的地源热水，保证采暖季节的水源热泵的最优效能工作条件，以及在非采暖季节的多余太阳能热能对地源温度的恢复，实现跨季节储能，保证地下热量的平衡；3）、智慧储能箱实现热/冷能量的品级的优质利用，由此设计原则，可以解决寒冷及极寒地域的建筑能源系统的优化低碳、节能与节钱。
北京航天银箭环境工程有限公司—基于太阳能与地源能的智慧多能互补的极寒地域的建筑供能系统服务13601393339
