近日，一项关于太阳能光热、空气源热泵辐射地板优化集成的供暖系统项目（以下简称“项目”）在北京示范成功了。这套系统能节电80%以上，被评价为“国内首创、国际先进”的系统。那到底这套系统先进在哪，又为何如此卓越？为此，本报特别邀请了清华大学教授、北京清华索兰环能技术研究所开发部李元哲为我们详细讲述。
记者：听说该项目在北京冬季供暖示范成功，并于3月25日通过了省部级鉴定，评价为“国内首创、国际先进”水平，您能介绍一下具体情况吗？
李元哲：是的，该项目于2014年1月20日，在北京市昌平区马池口镇的北京华业新能源公司宿舍楼开始试验，直到2月3日结束，共计15天。而之后于3月25日通过了由北京市经济与信息化委员会组织国家发展和改革委员会能源研究所副所长、中国建筑科学研究院建筑环境与节能研究院院长徐伟、中国农村能源行业协会太阳能热利用专业委员会主任罗振涛等专家的鉴定，被评价为“国内首创、国际先进”。从该项目的主体可以看出，它以辐射地板为供暖末端，以太阳能集热装置（主动式太阳能系统）、被动式采暖系统及空气源热泵为热源设备。可以说是一种最大限度综合利用清洁、可再生能源，并兼具供生活热水作用的多功能新技术。
记者：是什么促使您提出这一技术？
李元哲：第一是为了保护环境，向PM2.5开战，其次是响应国家节能减排政策，因为我国国民经济发展需要节能、开源。
记者：在实现设想的过程中，采用了哪些新技术、新思维？为什么能评价为国内首创、国际先进？
李元哲：我一贯重视在中国传统的建筑中实现被动式太阳能供暖，所谓“被动式”，是在采热过程中人很难对它进行控制的意思。上世纪80年代，我参加过“中、西德再生能源合作项目”中的新能源示范村建设工作。当时，对既有农宅改建成的“被动太阳房”的增投资只有20%，在北京最冷的冬天，无辅助热源的情况下，室温低于8℃的次数不足10%.30年前的保温、采光材料都落后于当时的西德，但效果却比西德的好很多。当时就梦想着有一天我们的工业发展了一定会实现更好的效果。
所以，我不主张仅仅在屋顶搞大面积的“主动式”太阳能集热器供暖，因为，没太阳时室温仍会很低。但应肯定“主动式”太阳能集热器供暖，因为有热的储存，可以控制供热的数量和时间，以此发挥大作用。但是，在安装过程中需要克服它在以往使用中存在的缺陷，另外由于造价相对“被动式”要高，又不能全天候使用，所以，在供暖中占的比例要适当。因此，这次我们采用了在南窗下的挑台上安装东西向横置的太阳能真空管式和热管真空管式集热装置这种方式。集热管从东、西两侧插入蓄热水箱，水箱阴面上有供、回水管道，直接从南窗下的坎墙通到室内，与地板中的水盘管连接。这样做，一是可以防冻，二是在不大的高度上，扩大了集热面积，三是与窗下墙配合比较美观，四是将其装在地面或挑台上，容易维护，也偏于安全。
该太阳能装置整体与水平面成60度倾角，可使冬季集热最多，夏季集热最少，以便在冬季供暖外，全年都能供生活热水，但也不会过热。
此外，怎样选择、设置辅助热源，是太阳能供暖中的大问题。
利用太阳能供暖，不能降低室内的热舒适度，既不能有过大的室温波动，也不能出现低于采暖标准的室内温度，同时也不宜在夏季造成过高的室内温度。因此，必须要有辅助热源，以电、热直接转换作为辅助热源简单、易行，但却把碳排放转嫁给了电厂。
空气源热泵是最宜分户供暖的热源，但如何与太阳能供暖系统配合好，是近年来讨论的热点问题，因为二者的结合应当对彼此的产热效率没有负面影响。因此，本示范技术中利用控制器实现了在保证舒适室温的前提下，3种热源按最节能的方式错时运行，即实现两个优先：一是照进室内的太阳能优先使用，叫“即热者优先”，直到落日室温不足；二是太阳能集热器蓄存的热水继之投入运行，叫“廉价者优先”，直到水温下降到不足以维持室温时；最后是空气源热泵运行，直至次日太阳再度照进室内。
我想以上就是评价为国内首创、国际先进的原因吧！
记者：这种多个清洁、再生能源的供暖系统，在冬季的运行示范成功有什么意义？
李元哲：示范从2014年初开始，为获得严谨、科学的结果，现场安装了29个测点，除测温、测不同斜面上的太阳能辐射之外，还装了5个远程监测的电功率表，每分钟采集数据1次，随时观测运行情况和电能、热能以及室内外温度状况，随时分析数据的合理性。
经过2014年1月20日至2月3日，共计15天的实测，收集整理数据62.64万个。经分析该时段的平均室温为20.11℃，满足人体的热舒适度，平均室外温度为0.404℃，接近北京地区的冬季平均值。同时，正常晴天8天，阴天4天，多云3天，也有典型代表意义。所以，以该时段数据为准推算至全冬季示范房总耗热为701kwh，总耗电134.8kwh，热电比为5.2，节电80.7%，全冬季4个月每平米耗电20.72kwh，合10.36元。而80%的节电是对应平均室温20.11℃的，如能控制室温18℃则节电率更高，并与节电相应地实现了减少有害气体的排放。
记者：这样高的节电减排结果预示这项技术（产品）的市场前景如何？
李元哲：这样一套采暖装置的初投资（售价）约380元/㎡，包含采暖与热水供应两方面，但其运行费用比燃气地板采暖加热水器要低得多，经测算，仅从资金来看，6年可收回增加的初投资。
我认为，对于新能源、可再生能源的利用，政府一定会从能源与大气环境的高度予以支持。在正在执行的城镇建设计划中，实现建筑节能，替代不可再生能源、分户计量等，此项技术有战略意义。
微信公众号
个人微信
