PVT和热泵组合用于建筑供热制冷，可持续和气候中和能源供应的新发展

　　结合Eurosun 2022会议，第二届IEA SHC Task 66行业研讨会于9月底在德国举行，题为“太阳能热能和/或PVT与热泵相结合作为创新的能源供应解决方案”。来自工业界的四位发言人介绍了为建筑物和市政提供可持续和气候中和能源供应的新发展。

　　“在全球范围内，建筑物的运行约占一次能源消耗的40%，约占温室气体排放量的25%”，Task 66经理Harald Dru博士在欢迎辞中说。“IEA SHC任务66将侧重于为中欧气候条件下至少85%的热需求，100%的冷却需求和至少60%的电力需求的高太阳能部分的建筑开发经济和生态供应概念。关键方面是建筑物的整体能源供应，包括热、冷和电的交互，包括双向灵活性方面的与电力和热网的相互作用。

　　PVT 集热器作为盐水热泵的唯一热源

　　德国Consolar Solare Energiesysteme的管理合伙人Andreas Siegemund展示了如何将这些目标付诸实践。Siegemund展示了各种建筑类型的高效和可持续能源供应的例子。

　　德国奥芬巴赫的新市政厅：100 台 PVT 集热器与一台 51.2 kW 的热泵一起工作。

　　照片：Consolar

　　目前的一个项目是德国奥芬巴赫河畔奎奇镇的市政厅。那里有100个PVT集热器，总面积约为200㎡为51.2 kW热泵提供电力和热量。该系统连接到区域供热网络，为建筑物提供供暖和制冷。

　　康索拉（Consolar）的PVT收集器是2.25㎡尺寸和重量为38公斤。正面覆盖着光伏电池。在背面，表面积为 18 m2 的特殊空气-盐水换热器可确保与环境空气进行最佳热交换，同时利用光伏组件的废热。来自屋顶的盐水是热泵的唯一热源。无需钻孔或地面热交换器。因此，该系统不需要额外的许可或批准程序。

　　“光伏场的设计使得热泵消耗的电力由集热器全年产生，”Siegemund总结技术优势说。此外，我们的PVT集热器适合作为盐水热泵的唯一热源，也可用于在温暖的季节冷却建筑物。

　　分两个阶段进行建筑物翻新

　　根据Siegemund的说法，应选择PVT热泵系统的尺寸，使其能够满足所需最大供暖需求的80%。作为PVT领域所需屋顶面积的指南，Consolar指出以下经验法则：可以通过将单级热泵的千瓦功率乘以4和多级或逆变器热泵的千瓦功率乘以3.3来估计必要的屋顶面积（以平方米为单位）。

　　为了在较长时间内分摊投资成本，但尽快减少二氧化碳排放，Siegemund建议分两个阶段对现有建筑物进行翻新。在第一阶段，对能源系统进行翻新，并配备热泵、PVT 集热器和用于峰值消耗的燃气锅炉。在第二步，进行能源改造。这减少了建筑物的热量需求，不再需要燃气锅炉或仅在有限的范围内使用。

　　Maria Zagorulko展示了Naked Energy用于商业和工业应用的PVT真空管技术。

　　商业应用的PVT集热器

　　英国公司Naked Energy Ltd.致力于商业建筑的脱碳。其开发和运营工程师Maria Zagorulko介绍了该公司的PVT收集器和几个应用示例。

　　该公司以Virtu的产品名称提供两种基于真空管技术的PVT收集器型号以及两种无需发电的高温收集器类型。虽然后者已经获得认证，但 PVT 版本目前正在认证过程中。除工业外，该技术的目标群体主要是大型热消费者，如酒店、超市或大学。每根管的总面积为 0.65 ㎡ 或 0.47 m2 re。这些以五套安装，可用于所有类型的屋顶表面以及立面。作为该技术的另一个优势，Zagorulko提到收集器从地面的能见度低，这使得它们在历史建筑上使用很有趣。此外，管子之间不需要大的间隙。

　　寻求与可持续技术相辅相成的合作伙伴

　　作为受监控的PVT工厂之一，Zagorulko在英国斯旺西镇展示了一座办公楼。40 个 VirtuPVT 型安装在立面上，总计10 kWth 和 2.5 kWel。根据运营工程师的说法，立面安装系统在第一年产生了1，700 kWh 的电力和3，240 kWh 的热能。这相当于太阳能电力侧的特定产量为 575 kWh/kWp，热侧的总集热器面积为125 kWh/㎡。

　　目前，该公司正在研究与其他再生技术的组合。“我们看到了将Virtu与其他可持续技术相结合以扩大热量和电力的输送和储存的巨大潜力，”Zagorulko说。“我们正在跨季节储热、太阳能冷却、工业和农业过程的太阳能加热以及与热泵集成等领域寻找合作伙伴。”

　　VirtuPVT在斯旺西一个节能办公室的外墙上。这36根管子自2018年以来一直在运行。

　　照片：Naked Energy

　　最大限度地利用太阳能电力的过热能量

　　奥地利热泵生产商iDM Energiesysteme GmbH的大客户经理Marcel Macke就热泵解决方案与光伏相结合的能源管理进行了演讲。iDM 生产 2 至 1，500 kW 的热泵系统。该公司从事高效再生热能系统的开发、生产和分销，并提供与光伏系统相关的智能能源管理。

　　能源管理的目的是最大化自我消耗，并使能源盈余接近于零。“这是通过热泵和光伏系统之间的直接网络通信实现的，”Macke解释说。“为此，需要调制热泵和控制器。”光伏发电的热量可以通过生活热水储存、热缓冲器和建筑物以热能的形式储存起来。

　　iDM以单户住宅为例研究了这一概念，并记录了有和没有智能过热的能耗。光伏系统连接到调制空气源热泵。一个2000升的缓冲区和建筑物被用作热能储存。“通过使用智能过热，我们成功地将电网电力消耗减少了一半，同时将产生的光伏电力的自我消耗增加了5倍，”Macke总结了现场测试结果。

　　Steag Energy Services（印度）项目经理Arun Kumar Vaiyapuri博士描述了微电网规划，能源平衡和经济分析之间的关系，这是所谓的CCHP（制冷，热电联产）最佳规模的先决条件。