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为“热量倍增器”[14]
。1912 年，世界上第一套热泵系统在瑞士的苏黎世成功安装，其
低位热源是河水。热泵工业的飞速发展期为上世纪四五十年代，市场上开始出现各式
的热泵系统。上世纪七十年代以来，热泵系统的发展进入了黄金阶段，这要归功于能
源危机导致的世界各国对热泵系统研发的重视。在我国，关于热泵的研究起步较晚，
但也已有751十多年历史，可以追溯到上世纪五十年代[15]
。经过国内专家学者的潜心专
研和不懈努力，从20 世纪 90 年代起，我国与世界热泵发展已基本趋于同步。
1.2.4 研究现状
21 世纪以来，太阳能光伏光热建筑一体化技术（BIPV／T) 成为国内外竞相研究的一种新型太阳能应用形式。相比于传统的太阳能建筑应用技术（BAPV/T） ，BIPV/T
系统除了提供负荷所需的电量和热量外，其结构组件还可以取代原有建筑材料，而
BAPV/T 系统不能取代原有建筑结构和建筑材料。
对于太阳能建筑一体化的研究，最早为太阳能光伏建筑一体化技术。国外发达国
家早在20世纪90年代就已经开始了这方面的研究，比较著名的有德国十万屋顶计划、
美国百万屋顶计划以及日本的新阳光计划等。“光伏发电与建筑集成化”（Building
integrated/attached photovoltaic）的概念也在1991 年被国外正式提出，并迅速
发展；而国内是在2006 年 9 月30 日深圳太阳能学会年会上首次提到。
就目前而言，我国太阳能光伏系统在光伏建筑一体化系统的设计、工程验收、系
统运行与文护等方面的相关标准规范还不完善。近年来，由于政府大力扶持以太阳能
为首的可再生能源的发展，我国的太阳能产业发展较为迅速，而市场的扩大使得光伏
电池组件成本下降。太阳能光伏光热建筑一体化技术的发展方向，是实现太阳能建筑
应用功能化、美观化与生态化相结合，这个目标的实现，需要政府和科研设计人员等
的共同努力。
1.3 本文研究的主要内容
本文根据连云港地区某小型别墅的实际结构和供能需求，收集并整理当地的气象
参数，并结合相关专业知识，完成带有地源热泵系统的太阳能热电联供系统设计。主
要的研究内容如下：
1）根据别墅夏季（冬季）的制冷（采暖）需求，完成系统冷、热负荷的相关计
算，同时根据计算出的负荷对热泵机组和空气调节机组进行设备选型；
2）统计别墅内一年四季的电器用电情况，结合别墅屋顶向阳面与东、南、西三
面墙体的实际情况完成太阳能光伏系统的计算与主要设备选型；
3）估算别墅内不同季节对生活用热水的需求，对太阳能热水系统进行系统选型，
并计算设备选型所需的相关物理量的值，最后给出主要设备的选型结果；
4）根据上述系统设计，结合别墅的构造，对各系统在别墅中的布置进行设计；
5）综合考虑系统的初期投资成本和运营效益，对系统的经济性进行评估。