太陽能與空氣源熱泵雙熱源聯合熱水系統的應用

摘? 要：隨社會環保建設理念的不斷進步，人們越發重視對新能源的開發與利用，當前急需研究一類不但環保且有經濟節能的中央空調系統。作為一類新型節能環保技術，太陽能與空氣雙熱源熱泵熱水系統的推廣具有很高的價值，鑒于此，文章對其進行了詳細論述，旨在為行業發展提供助力。

關鍵詞：太陽能;空氣源熱泵;雙熱源;熱水系統;應用

中圖分類號：TU832 文獻標識碼：A? ? 文章編號：2096-6903（2020）09-0000-00

0前言

隨著我國市場經濟的迅猛發展，人們生活品質得到顯著提升，在這個大背景下，我國能源壓力越來越大，特別是空調建筑，其能源消耗正在迅速增加，使得我們急需開發與利用能源，為此，人們逐漸重視對太陽能、風能等新能源的應用。在太陽能技術開發利用研究中，需對當面成熟的技術加以利用，結合實際工程建設與施工經驗，改革升級相關技術。太陽能與熱泵技術有效結合，一種是利用太陽能集熱器作為熱泵蒸發器的太陽能熱水系統，另一個是把空氣熱泵作為太陽能系統輔助加熱設備，因為兩種技術不同，所以都存在一定的優勢與不足，在具體應用中，要將技術應用水平進行提升，并將系統的作用充分發揮出來，最佳的途徑就是將二類技術進行有效結合[1]。

1太陽能與空氣雙熱源熱泵相關系統

1.1輔助加熱機組

（1）工作原理。運行輔助供熱機組時，輔助換熱系統主要以加熱器為基礎。如果系統始終處于低溫環境，則需開啟熱泵加熱模式，太陽能熱水在相關熱交換器的幫助下處理，且蒸發器設備中流進的室外空氣可做換熱，進而有效控制溫度，最終將制冷劑作用發揮出來，有效改善工作條件，提高了在相對高溫環境下蒸發吸收的溫度[2]。

（2）其一，增加了制熱性能系數，當環境溫度不改變，太陽能輔助加熱可提高整個系統蒸發溫度，最終實現機組制熱性能提升。其二，可減少系統除霜時間，防止蒸發器結霜，系統的輔助加熱，可有效降低結霜概率。并且更好的縮短除霜時間，以實現能耗的降低，為熱泵機組連續不斷運行提供保證。第三，改善了空調壓縮機工作環境。空調壓縮機同環境溫度比，其壓縮比的影響較大。低溫環境下，會增加壓縮比，排氣濕度也易超出系統允許范圍，導致壓縮機出現連續起停問題，從而嚴重影響了整個系統的正常運行和性能，同時也會對系統與機組的使用壽命造成影響。若應用太陽能作輔助熱源，則可將系統的蒸發溫度進行提升，此外，它還能有效解決低溫環境下壓縮機使用中的問題，從而能夠最大程度實現機組性能的提升。

1.2太陽能集熱器設備

要想最大程度滿足人們冬季取暖和其他季節對熱水的需求，則應采用閉式循環系統類型的集熱設備，并能在相對壓力下正常工作。除了太陽能集熱器的熱性能與質量外，太陽能集熱器安裝總面積會影響到太陽能集熱器的有效熱，若確定了太陽能資源與自然環境條件，將性能良好的太陽能集熱器安裝在較小的區域內，則獲取的熱量將更多，所以，想要最大程度獲得良好的投資回報，則應該優選高效率的集熱器，為滿足冬季熱水供應需求，太陽能采暖系統需要采用循環系統，但循環系統對承壓能力的標準和要求較高[3]。

2太陽能、空氣雙熱源熱泵系統優勢

此類系統在實際運行中，具備節能性與可靠性等優勢，據相關調查可知，在應用該類系統時，能有效結合先進技術，兩個系統原有的運行方式相互結合，提高了運行效率，通過防止結霜，可以成功延長整個設備的使用壽命，充分保證了其可靠性與穩定性。此外，相比于傳統的系統，每一年可有效節約68%的亮點，不但能夠使能耗降低，又能更好的實現節能環保目的[4]。

3太陽能、空氣雙熱源熱泵熱水系統運行方式

3.1太陽能加熱

在日照條件較好情況下，將系統控制器、太陽能熱水器和集熱器溫度有效結合起來，是太陽能循環泵發揮最大功能的最佳途徑，集熱器的作用是對熱量進行收集，然后熱量利用換熱器進行輸送。

3.2太陽能輔助熱泵機組加熱

太陽能集熱器在陰雨天會比熱水箱溫度低，所以，想使用熱水卻不能直接進行加熱，這時會啟動熱泵機組加熱熱水箱，我國秋冬時節，其溫度將比熱泵機組正常運行的溫度低，這樣會使熱泵機組供熱效率受到影響，繼而使蒸發器表面結霜，而想要將熱泵輔助供熱循環作用充分發揮出來，與環境溫度高的低溫太陽能熱水進入熱泵機組相比，輔助系統的工作提高了熱泵的效率，避免蒸發器表面發生結霜現象，在很大程度上使熱泵機組的能耗得以節約。

3.3太陽能、熱泵機組同時加熱

若有良好的日照條件，則熱水器熱量消耗會很大，此時太陽能集熱系統就達不到其需要，加之太陽能集熱器少，從而導致整個熱水系統的供熱需求無法有效滿足。這時，太陽能、熱泵機組一起工作的模式，可對熱水系統供熱需求進行更好滿足。

3.4熱泵機組加熱

在雪、雨等特殊的天氣條件下，加熱水箱可通過空氣源熱泵機組加熱，而太陽能在這種環境下，卻始終處在待機狀態。

4太陽能和空氣雙熱源熱泵熱水系統

4.1運行可靠性

熱水系統中，最重要的部分就是空氣雙熱源熱泵和太陽能，近年來，在研究持續深入下，特別是在大力倡導的環保理念和可持續發展理念下，持續完善并改革該技術，特別是現今國家全面倡導環保理念及可持續發展理念，將太陽能技術和空氣熱泵系統技術優勢充分發揮出來，有助于原有系統功能的改善，不但可將系統的整體工作效率提升，還可有效保證系統的穩定性。

4.2節能性

分析平均熱耗數據，集熱面積會通過太陽能系統、熱水系統平均熱量來確定。通常狀況下，太陽能采暖可對大多數環境下熱水系統的熱需求進行滿足，太陽能熱泵和空氣源熱泵機組可滿足剩余熱量需求，系統整體運行中，與傳統的能源熱水系統相比，太陽能集熱器的效率相對較高，最高將達100%，輔助供熱能耗相對較低，太陽能和空氣雙熱源熱泵水系統同傳統的能源熱水系統相比，有更加突出的效果，可以有效滿足國家環保標準，進而可延長系統使用期限，工作效率更優，因此，現實意義巨大，可以進行廣泛的應用和推廣。

5系統應用問題

在熱源熱水系統、太陽能和空氣源熱泵的實際應用中，應注意解決應用中的問題，具體情況如下：（1）詳細分析系統內外部特性參數，充分了解整個系統運行中的影響因素。（2）若太陽能輻射強度、熱水需求、空調負荷等出現改變的狀況，要切換系統工作情況，且要確保整個系統的可靠性與穩定性。（3）充分保證整個系統足夠穩定與安全，要重視系統設計，測量系統的運行性能，建立系統仿真模型，對系統內外特性參數進行良好分析。為了了解內部和外部運行參數對整體性能的影響，將實際運行參數作為輸入，并將仿真試驗結果與實測數據進行比較。一方面可以進行仿真測試，一方面能夠持續優化設計，以達到系統的節能性與穩定性目標。

6結語

總體而言，隨著社會發展，城市化腳步不斷加快，城市中人們生活對熱水有較大的需求量，對于傳統的供暖設備而言，其耗電量巨大，為此，想要更好的實現節約節能，則應該使用太陽能與空氣源熱泵雙熱源系統，這樣能夠將熱水系統的運行效果進行提升，還可延長其應用期限，最關鍵的是還可有效降低對電力資源的損耗，使后續的發展和進步擁有堅實的基礎。

參考文獻

[1]康彥青.太陽能發電與空氣源熱泵聯合供暖在陜北地區分散式住宅中的應用[J].科技通報，2019（11）：182-186.

[2]武斌，田琦，董旭，等.太陽能+空氣源熱泵熱水機組系統數學模型構建與分析[J].暖通空調，2019（11）：125-131.

[3]祁煥嵬.空氣源熱泵耦合太陽能供暖系統在青海省的運用[J].建筑節能，2019（8）：50-52，57.

[4]張世超.太陽能—空氣源熱泵雙熱源聯合干燥系統枸杞干燥研究[D].合肥：合肥工業大學，2019.

收稿日期：2020-07-15

作者簡介：劉彬（1985—），男，山東滕州人，碩士，工程師，研究方向：供熱通風與空調。