太陽(yáng)能熱泵技術(shù)在暖通空調(diào)中的應(yīng)用與發(fā)展探討

焦君星

（天津市 300000）

從目前情況看，我國(guó)人口眾多，對(duì)能源的需求很大，造成了能源的大量消耗。高樓大廈的建立少不了木材、電能等能源的消耗，而在建筑能源的消耗中，暖通空調(diào)能源的消耗占了大半部分，除此之外，人們對(duì)于生活質(zhì)量水平的追求也越來(lái)越高，洗澡清潔造成水源和電能的大量消耗。地球上的資源在持續(xù)減少，尤其是不可再生資源，例如石油，煤炭等呈現(xiàn)枯竭的趨勢(shì)，不利于可持續(xù)發(fā)展。在太陽(yáng)能被科學(xué)家發(fā)現(xiàn)后，緩解了資源枯竭的問(wèn)題，改善了能源消耗的問(wèn)題。

1 太陽(yáng)能熱利用技術(shù)

我國(guó)作為太陽(yáng)能大國(guó)，在利用太陽(yáng)能這一問(wèn)題上應(yīng)用的淋漓盡致，主要應(yīng)用于空調(diào)，采暖和熱水三個(gè)方向。作為將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能的關(guān)鍵，集熱器是太陽(yáng)能工程中的重要組成部分，一般情況下集熱器常被采用的種類有平板型太陽(yáng)集熱器，還有直流式真空管形式的集熱器，全玻璃真空形式的集熱器等，都有其自身的特性，根據(jù)不同的特征被應(yīng)用在不同的設(shè)備中，比如說(shuō)平板型集熱器特別適用于小型的熱水系統(tǒng)中，它的特征則是熱度偏低。

1.1 太陽(yáng)能空調(diào)

根據(jù)太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成熱能的原理，制作出了五種不同形式的空調(diào)主要包括吸收形式的空調(diào)、除濕形式的空調(diào)、蒸汽噴射形式的空調(diào)、蒸汽壓縮式形式的空調(diào)、吸附式形式的空調(diào)。而依據(jù)轉(zhuǎn)化能源力度最大，效果最好，吸收式太陽(yáng)能被廣發(fā)使用，研發(fā)技術(shù)也相對(duì)純熟。

1.2 太陽(yáng)能采暖和太陽(yáng)能熱水工程

根據(jù)太陽(yáng)能的工作原理，將太陽(yáng)能的采暖系統(tǒng)和熱水系統(tǒng)合并在一起組成性能較高的太陽(yáng)能系統(tǒng)，這種高性能的系統(tǒng)，依靠太陽(yáng)能及輔助能源設(shè)施來(lái)為采暖負(fù)荷以及生活熱水負(fù)荷提供所需熱量，確保居民在生活用水洗澡時(shí)，水溫達(dá)標(biāo)。但在利用太陽(yáng)能時(shí)有一個(gè)限制條件，陽(yáng)光，要有足夠的太陽(yáng)光直射如太陽(yáng)集熱器中為其提供設(shè)備運(yùn)行的熱量，太陽(yáng)光不足，就需要?dú)?、電、木材等能源輔助，太陽(yáng)能不足，不夠設(shè)備運(yùn)行的熱量，參考國(guó)外科學(xué)家們?cè)鴮?duì)太陽(yáng)能熱泵技術(shù)在暖通空調(diào)中的應(yīng)用研究表明，太陽(yáng)集熱器提供采暖熱量的儲(chǔ)存能源方式和太陽(yáng)集熱器與輔助加熱器等在供暖系統(tǒng)中的關(guān)系進(jìn)行歸類，方便研究與利用。

利用太陽(yáng)能儲(chǔ)存日常生活熱水，需要對(duì)輔助加熱器進(jìn)行連接，連接到供暖系統(tǒng)中供給足夠的熱量，而加熱鍋的底板則成為了輔助供暖的儲(chǔ)存器。進(jìn)行熱量傳遞時(shí)，室內(nèi)的溫度符合設(shè)定的溫度，這時(shí)就可以關(guān)掉解熱器管路的循環(huán)泵，如不符合室內(nèi)設(shè)定的溫度，就需關(guān)掉采暖的循環(huán)泵。由此可知，夏季是最利于儲(chǔ)存太陽(yáng)能的季節(jié)，可根據(jù)這個(gè)來(lái)制造出符合這個(gè)特點(diǎn)的集熱器，長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存能源。

2 熱泵技術(shù)

從目前的發(fā)展情況來(lái)看，我國(guó)在熱泵技術(shù)有很深的研究和考察，達(dá)到了節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的目的，順應(yīng)了時(shí)代的可持續(xù)發(fā)展，是一種很全能的制熱裝置。值得注意的是空氣源熱泵有安裝快捷方便的優(yōu)點(diǎn)，但也有熱力受到室內(nèi)外溫差較大的影響，會(huì)隨著季節(jié)溫度的變化隨之變化。

水源熱泵和土壤源熱泵兩者稱之為地源熱泵系統(tǒng)，在冬季，從大地汲取熱量，夏季從大地汲取冷量，再由熱泵機(jī)組向建筑物提供冷熱實(shí)現(xiàn)節(jié)能，而我國(guó)現(xiàn)在情況，對(duì)于土壤源熱泵還在進(jìn)行研究，通過(guò)進(jìn)行地下埋管試驗(yàn)，才測(cè)量出傳熱數(shù)據(jù)等相關(guān)信息，為之后系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行積累一些實(shí)際考量經(jīng)驗(yàn)結(jié)果。

3 太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)

而太陽(yáng)能熱泵的主要原理也是采用太陽(yáng)能為主要來(lái)源進(jìn)行太陽(yáng)能集體的供給和熱泵蒸發(fā)的組合方式一個(gè)完整系統(tǒng)，而也主要分成兩種主要形式，首先在非直膨式系統(tǒng)中，太陽(yáng)能熱泵的供熱原理是與太陽(yáng)能集中供給原理呈現(xiàn)出反比的關(guān)系，在系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中通過(guò)集熱供給技術(shù)為主要方向，完成對(duì)太陽(yáng)能的吸收，并將蒸發(fā)器過(guò)程中所產(chǎn)生的熱量傳送給制冷系統(tǒng)，在或者用另一種傳播媒介空氣或者水為供給預(yù)熱能量，第二在直膨式系統(tǒng)中，就是另一種的逆向思維的轉(zhuǎn)換，而是將太陽(yáng)能集中供給和熱泵蒸發(fā)器為一體，而不是獨(dú)立分離，也節(jié)省了在非直膨式系統(tǒng)中，所需要換熱的設(shè)備。

3.1 非直接膨脹式太陽(yáng)能熱泵

在太陽(yáng)能的連接結(jié)構(gòu)上，非直膨式系統(tǒng)也分為三種形式。并聯(lián)式系統(tǒng)是由傳統(tǒng)的太陽(yáng)能集熱器和空氣源熱泵為主要組成部分，各自獨(dú)立，而又互相補(bǔ)充密不可分，而熱泵系統(tǒng)的主要熱源體是一般存在于我們身邊周圍的大氣?；旌线B接系統(tǒng)又叫做雙熱源系統(tǒng)，而它的系統(tǒng)也主要分為兩個(gè)蒸發(fā)器，一個(gè)是大氣熱源，第二個(gè)就是被太陽(yáng)能加熱的熱源。

3.2 太陽(yáng)能-空氣源熱泵系統(tǒng)

而在我國(guó)中小型生產(chǎn)空調(diào)企業(yè)中，有一半的熱源組成裝置是使用空氣源組合，冬季時(shí)，由于室內(nèi)外溫差大，出現(xiàn)結(jié)霜現(xiàn)象，制熱不足問(wèn)題，可采用電輔助加熱系統(tǒng)，來(lái)去除結(jié)霜問(wèn)題，而在之后的冬季或者過(guò)度季節(jié)，采用熱泵復(fù)合技術(shù)進(jìn)行發(fā)熱，這也是以太陽(yáng)能為熱源，大大提升了熱能品質(zhì)，而混合式系統(tǒng)相對(duì)來(lái)說(shuō)就較比前者復(fù)雜，但在其運(yùn)行的方式和控制的方法也更加的多樣性，也會(huì)在電能、太陽(yáng)能中凸顯出自身最大的優(yōu)勢(shì)。

4 國(guó)內(nèi)對(duì)太陽(yáng)能熱泵的研究

目前國(guó)內(nèi)對(duì)太陽(yáng)能熱泵的研究上，還沒(méi)有達(dá)到國(guó)外的先進(jìn)水平技術(shù)，在國(guó)內(nèi)頂尖大學(xué)中，都先后對(duì)于太陽(yáng)能熱泵進(jìn)行深刻的探究和理論學(xué)術(shù)研究，也在一定的知識(shí)領(lǐng)域上獲得專業(yè)的成果，周小波說(shuō)過(guò)，太陽(yáng)能熱泵熱水系統(tǒng)，太陽(yáng)能不是主要的熱源，而是和氣源熱泵互為補(bǔ)充，這一成果也大大改善了空氣源熱泵在低溫狀態(tài)下的性能提高，從而也拓展了本身的使用能力，并且太陽(yáng)能的利用率有了顯著的升高，解決了由于陰雨天氣和冬季換季情況下，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化資源不足的情況，做到了24h供給，而此系統(tǒng)也設(shè)計(jì)一款太陽(yáng)能輔助加熱空氣源熱泵機(jī)組。

在秋冬來(lái)臨之際，環(huán)境晝夜溫差大，周圍的溫度低于熱泵運(yùn)行的溫度時(shí)候，熱泵機(jī)組的制熱效率也會(huì)隨之下降，會(huì)出現(xiàn)結(jié)霜現(xiàn)象，同時(shí)，當(dāng)周圍溫度高于熱泵云頂溫度的時(shí)候，用過(guò)加熱空氣，轉(zhuǎn)換熱水的使用率也得到提升，也是為了減少蒸發(fā)器結(jié)霜，從而減少了熱泵機(jī)的損耗電能。

5 討論

就現(xiàn)如今我國(guó)冷熱源，主要大部分為煤炭，燃?xì)獾却罅砍Ｓ媚茉?，很少使用天?yáng)能等清潔能源，在冷熱源轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的快速改變，也有很多專業(yè)人士做出了大量的調(diào)研和探討，也通過(guò)一些實(shí)例讓人們更加了解，太陽(yáng)能熱泵給人們?nèi)粘Ｋ鶐?lái)的便利性和優(yōu)越性。

（1）熱泵技術(shù)現(xiàn)如今在我國(guó)普遍起來(lái)，也得到部分地區(qū)的廣泛運(yùn)用，在采用太陽(yáng)能復(fù)合技術(shù)的同時(shí)，也讓冷熱源優(yōu)化性能，從而減少了建筑能耗，使整體系統(tǒng)COP得到大幅度的提高，而是太陽(yáng)能系統(tǒng)所需要運(yùn)行的費(fèi)用也相對(duì)減少，也減少了整體系統(tǒng)的投入，具有良好的技術(shù)發(fā)展前景。

（2）太陽(yáng)能熱源和熱泵熱源兩者之間，能量蓄積和利用的效率上，沒(méi)有化石能源所帶來(lái)的性能更有效，也會(huì)因?yàn)槭彝鉁囟?、環(huán)境、天氣和技術(shù)上面的因素影響。

6 結(jié)論

綜上所述，在我國(guó)目前技術(shù)來(lái)看，太陽(yáng)能和熱泵技術(shù)也得到了較為廣泛的應(yīng)用，也非常具有未來(lái)發(fā)展實(shí)力，而針對(duì)低能源、余熱熱泵技術(shù)和太陽(yáng)能技術(shù)三者之間，相互結(jié)合補(bǔ)充的關(guān)系，也會(huì)為我國(guó)將來(lái)建筑能耗和采暖空調(diào)能耗問(wèn)題上，具有深遠(yuǎn)的影響。