太陽能與空氣源熱泵雙熱源聯(lián)合熱水系統(tǒng)的應(yīng)用

摘? 要：隨社會環(huán)保建設(shè)理念的不斷進步，人們越發(fā)重視對新能源的開發(fā)與利用，當(dāng)前急需研究一類不但環(huán)保且有經(jīng)濟節(jié)能的中央空調(diào)系統(tǒng)。作為一類新型節(jié)能環(huán)保技術(shù)，太陽能與空氣雙熱源熱泵熱水系統(tǒng)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(yè)發(fā)展提供助力。

關(guān)鍵詞：太陽能;空氣源熱泵;雙熱源;熱水系統(tǒng);應(yīng)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(jīng)濟的迅猛發(fā)展，人們生活品質(zhì)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(diào)建筑，其能源消耗正在迅速增加，使得我們急需開發(fā)與利用能源，為此，人們逐漸重視對太陽能、風(fēng)能等新能源的應(yīng)用。在太陽能技術(shù)開發(fā)利用研究中，需對當(dāng)面成熟的技術(shù)加以利用，結(jié)合實際工程建設(shè)與施工經(jīng)驗，改革升級相關(guān)技術(shù)。太陽能與熱泵技術(shù)有效結(jié)合，一種是利用太陽能集熱器作為熱泵蒸發(fā)器的太陽能熱水系統(tǒng)，另一個是把空氣熱泵作為太陽能系統(tǒng)輔助加熱設(shè)備，因為兩種技術(shù)不同，所以都存在一定的優(yōu)勢與不足，在具體應(yīng)用中，要將技術(shù)應(yīng)用水平進行提升，并將系統(tǒng)的作用充分發(fā)揮出來，最佳的途徑就是將二類技術(shù)進行有效結(jié)合[1]。

1太陽能與空氣雙熱源熱泵相關(guān)系統(tǒng)

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(tǒng)主要以加熱器為基礎(chǔ)。如果系統(tǒng)始終處于低溫環(huán)境，則需開啟熱泵加熱模式，太陽能熱水在相關(guān)熱交換器的幫助下處理，且蒸發(fā)器設(shè)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(fā)揮出來，有效改善工作條件，提高了在相對高溫環(huán)境下蒸發(fā)吸收的溫度[2]。

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

1.2太陽能集熱器設(shè)備

要想最大程度滿足人們冬季取暖和其他季節(jié)對熱水的需求，則應(yīng)采用閉式循環(huán)系統(tǒng)類型的集熱設(shè)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(zhì)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(huán)境條件，將性能良好的太陽能集熱器安裝在較小的區(qū)域內(nèi)，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(yīng)該優(yōu)選高效率的集熱器，為滿足冬季熱水供應(yīng)需求，太陽能采暖系統(tǒng)需要采用循環(huán)系統(tǒng)，但循環(huán)系統(tǒng)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(tǒng)優(yōu)勢

此類系統(tǒng)在實際運行中，具備節(jié)能性與可靠性等優(yōu)勢，據(jù)相關(guān)調(diào)查可知，在應(yīng)用該類系統(tǒng)時，能有效結(jié)合先進技術(shù)，兩個系統(tǒng)原有的運行方式相互結(jié)合，提高了運行效率，通過防止結(jié)霜，可以成功延長整個設(shè)備的使用壽命，充分保證了其可靠性與穩(wěn)定性。此外，相比于傳統(tǒng)的系統(tǒng)，每一年可有效節(jié)約68%的亮點，不但能夠使能耗降低，又能更好的實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保目的[4]。

3太陽能、空氣雙熱源熱泵熱水系統(tǒng)運行方式

3.1太陽能加熱

在日照條件較好情況下，將系統(tǒng)控制器、太陽能熱水器和集熱器溫度有效結(jié)合起來，是太陽能循環(huán)泵發(fā)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(jié)，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(fā)器表面結(jié)霜，而想要將熱泵輔助供熱循環(huán)作用充分發(fā)揮出來，與環(huán)境溫度高的低溫太陽能熱水進入熱泵機組相比，輔助系統(tǒng)的工作提高了熱泵的效率，避免蒸發(fā)器表面發(fā)生結(jié)霜現(xiàn)象，在很大程度上使熱泵機組的能耗得以節(jié)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(tǒng)就達不到其需要，加之太陽能集熱器少，從而導(dǎo)致整個熱水系統(tǒng)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(tǒng)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(huán)境下，卻始終處在待機狀態(tài)。

4太陽能和空氣雙熱源熱泵熱水系統(tǒng)

4.1運行可靠性

熱水系統(tǒng)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(xù)深入下，特別是在大力倡導(dǎo)的環(huán)保理念和可持續(xù)發(fā)展理念下，持續(xù)完善并改革該技術(shù)，特別是現(xiàn)今國家全面倡導(dǎo)環(huán)保理念及可持續(xù)發(fā)展理念，將太陽能技術(shù)和空氣熱泵系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，有助于原有系統(tǒng)功能的改善，不但可將系統(tǒng)的整體工作效率提升，還可有效保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

4.2節(jié)能性

分析平均熱耗數(shù)據(jù)，集熱面積會通過太陽能系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)平均熱量來確定。通常狀況下，太陽能采暖可對大多數(shù)環(huán)境下熱水系統(tǒng)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(tǒng)整體運行中，與傳統(tǒng)的能源熱水系統(tǒng)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(tǒng)同傳統(tǒng)的能源熱水系統(tǒng)相比，有更加突出的效果，可以有效滿足國家環(huán)保標準，進而可延長系統(tǒng)使用期限，工作效率更優(yōu)，因此，現(xiàn)實意義巨大，可以進行廣泛的應(yīng)用和推廣。

5系統(tǒng)應(yīng)用問題

在熱源熱水系統(tǒng)、太陽能和空氣源熱泵的實際應(yīng)用中，應(yīng)注意解決應(yīng)用中的問題，具體情況如下：（1）詳細分析系統(tǒng)內(nèi)外部特性參數(shù)，充分了解整個系統(tǒng)運行中的影響因素。（2）若太陽能輻射強度、熱水需求、空調(diào)負荷等出現(xiàn)改變的狀況，要切換系統(tǒng)工作情況，且要確保整個系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。（3）充分保證整個系統(tǒng)足夠穩(wěn)定與安全，要重視系統(tǒng)設(shè)計，測量系統(tǒng)的運行性能，建立系統(tǒng)仿真模型，對系統(tǒng)內(nèi)外特性參數(shù)進行良好分析。為了了解內(nèi)部和外部運行參數(shù)對整體性能的影響，將實際運行參數(shù)作為輸入，并將仿真試驗結(jié)果與實測數(shù)據(jù)進行比較。一方面可以進行仿真測試，一方面能夠持續(xù)優(yōu)化設(shè)計，以達到系統(tǒng)的節(jié)能性與穩(wěn)定性目標。

6結(jié)語

總體而言，隨著社會發(fā)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(tǒng)的供暖設(shè)備而言，其耗電量巨大，為此，想要更好的實現(xiàn)節(jié)約節(jié)能，則應(yīng)該使用太陽能與空氣源熱泵雙熱源系統(tǒng)，這樣能夠?qū)崴到y(tǒng)的運行效果進行提升，還可延長其應(yīng)用期限，最關(guān)鍵的是還可有效降低對電力資源的損耗，使后續(xù)的發(fā)展和進步擁有堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻

[1]康彥青.太陽能發(fā)電與空氣源熱泵聯(lián)合供暖在陜北地區(qū)分散式住宅中的應(yīng)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(tǒng)數(shù)學(xué)模型構(gòu)建與分析[J].暖通空調(diào)，2019（11）：125-131.

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

[4]張世超.太陽能—空氣源熱泵雙熱源聯(lián)合干燥系統(tǒng)枸杞干燥研究[D].合肥：合肥工業(yè)大學(xué)，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(fēng)與空調(diào)。