太阳能热泵国内研究现状

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1、太阳能热泵国内研究现状摘要：本文简单介绍了太阳能热泵的分类和在国内的发展状况，以及各个高校和研究所关于太阳能热泵的研究成果和新应用。这为太阳能的进一步研究做了一个铺垫，也为太阳能的进一步推广提供了充分的理论和数据支持。关键词：太阳能热泵的研究，太阳能热泵的发展，太阳能热泵，太阳能，热泵，节能1前言众所周知，太阳能是地球上一切能的主要来源，也是一种无污染的、安全的、无穷无尽的自然能源。它是一种巨大的、可持续的、清洁的能源。在能源和环境形势日益严峻的今天，太阳能作为一种具有代表性的新能源，被公认为是21世纪最有希望的能源，

2、并得到越来越广泛的关注。热泵技术以其节能降耗及环保方面的良好表现普遍受到人们的关注。现在应用的比较多的是空气源热泵，其结构简单，不需要专用机房，安装使用方便，但空气源热泵的一个主要缺点是供热能力和供热性能系数随着室外气温的降低而降低，所以它的使用受到环境温度的限制，制冷量和制热量很难与建筑冷热负荷相应，冬季还有室外结霜问题，不适用于寒冷地区。太阳能热泵是一种新型的空调供热技术，它把太阳能热利用技术和热泵技术结合起来，系统以太阳能为主能源，还可以解决空气源源热泵低温下的性能问题并由于减少结霜或不结霜提高了空气源热泵的可靠

3、性。太阳能热泵在室外低温时可使用太阳能作为热泵低位热源，热泵平均制热性能系数会有所提高，热泵的节能特性将进一步提高。太阳能热泵同样可以冬季供热，夏季制冷，太阳能集热器夏季可用于供热水，设备利用率高。2太阳能热泵的基本形式根据太阳能热利用技术与热泵技术结合方式不同可以分为太阳能驱动热泵和太阳能辅助热泵两大类。太阳能驱动热泵主要是太阳能光电或热电驱动的压缩式热泵以及以太阳能辐射热直接驱动的吸收式、吸附式、喷射式和化学热泵等。这类热泵大多以实现太阳能制冷空调为主要目的，一般对太阳能集热温度要求过高，而且普遍存在体积大、成本高

4、、效率低的问题，较难实现小型化和商业化发展。太阳能辅助热泵通常作为太阳能热利用系统辅助装置的热泵系统，包括独立辅助热泵和以太阳能辐射热作为蒸发器热源的热泵。这类热泵多以供热为主，涉及建筑采暖、生活热水供应以及工业用热等应用领域，对太阳能集热温度要求不高，而且系统形式灵活，经济技术性能合理，商业实用化前景良好。太阳能辅助热泵是太阳能热利用和空气源热泵的有机结合，是一种比较普遍的复合热泵。根据集热介质的不同，太阳能辅助热泵分为直膨式和非直膨式系统。非直膨式系统按太阳能集热系统与热泵系统的结合方式又可分为串联式系统（图2）、

5、并联式系统（图3）、和混合式系统（图4）等。并联式太阳能热泵系统则由太阳能和空气并列提供热量，两者之间各自独立，互相补充，两者都可以直接用于室内供暖或加热水。混合式太阳能热泵系统综合了串联式和并联式系统的优点，蒸发器根据需要选择从太阳能储热设备或者从空气中吸收热量，提高了系统整体的的环境适应能力，提升了能源的利用效率，但是系统过于复杂，成本比较高，应用很少。这几种热泵中并联式系统的太阳能热水系统和空气源系统相对独立，对现有产品改动较小，太阳能辐射强的时候就充分利用太阳能加热，大量节约了高品位能，在大中型热水工程中应用比

6、较广泛[5]。图1直膨式太阳能热泵热水系统图2串联式太阳能热泵热水系统图3并联式太阳能热泵热水系统图4混合式太阳能热泵热水系统3直膨式太阳能热泵直膨式系统基于逆卡诺循环，将太阳能集热器和热泵蒸发器结合为一体，使得制冷剂在太阳能集热/蒸发器中直接吸热蒸发（如图1）。这种系统节省换热设备，结构更紧凑，极具小型化和商品化发展潜力。杨婷婷[1]等对直膨式太阳能热泵热水器及其经济性进行分析，得出直膨式太阳能辅助热水器能耗最小，运行费用较小，环保安全，有广阔的应用前景。但是由于太阳能辐射条件受地理纬度、季节转换、昼夜更替及各种复杂

7、气象因素的影响，随时处于变化中，系统性能容易出现波动。所以关于直膨式热泵系统性能的影响因素，以及如何提高系统整体稳定性能的研究比较多。刘立平[2]等根据测定的环境参数对直膨式太阳能系统进行了模拟计算，分析了集热器中制冷剂的压降、集热器类型及接触热阻等因素对系统性能的影响。由此对太阳能集热器性能提高提出了一些改进措施，为提高太阳能的利用提供了可靠的依据。孙振华[3-4]等对直膨式太阳能热泵热水器进行了实验和经济性分析。得出气候条件、能源价格对比及运行控制策略是影响系统运行节能性和经济性的主要因素。还根据模型得出了系统随气

8、象条件而变的数据库，并据此制定了直膨式太阳能热泵热水器全年高效安全运行的变频策略。直膨式太阳能热泵虽然安装使用方便，但是系统受太阳辐射强弱的影响比较大，热泵本身运行部稳定，满足不了用户需求。4非直膨式太阳能热泵在非直膨式系统中,太阳能集热器与热泵蒸发器分离,集热器中吸收太阳能,将热量传给蒸发器，蒸发器再将热量传递给制冷剂或者直接通