太阳能与热泵系统节能分析及热水箱设计研究

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1、太阳能与热泵系统节能分析及热水箱设计研宄摘要；随着经济社会的不断发展，对能源的需求越来越大，而能源的供需矛盾也日益突出，寻找清洁能源、可持续发展成为迫切要求。太阳能与热泵系统节能的实现，是以太阳能节能为主、热泵系统节能为辅，该节能方法在现实生活中己经得到广泛应用。但是，在节能技术设计方面尚且存在一些问题，在设计不合理的影响下，太阳能与热泵系统达不到想要的节能效果。对此，本文根据近几年测试的数据及经验，分别对太阳能及热泵系统做出节能分析，并对热水箱设计进行简单探讨。关键词：太阳能；热泵系统；节能分析；热水箱设计中图分类号：TU832文献标识码：A文章

2、编号：1674-098X(2016)07(b)-0000-00在经济社会发展的同时，节能成为世界工业发展的首要任务。太阳能热泵热水系统结合了太阳能利用技术和热泵技术两者的优点，是一种新型节能环保的热水系统。在“十二五”规划上，节能减排成为我国的新兴产业，同时还提出很多节能措施，这些措施能够减少能源消耗，在一定程度上缓解自然污染、环境破坏的速度。尤其是太阳能和热泵系统，它们的应用使生活热水节能量达到45%以上，本文将根据相关资源分布情况，来详细分析太阳能与热泵系统的节能。一、太阳能与热泉系统节能分析太阳能与热泵系统，是热水箱的重要组成部分，对太阳能与

3、热泵系统进行能量控制，将有利于完善和改进热水系统，使热水箱能够最大限度发挥供热功能。太阳能与热泵系统节能作为“节能减排”的主要目标，我国早在2001年就提出太阳能、热泵系统在建筑一体化中的节能措施。我国对太阳能资源分布和太阳能评估做了详细的调查和分析，并得出相关结果和结论[1]（一）太阳能资源分布情况分析1、太阳能资源丰富区。资源丰富区是指太阳辐照量在6700M」/m2.a以上的地区，是太阳能资源等级最高的地区。例如新疆南部、西藏北部、甘肃、青海等海拔高的地区。海拔高缩短了太阳与地面的照射距离，使这些地区能够接受更多的日照，提高了太阳辐照量。2、太

4、阳能资源较富区。是指太阳辐照量在5400-6700MJ/m2.a之间的地区，这些地区大多是靠北的山丘地区，最具有代表性的地区有内蒙古呼伦贝尔、北京、天津、山西等有一定海拔的地区。这些地区是太阳能应用得最多的地区，因为这些地区除了自然环境优势外，还有经济发达的优势。3、太阳能资源一般区。是指太阳辐照量在4200-5400MJ/m2.a之间的地区，这些地区海拔一般较低，并且处于平原地区，例如黑龙江、山东、安徽、湖南、福建等。这些地区太阳照射的距离较长，太阳福照量相对较低。4、太阳能资源贫乏区。是指太阳辐照量低于4200M」/m2.a以下的地区，这些地区

5、大多分布在盆地或盆地附近的地区，因为大多盆地的海拔都低于地平面，增加了这些地区与太阳的距离，使太阳辐照量降低。例如四川、贵州西部、云南南部、广西等地。（二）一般热泵系统制热系数分析热泵系统制热系数是指热泵COP值与环境温度值的正比例关系。例如，某热泵厂家提供的压输机制热系数中，热泵COP值与环境温度值的关系分析中发现，当环境温度低于10°C时，COP值才刚好达到2.0;环境温度达到20°C时，COP值达到3.0;环境温度达到30°C时，COP值达到4.0;环境温度超过30°C时，COP值超过4.0。从这些数据不难看出，环境温度值与COP值是呈正比例

6、关系，并且是以1:10%的比例增加［2］。COP值是衡量热泵系统供热的指标，也是衡量热泵系统的节能指标，该指标随着环境温度的提高而提高的特点，与太阳能随着太阳辐照量增加而增加的特点具有一致性。两者都需要太阳提供一个温度较高的环境，才能更好的进行供热工作，因此有效的节能方法，是以太阳能为供热主体，以热泵系统供热为辅助。（三）太阳能与热泵系统节能评估太阳能与热泵系统节能评估，要求明确掌握太阳福照量、集热器面积、集热器效率、环境温度、COP值等指标［3］。该评价是太阳能与热泵系统节能的目标和标准，下面将简单分析太阳能与热泵系统节能的评估，并做出相关的数据

7、分析。这里以云南东部某地区为例，该地区集热器的热效率平均为60%,按照春夏秋冬季节的相关温度数据，推算出集热器面积，集热器热效率与面积，决定太阳能可承受的热能消耗为热水箱供热量的60%,热泵系统为40%。该地区年平均气温为20°C，可以判断当地实际太阳照射时间和面积，并得出太阳能与热泵供热系统全年大约节能86.8%,实际节能72.5%。二、热水箱设计（一）热水箱设计存在的问题传统热水箱的设计，要求太阳能与热泵系统同时使用一个热水箱，这在很大程度上影响了太阳能与热泵系统的供热效率。因为在供热过程中，太阳能供热不足时，才会使用热泵系统供热，使供热过程复

8、杂，延缓了供热速度。为了提高供热速度，很多用户不得不花精力去增加太阳能与热泵系统的供应量，导致热水箱设计时出现很多问题，集