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1、RefrigerationAirConditioning制冷空调工程设计&ElectricPowerMachinery与电力机械太阳能热泵混合式供热水装置的设计与控制12田国庆,王志毅(1.浙江树人大学生物与环境工程学院,浙江杭州310015;2.浙江盾安人工环境设备股份有限公司,浙江诸暨311835)摘要:太阳能与热泵机组混合式供热水系统充分利用了太阳能和热泵机组供热水各自的优点,可实现稳定的热水供应并节约能源;本文提出了在混合式供热水系统设计和运行控制方面的一些看法,对于供热水的空气源热泵化霜也进行了讨论,可供具体工程作参考。关键词:太阳能;热泵;热水供应;控制;化霜
2、中图分类号:TK511文献标识码:B文章编号:1006-8449(2007)02-0038-030引言热水供应占据了家庭及商业用户能源消耗中的一水需求量最大的冬天,太阳所辐射的能量比夏天少得大部分。在世界大多数家庭能量需求中,约有1/4～1/3多,导致热量供需成为固有矛盾;由于太阳低沉而减弱来源于对热水的需求,例如日本,1999年家用热水能的太阳辐射,进一步受到大雾迷漫、连日阴雨等天气因耗已占家庭总能耗的34%。由于近年来,人们生活习素的影响,因此地面上所能得到的辐射能量是极其有惯的改变和生活质量的提高,住宅和专用建筑物越来限的;受建筑结构影响,太阳能热水器的安装也有一定
3、[4,5]越重视热水供应。目前国内家庭日常生活中所需要的限制,购买成本及维护成本均较高。热水,大部分均通过专门的热水器(如电热水器、燃气热泵式热水器,以消耗一部分电能为代价(补偿),热水器等)获得。这些装置都是用高品位的能量来换取通过热力循环,把环境介质水、地热源、空气等中贮存[1~3]同等数量的低品位热量,不符合现代节能的原则。的能量(热量)加以发掘利用,用来生产热水。从本质上这就使研究开发新型热水系统为家庭、宾馆等洗浴用看,它的工作原理与制冷机相同,都按逆循环工作,所户提供温度为40～50℃的生活热水显得非常有意义。不同的是它们工作的温度范围和要求的效果不同。制冷装置
4、是将低温物体的热量传递给环境,以产生低温1太阳能热泵供热水系统环境;热泵热水器则是从自然环境中吸取热量,并将它传递给水以产生热水。太阳能是地球上一切能量的主要来源,也是一种基本型蒸汽压缩式热泵热水器主要由压缩机、带无污染的、安http://www.chinagb.net能源世界—中国建筑节能网全的、无穷无尽的自然能源。在能源和环有冷凝管的热水器(相当于制冷循环的冷凝器)、膨胀境形势日益严峻的今天,太阳能作为一种具有代表性阀、蒸发器和温度控制装置等组成。的新能源,被认为是21世纪以后人类可期待的、最有热泵由于能实现把低温位的热能输送至高温位的希望的能源,并得到了越来越广泛的
5、重视。太阳能热水功能,能大量利用自然资源和余热资源中的热量,有效器因其节能、环保的优势在我国得到了迅猛发展。2003节省了采暖、空调、供热水和工业加热所需的一次能2年全国太阳能热水器保有量达4000万m,其产销量源。将太阳能的热利用与热泵技术有机结合起来,弥和安装面积居世界第一。补常规太阳能热利用方式的不足,充分发挥各自的优但是,太阳能本身所固有的低密度、不稳定性和间势,已成为其中一个重要的研究方向。断性等缺点,加上太阳能集热器件与建筑结构不匹配等突出问题,大大限制了其规模化的开发和利用。2太阳能与热泵混合式供热水系统设计常规的太阳能热水器受气候条件影响较大,在热No.2
6、/2007总第114期第28卷38制冷空调RefrigerationAirConditioning工程设计与电力机械&ElectricPowerMachinery太阳能热泵混合系统是在原来常用的太阳能强制度低于下限设定温度时,热泵加热电磁阀自动关闭。循环形式的基础上,增加一套热泵系统。3空气源热泵的除霜问题空气源热泵机组在冬季运行时,当换热器的表面温度低于0℃,空气湿度较大时开始结霜。随着霜层的增厚,将出现蒸发温度下降,制热量下降、风机性能衰减和电流加大等现象而使空气源热泵机组不能正常工作。空气源热泵机组通常采用逆向循环除霜,在除霜过程中,室内不但得不到热量,而且在下一个
7、制热循环时还必须首先用一部分热量把蓄存在换热器的冷量消除掉,这两个因素都使供热量减少。2.1系统工作原理3.1四通换向阀换向反循环除霜本系统适合于间歇供热水场合,有两种不同的工目前机组常用的除霜方法是采用四通阀换向反循作模式:1)当太阳辐射强度足够大时,不需要开启热环除霜,它有以下几个方面的问题:泵,直接利用太阳能即可满足要求;2)当太阳辐射强度(1)吸、排气压力变化剧烈,对压缩机冲击大,系统很小,以至水箱中的水温很低时,开启热泵,使其以空制冷剂回流量大;气为热源进行工作。(2)两器功能频繁转换,破坏了正常运行建立的热2.2系
