空气源热泵与燃气锅炉辅助加热太阳能供热水系统的设计和应用

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1、空气源热泵与燃气锅炉辅助加热太阳能供热水系统的设计和应用何芳兵，吴俐俊，王文平(同济大学机械与能源工程学院，上海201804)摘要:太阳能作为可再生能源，在建筑节能中越来越受到人们的重视。根据工程实例，分析和探讨空气源热泵和燃气锅炉辅助加热太阳能供热水系统的特点，应用范围，工作工况以及运行系统，力求实现太阳能热水器与建筑的优化设计，促进空气源热泵和燃气锅炉辅助加热太阳能热水技术在建筑领域的推广应用。关键词:太阳能;空气源热泵;燃气锅炉;建筑节能中图分类号:TK513文献标志码:B文章编号:1009－3230(2014)05－0021－04DesignandApp

2、licationofSolarEnergyHotWaterSystemwithAirSourceHeatPumpandGasBoilerHEFang－bing，WULi－jun，WANGWen－ping(SchoolofMechanicalEngineering，TongjiUniversity，Shanghai201804，China)Abstract:Solarhavebeengivenmoreandmoreimportanceinbuildingenergyefficiencyasrenewableenergy．Throughanalyzingtherea

3、lproject，thesolarenergyhotwatersystemgroupwithairsourceheatpumpandgasboilerisexpounded，includingcharacteristics，scope，operatingconditionsandsystemdesign．Soitwillmakebuildingandsolarwaterheaterintegrateddesign，topromotetheapplicationofairsourceheatpumpandgasboilerauxiliaryheatingsolar

4、waterheatingtechnologyintheconstructionfield．Keywords:Solarenergy;Airsourceheatpump;Gasboiler;Buildingenergyefficiency引言源是必不可少的步骤。以空气源热泵运行原理设计的热水系统，是根据逆卡诺循环原理，利用空气中的热量，制热系数一般是3～4，它的高效节能的优点也越来越受到人们的重视。为了使系统足够稳定，燃气锅炉也是必不可少的组成部分。本文参考上海地区气候条件，对空气源热泵与燃气锅炉辅助加热太阳能供热水系统进行了设计计算和设备选型分析，为太阳能热水系

5、统在该地区的太阳能建筑一体化进程以及推广应用提供理论依0在建筑领域，太阳能作为一种取之不尽的新型清洁能源，在热水、照明、采暖、电力、制冷等多个方面得到开发和利用。作为新能源的代表，太阳能产业作为主流趋势，太阳能的开发和利用被推上前台，特别是太阳能与建筑优化结构逐渐成为我国太阳能热利用的发展方向，目前已经取得了较好的节能效果［1－5］。由于太阳能随着季节变化比较明显，晴天及阴天的变化也是如此，其辐射量差异较大，从而导致太阳能集热器产热量变化较大。因此，为了满足用户热水需求，设置辅助热［6－11］据。1供热水系统构成及原理1．1系统构成过热水系统构成图如图1所示。收

6、稿日期:作者简介:2014－02－26修订日期:2014－04－20何芳兵(1990－)，在读研究生。2014年第5期(总第197期)应用能源技术22图1空气源热泵与燃气锅炉辅助加热太阳能供热水系统原理图工作原理过热水系统工作原理为:出水温度传感器检测水箱的出水温度，把温度高低的信号转变成电信号送到控制器，当太阳能水箱的温度达不到设定温度，即太阳能集热器的出水温度低于设定值时，控制器发出指令，先使热泵机组开始工作。在规定时间内，若仍未能达到所需的温度，那么燃气锅炉开始工作，直到出水温度达到用户要求。在该系统中，空气源热泵与燃气锅炉作为辅助加热动力，热水系统由太阳

7、能集热单元，空气源热泵辅助加热单元和燃气锅炉辅助加热单元体三者组成。当天气状况良好时，热泵单元和燃气锅炉单元不会运行，太阳能单元单独运行的集热量可以满足用户热水负荷要求;当辐射强度不足时，空气源热泵单元启动，对水箱中的水进行辅助加热。当运用太阳能热泵时也未能达到我们的要求，我们再启动燃气锅炉单元，从而使系统满足用户的需求。1．2工程设计案例设计说明太阳能热水系统采用真空管式集热器。太阳22．1能集热器和太阳能集热水箱都安装在小区的屋顶上，使整体排布美观，体现一体化结构。系统配置空气源热泵热水机组和燃气锅炉作为太阳能热水系统的辅助热源。工程概况项目为上海某大学已建

8、学生公寓加建太阳能2．2