太阳能和热泵技术在暖通空调中应用进展

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1、太阳能和热泵技术在暖通空调中应用进展　　中图分类号：TK511文献标识码：A文章编号：引言当前，我国建筑能耗占全国总能耗20％左右，建筑能耗中的暖通空调能耗约占50％～60％，另外制备卫生热水的能耗也在建筑能耗中占有较大比例；人们逐渐认识到太阳能和热泵技术对于利用一次能源，减少使用煤炭、石油等化石能源，改善建筑冷热源结构有很好的理论和实践意义。本文将针对目前太阳能与热泵技术的发展和应用情况进行介绍。1.太阳能热利用技术我国太阳能资源较丰富，太阳能在暖通空调中的应用主要包括太阳能空调、太阳能采暖和太阳能热水工程三个方向。太阳能集热器是太阳能工

2、程中的关键部件，通常采用的有平板型太阳集热器、全玻璃真空管集热器、U型管式真空管集热器、热管式真空管集热器和直流式真空管集热器五种。平板型集热器集热温度较低，一般用在小型热水系统中；全玻璃真空管型集热器虽然效率高，但因存在不能承压、容易冻裂的缺点；其余三种都属于金属吸热体真空管集热器，具有传热快、承压好、抗冻性强和无渗漏的特点，适用于大型太阳能工程。1.1太阳能空调6依据太阳能光热转换原理的太阳能空调包括吸收式、吸附式、除湿式、蒸汽喷射式和蒸汽压缩式五种形式，其中以吸收式太阳能空调最为成熟和实用。1.2太阳能采暖和太阳能热水工程我们可以将太

3、阳能采暖系和太阳能热水系统组合成一套太阳能组合系统。在太阳能组合系统中，一般都有两套能源设施(太阳能及其辅助能源设施)，用于提供两个热负荷(采暖负荷和生活热水负荷)所需要的热量。只要白天有足够的太阳辐射，就由太阳集热器提供热量；否则，就由辅助能源(气、电、木材等)补允太阳能的不足。国外科学家认为可以按照太阳集热器提供采暖热量的储存方式和太阳集热器与辅助加热器在供暖系统中的关系进行分类。并联式直接太阳能地板系统的主要特点是：太阳能贮水箱和辅助加热器以并联方式交替向采暖同路供热；没有采暖用的贮水箱，只有生活热水用的贮水箱；被加热的地板既用作采暖

4、的热辐射器，又用作采暖的热贮存器；采暖地板同时跟太阳集热器和辅助加热器并联连接。当把太阳能集热器收集的热量提供给地板采暖时，如果室温达到所设定的温度，就关掉集热器管路的循环泵；把辅助能源提供的热量提供给地板采暖时，一旦室内温度超过设定温度，就要关掉采暖回路的循环泵；夏季，生活热水贮水箱用于储存太阳能。6设置2个储水箱的混合式系统的主要特点是：系统设置2个水箱，分别储存采暖热水和生活热水；采暖贮水箱的上部跟辅助加热器连接；水泵使采暖贮水箱的热水通过生活热水水箱内的换热器，加热生活热水，当太阳集热器的出口温度高于贮水箱的底部温度时，就启动集热器

5、回路的循环泵；当与太阳集热器连接的换热器的出口温度高于采暖贮水箱的底部温度时，就启动换热器同路的循环泵。上述两实例中，我们应尽考虑使用污染小、较为经济合理的能源形式与太阳能相配使用，或是考虑使用其他能源技术弥补太阳能的缺陷，重新设计系统形式。2.热泵技术热泵技术近年来发展迅速并得到广泛应用技术。热泵能够利用少量的高品位热能提升低品位能量的品质，从而达到节约部分高品位能量的目的，是一种高效的制热装置。热泵的分类方法有很多种，按照使用低温热能的不同来划分，热泵一般可以分为空气源、水源、土壤源和太阳能热泵。空气源热泵具有系统简、安装方便的特点，但

6、是气源热泵的缺点是热力学性能受室外空气温度和湿度变化的影响较大，夏季高温时热泵冷凝器散热效率会因为温度升高而降低；当冬季天气寒冷、湿度比较大时热泵制热效率会大大降低，甚至室外蒸发器结霜，导致热泵无法工作。6水源热泵(包括地表水热泵和地下水热泵)和土壤源热泵通称为地源热泵系统，冬季从大地吸取热量，夏季从大地吸取冷量，再由热泵机组向建筑物供热供冷而实现节能。目前国内对土壤源热泵的研究工作主要是地下埋管试验，测算埋管的传热数据、测定单位管长的取热量等，为系统设计和运行控制积累资料。3.太阳能热泵系统太阳能热泵(SAHP)一般是指利用太阳能作为蒸发

7、器热源的热泵系统。根据太阳能集热器与热泵蒸发器的组合型式，可分为直膨式和非直膨式。在非直膨式系统中，太阳能集热器与热泵蒸发器分立，通过集热介质在集热器中吸收太阳能，并在蒸发器中将热量传递给制冷剂，或者直接通过换热器将热量传递给需要预热的空气或水。在直膨式系统中，是一种基于逆卡诺循环的系统，将太阳能集热器与热泵蒸发器结合成一体，节省了非直膨式系统中集热循环与热泵循环之间的换热设备。3.1非直接膨胀式太阳能热泵根据太阳能集热环路热泵循环的连接形式，非直膨式系统又可进一步分为串联式、并联式和混合连接式。并联式系统是由传统的太阳集热器和空气源热泵共

8、同组成，它们各自独立工作，互为补充。热泵系统的热源一般是周围的空气。混合连接系统也叫双热源系统，系统设两个蒸发器，一个以大气为热源，另外一个以被太阳能加热的工质为热源。63.2太