新型间联式太阳能空气源热泵用于供热的效果分析

清风月

新型间联式太阳能空气源热泵用于供热的效果分析


    我国供热能耗巨大，生活热水能耗增长迅速，随着城市化水平和人民生活质量的提高，供热和生活热水能耗将进一步增加，我国集中供热主要依靠锅炉，制取生活热水则主要以电热水器和燃气热水器为主，这些方式存在一次能效低、能源高质低用等不足。
    太阳能作为一种清洁的可再生能源，正逐步应用于建筑供暖和生活热水，但是太阳能的使用受天气变化的影响较大，具有不稳定性。传统的太阳能制热装置在夜间无法高效制热，或在太阳辐射较弱的情况下，由于太阳能集热器漏热，所制取的热水温度无法满足用户的需求。因此传统太阳能热水装置通常增加电加热作为辅助热源，当无太阳能可资利用或太阳辐射较弱时，采用电加热制取热水，此时仍然存在一次能效低、能源高质低用的缺点。
    空气源热泵具有可常年使用、不受太阳辐射影响的优点。应用于供热和制取生活热水。但是空气源热泵的性能受室外环境温度的影响，环境温度越低能效越低，且在实际应用中存在结霜问题，特别是在温度偏低且湿度很大的地区，室外风冷换热器的结霜现象极为严重，结霜、除霜均导致其性能衰减，现有的除霜方案包括制冷剂逆向除霜和热气旁通除霜，前者在除霜过程中会影响用户侧的供暖效果，后者除霜所用的热量来源于压缩机的电功所转化的热能，其能效较低，达不到节能环保的目的。
    因此，为发挥太阳能和空气源热泵的优点，已有较多研究将二者结合，提出了太阳能空气源热泵，主要包括直膨式和间联式太阳能空气源热泵两类系统形式。
    直膨式太阳能空气源热泵将制冷剂通入太阳能集热器，将集热器作为热泵系统的蒸发器，专家提出了一种直膨式太阳能空气源热泵，利用裸板式集热器作为热泵蒸发器，集热器在吸收太阳能辐射的同时，与环境空气进行自然对流换热，可以利用少量空气热能，制作了多个样机并进行试验测试和优化，在秋季晴天制取生活热水的工况下，其COP可达到5.29~6.93[3-4]。然而，该系统在没有太阳能时，只能通过自然对流的方式与空气换热，吸收空气热能的效果难以保障，而且当日照充足时无法利用太阳能，没有充分利用较强的太阳辐射，专家提出了采用风冷蒸发器和平板太阳能集热-蒸发器并联的太阳能空气源热泵方案，分别通过2个节流阀分配制冷剂，使其在2个蒸发器中蒸发并分别吸收太阳能和空气热能，模拟结果表示，该系统，该系统在太阳辐射较弱时，性能明显优于只有一个太阳能集热-蒸发器的传统直膨式太阳能热泵。但该系统在太阳辐射较强时仍无法直接利用太阳能制热，且在室外温度偏低、温度较大的情况下仍然存在结霜的问题。现有研究并为针对直膨式太阳能空气源热泵结霜问题提出较好的解决方案。
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