以太阳能空气为热源的直膨式热泵热水系统
太阳能空气源热泵热水系统
本科毕业设计论文题目太阳能辅助空气源热泵热水供应系统设计学院名称机械电子工程学院专业班级热能与动力工程学生姓名学号指导教师填表时间： 2014 年月日摘要目前，太阳能辅助空气源热泵热水系统已经在建筑中得到广泛推广。
太阳能辅助空气源热泵系统实现了空气和太阳能两种可再生能源的综合利用和优势互补，是一种高效洁净的新型热水制备方式。
本设计在简述国内外太阳能辅助空气源热泵系统研究的基础之上，设计了满足该居民楼全年供应热水要求的太阳能—空气源热泵热水供应系统运行方案，设计了平板型太阳能集热器；对热泵系统中，建立压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀数学模型，并编制了冷凝器、蒸发器的仿真程序；最后对系统进行经济性分析；其中重点是冷凝器、蒸发器的结构设计，以及仿真编程和系统的经济性分析。
本设计设计的太阳能空气源热泵热水供应系统中，包括太阳能热水供应回路和空气源热泵热水供应回路；太阳能优先供应热水，当太阳能供应不足时，空气源热泵再供应热水，最大化的使用太阳能。
对系统进行经济性分析，计算出传统方式和本系统的全年总费用、初投资，得出投资回收年限，表明该系统具有节能，经济的优势。
关键词：太阳能；空气源热泵；蒸发器；冷凝器；性能分析ABSTRACTNow the solar assisted air source heat pump hot water system has been widely spread in the building. Solar-assisted air source heat pump system realized the utilization and complementary advantage of two renewable energy：air and solar，being a new and high efficient preparation method.This design introduces the solar-assisted air source heat pump system at home and abroad research. Operation scheme of solar hot water - air source heat pump hot water supply system meet the residential building year-round water-supply. This subject also designed a flat solar collector and established mathematical model of compressor, condenser, evaporator, expansion valve. This paper compiles the condenser, evaporator simulation program. Finally the design makes analysis efficiency of system, which focuses on the simulation programming and the structure design of the condenser and evaporator, and systems analysis of the economy.Solar air source heat pump hot water supply system designed in this paper composed of the solar hot water supply loop and air source heat pump hot water supply loop. Solar energy supply hot water first. When the solar energy supply is insufficient, the air source heat pump supplies ho t water. System is maximize used of solar energy, to achieve the purpose of energy saving. Economic analysis calculates total cost of the traditional way and the annual, then we get it’s the investment recovery period. Above all results indicated that the system has the energy saving and being economical.Key words: Solar energy; Air source heat pump; Evaporator; Condenser;Performance analysis目录摘要 (2)ABSTRACT (3)1 绪论 (1)1.1 本课题的研究目的及意义 (1)1.2太阳能辅助空气源热泵系统的研究现状 (2)1.3 本设计的主要研究内容 (4)2 太阳能辅助空气源热泵热水系统方案 (6)2.1 太阳能辅助空气源热泵热水系统要求 (6)2.2 热水供应系统方案设计 (7)2.3本章小结 (9)3太阳能集热器数学模型及结构设计 (10)3.1设计参数 (10)3.2 平板型太阳能集热器的数学模型 (11)3.3 平板型太阳能集热器结构 (17)3.4本章小结 (19)4 热泵装置各部件数学模型 (19)4.1 压缩机数学模型 (20)4.2 蒸发器数学模型及仿真 (23)4.3冷凝器数学模型及仿真 (33)4.4膨胀阀模型 (40)4.5辅助电加热器的选取 (42)4.6 本章小结 (42)5.系统节能性和经济性分析 (43)5.1 系统的节能性分析 (43)5.2系统的经济性分析 (45)5.3 本章小结 (46)6 总结与展望 (47)参考文献 (49)致谢 (51)附录一 (52)英文翻译 (52)附录二 (67)蒸发器仿真程序 (67)1 绪论进入21世纪世界对能源的需求越来越大，然而化石能源（如煤炭、石油、天然气等）面临枯竭的困境，并且化石能源的燃烧也会对大气造成污染。
太阳能热泵发展现状
太阳能热泵发展现状太阳能光热空气源热泵有利于节能减排，作为重要的太阳能结合空气能制热技术，在直膨式、水箱换热式、相变蓄热式等系统结构的研发方面，己经取得长足进展。
太阳能光伏光热系统是一种结合太阳能光热转换和光伏发电的综合FF 型系统,该系统将光伏组件用作集热器的一部分,通过集热器背部管道中流动的工质将光伏组件中的热量加以利用,如进行建筑物采暖、供应生活热水等。
空气源热泵是以空气为低温热源,通过输入少量电能驱动,将低位能源转化为高位能源的离效节能技术,具有安装方便,能源利用率高等优点。
阳能光热空气源热泵制热技术是两者的结合。
太阳能光热空气源热泵制热背景近年来，PM2.5与PM10等日益加剧的环境污染问题和己探明化石能源限制开采等能源可持续利用的问题与矛盾，逐渐受到中外社会的重视，开发太阳能、空气能等可再生能源供冷暖技术，己成为世界各国制订可持续发展战略的重要内容川。
2015年在巴黎举行的“第21届联合国气候变化大会”公布了最新的能源与环境统计数据。
在全球每年的能源应用中，37%用于工业，20%用于交通运输,18%用于建筑，其余25%被当作废热排放。
在全球能源应用比例中，太阳能光热仅占0.5%，太阳能光伏仅占0. 0400，太阳能利用技术的发展空间非常广阔。
全球排名前10位的碳排放量由多到少的国家和地区依次为，中国的碳排放量占全球碳排放总量的22.3%，美国占19.91%，欧盟占14.04%，印度占5.5%，俄罗斯占5.24%，日本占4.28%，德国占2.69%，加拿大占1.9%，英国占1.84%，韩国占1.72%。
我国作为世界上最大的发展中国家和最大的碳排放国，2014年的一次能源消费量为29.72亿吨油当量，相当于德国的9.6倍、日本的6.5倍、英国的15.8倍，而可再生能源应用仅占我国能源消费结构的10%，我国函需调整能源供应结构，大力发展可再生能源供应技术，增加节能减排的国际话语权，而太阳能、空气能等环境与经济友好的可再生能源己经在当下显示出明显的应用优势。
空气源热泵+太阳能热水系统的效益研究
空气源热泵+太阳能热水系统的效益研究随着环保意识的日益增强，可再生能源的利用成为了人们关注的热点话题。
在能源利用方面，空气源热泵和太阳能热水系统被广泛认为是两种环保高效的系统。
本文将结合实际情况，对这两种系统的效益进行研究。
一、空气源热泵的优势空气源热泵是一种以空气为热源的热水系统，通过压缩机对低温热能进行提升，达到加热水的效果。
它具有以下几个优势：1. 环保节能：空气源热泵的能源主要来源于空气，不需要燃料燃烧，不会产生二氧化碳等有害气体，是一种环保的能源利用方式。
它的能效高，能够将低温的热能提升至高温，节约能源消耗。
2. 稳定可靠：空气源热泵的运行稳定可靠，不会受到季节和地域的限制。
无论是在寒冷的冬季还是炎热的夏季，空气源热泵都可以正常工作。
3. 节省空间：与传统锅炉系统相比，空气源热泵可以节省大量的安装空间，它的主要设备安装在室外，不占室内空间，对于有限空间的城市住宅来说，是非常理想的选择。
二、太阳能热水系统的优势太阳能热水系统利用太阳能热能对水进行加热，是一种绿色环保的热水系统。
其优势有：1. 节能环保：太阳能热水系统主要利用太阳能进行加热，不需要其他外部能源，因此是一种节能环保的热水系统。
它的运行过程中不会产生废气、废水等污染物，对环境友好。
2. 长期使用：太阳能是一种免费的能源，不需要额外的能源消耗。
在适宜的气候条件下，太阳能热水系统可以长期稳定地提供热水。
3. 维护成本低：太阳能热水系统的维护成本相对较低，一旦安装好后，基本上不需要进行其他额外的支出，相比其他热水系统具有经济性。
三、空气源热泵与太阳能热水系统的结合在实际的应用中，往往需要结合多种能源系统来满足不同需求。
空气源热泵和太阳能热水系统可以通过结合使用，发挥各自的优势，达到更高的效益。
具体表现在以下几个方面：1. 能源互补：空气源热泵和太阳能热水系统的工作原理不同，可以相互补充，有效利用两种能源，提高能源利用率。
2. 稳定性增强：太阳能热水系统受到天气影响，阴雨天气时供热能力减弱，而空气源热泵可以作为补充，在不同气候条件下保证热水供应的稳定性和连续性。
27070338_太阳能-空气源热泵耦合供暖系统组合形式
太阳能作为一种清洁能源，愈发被人们重视，充分利用太阳能来满足建筑所消耗的大量能耗，具有较好的社会效益和经济效益。
空气能作为低品位能源，具有方便易得、无任何污染等优点，但存在环境适应性问题。
空气源热泵技术是一种成熟并被广泛使用的空气能利用技术手段，但在低温环境下，空气源热泵系统很难达到高效节能。
太阳能是间歇性的，能量密度低，并且分布不均匀。
将两者有效结合成一种新型加热系统，效率将大幅度提升。
根据空气源热泵和太阳能集热器之间的组合形式可分为两类：一类是直接膨胀式，另一类是非直接膨胀式。
在非直膨式太阳能热泵系统中，太阳能与空气源热泵系统分为3种方式：串联、并联和混联。
一、直接膨胀式耦合功能系统
直接膨胀式耦合供能系统原理是将供能的蒸发器用太阳能集热器代替。
高温高压气态工质从压缩机出来，然后通过冷凝器中释放热量，经过膨胀阀后在太阳能集热蒸发器内吸收热量，进而将热量从室外传递到室内。
这种形式的系统由于受太阳辐射影响比较大，具有不稳定性。
直接膨胀式耦合热泵系统结构如图1所示。
图一 直接膨胀式耦合热泵系统图
太阳能-空气源热泵耦合供暖系统组合形式
空气源热泵的优势，在未来推广上更好发展。
太阳能与空气源热泵联合采暖探讨（全文）
太阳能与空气源热泵联合采暖探讨（全文）摘要：太阳能作为一种能源和动力加以利用，至今已有300多年历史。
作为最清洁的能源之一，目前在我国，利用太阳能加热生活热水的技术相对成熟，使用率较高。
但由于太阳能具有分散性、不稳定性及效率偏低的缺点，在居民采暖使用方面发展缓慢。
结合太阳能存在的特点，需要选择另一种合适的热源，作为保证太阳能采暖系统正常运行的保证。
本文就空气源热泵作为太阳能辅助热源系统进行了分析，在设计匹配上同时考虑初投资及运行成本，尽可能扬长避短，充分发挥太阳能和空气源热泵的优势。
关键词：太阳能；空气源热泵；联合采暖中图分类号：TK511文献标识码： A我国大气环境形势日益严竣，冬季供暖时期尤为严重。
目前我国冬季采暖仍以燃煤锅炉为主要热源，冬季以臭氧、细颗粒物（PM2.5）和酸雨为特征的区域性复合型大气污染格外突出，区域内大范围同时出现空气重污染现象的频次日益增多，严重制约社会经济的可持续发展，威胁人民群众身体健康。
因此，大力推进清洁能源在冬季采暖中的利用，加快淘汰落后产能，大幅削减污染物排放量，是改善区域大气环境的有效途径。
太阳能作为最节能、最清洁的能源，利用太阳能光热采暖是节能减排，减少雾霾的有效途径之一。
我国是太阳能光热产业大国，是世界上太阳能资源最丰富的地区之一，但目前太阳能的利用还是偏重用于生活用热水的制取上，用于采暖还没有很大的推广。
太阳能光热具有普遍、巨大、无害、长久等众多优点的同时也具有集热器占地面积大、且分散性、不稳定性、初始投资高及效率偏低的缺点。
因此，需要积极的寻求一种节能环保的技术，与太阳能联合应用达到供暖的目的。
热泵技术无疑成为很好的选择。
其中，空气源热泵相对其他形式热泵，对场地、安装地区地质、地下水量等硬性环境条件没有过多要求，成为与太阳能光热采暖最佳的辅助热源。
一、太阳能+空气源热泵联合运行模式太阳能+空气源热泵系统是目前最先进、最节能的中央热水加热方式。
不仅可以满足生活热水需求，而且可以提高系统温度进行房屋采暖。
两种直膨式热泵热水器
可 再生 能源 中的太 阳能在 利用 方 面很少 产 生
胡钢锋 ， 段 良飞 ， 徐众 ， 谢建 ， 吴 彤
（ 云 南 师 范 大 学 太 阳能 研 究 所 ， 云南 昆 明 ６ ５ ５ ０ ０ ９ ２ ）
摘
要： 新能源在最近几年发展迅速 ， 尤其太 阳能利用备受关 注。针对 节能环保 型太 阳能热泵进行 了
浅显 的分析 和总结 ， 并且 简要 的介 绍 了两种 直膨 式热泵 热水 器 （ Ｄ Ｘ － Ｓ ＡＨＰ和 Ｐ Ｖ － Ｓ ＡＨＰ ） 的性 能及 其 优点 。
太 阳能热 泵相 比直膨 式太 阳能 热泵有 如下 优点 ：
热泵 （ 如图 １ ） ， 即利 用 太 阳能 电池 板 产 生 的热 量
作为 热源让 冷凝 剂 吸 收太 阳能 电池板 上 的热量 ， 这样 既降低 了 电池 板 的 温度 并 提 高 电池 的效率 ，
Ｆｉ ｇ ．２ Ｎｏ ｎ－ ｄｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｅ ｘ ｐａ ｎ ｓ ｉ ｏｎ ｈｅ ａ ｔ ｐｕ ｍｐ
在过去 的几 十 年 中 ， 许 多研 究 者研 究 了太 阳 能直膨 式热 泵 。在 此过 程 当中也产 生 了一种光 伏
是 热泵工 质 的循 环实 现供 热或供 暖 。和非 直膨 式
第３ ３ 卷第 １ 期 ２ ０ １ ３年 １ 月
云南 师 范大 学学报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｙｕ ｎ ｎ ａ ｎ Ｎｏ ｒ ｍａ ｌ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ
太阳能与空气源热泵完美结合的中央热水系统
太阳能与空气源热泵完美结合的中央热水系统太阳能与空气源热泵完美结合的中央热水系统在大型的太阳能中央热水系统中，空气源热泵无疑是一种比较理想的辅助加热设备，为了改善空气源热泵在低温环境下制热运行的性能，最大限度的利用太阳能，解决阴雨天气及冬季环境温度较低太阳能资源不足时热水供应保证率，做到全年、全天候供应热水。
1 太阳能—热泵中央热水系统组成1.1 太阳能—热泵中央热水系统基本组成太阳能—热泵中央热水系统的主要组成部分为太阳能集热器和太阳能辅助加热空气源热泵机组，其他辅助设备与常规的中央热水系统相同，包括太阳能循环泵、热水加热环泵、换热器、热水箱及控制器等。
平板集热器是应用比较早的一种太阳能集热装置，一直以来也是世界太阳能市场的主导产品，广泛应用于各种低温热水加热领域，但随着真空管太阳能集热器的出现，受其自身结构的局限，在集热效率上已不具备优势，因防冻问题以及集热性能受季节和环境影响较大，目前主要在南方冬季气温较高的地区应用，在北方寒冷地区冬季运行效果欠佳，不推荐在大型热水工程中应用。
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是在全玻璃真空管集热器基础上发展起来产品，三者的共同特点都具有比较高的集热效率，以金属作为吸热体，可以承压运行，但从集热效率、防漏、防垢、耐久性、安全性、可靠性、安装维护难度等方面进行综合评价，热管式真空管集热器是最适宜在中央热水供应系统中采用的太阳能集热器类型，U型管式真空管集热器和直流式真空管集热器次之。
热管式真空管集热器利用热管传热，干性连接，管内不走水，具有热容小、传热快、耐冰冻、耐热冲击、承压强、保温好、无渗漏、易维护等优点，U型管式真空管集热器和直流式集热器利用真空管内同心套管直接对工质加热，除了具有运行温度高、承压能力强和耐热冲击性能好等特点外，其集热效率高于其它形式的集热器，并且可以水平安装，简化安装支架，减少安装场地面积，避免集热器影响建筑外观，在太阳能和建筑结合方面具有较强的适应性，但其安装程序比热管式真空管集热器复杂，接口较多，运行中有漏水隐患，系统维护成本相对较高。
太阳能+空气源热泵采暖系统分析
太阳能+空气源热泵采暖系统分析
陈静文;刘学来;谷庆玉
【期刊名称】《节能》
【年(卷),期】2024(43)2
【摘要】选取山西省某农村建筑,通过理论设计与采暖工程项目实测结合的方法分析太阳能联合空气源热泵采暖系统。
根据采暖建筑的气候条件和围护结构确定室内外设计参数,进行采暖负荷计算;根据采暖负荷进行系统方案的设计与主要设备的计算与选型,绘制采暖系统图;分析采暖系统的经济性、节能性和效益性;针对采暖系统运行过程中存在的问题,给出适当的建议。
【总页数】4页(P35-38)
【作者】陈静文;刘学来;谷庆玉
【作者单位】山东建筑大学
【正文语种】中文
【中图分类】TU83
【相关文献】
1.空气源热泵与地板辐射采暖联合系统分析
2.京郊山区太阳能+空气源热泵采暖工程案例研究
3.太阳能-空气源热泵采暖系统节能经济性分析
4.直膨式太阳能/空气源热泵在独立建筑采暖中的应用研究
5.空气源热泵为辅助热源的主被动结合式太阳能采暖系统研究
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家用直膨式太阳能热泵热水系统试验方法 NB_T 10155-2019
ICS27.160F 12 NB 中华人民共和国能源行业标准NB/T 10155—2019家用直膨式太阳能热泵热水系统试验方法Test method for domestic direct-expansion solar heat pump water heating system（发布稿）2019- 06 - 04发布2019- 10 - 01实施国家能源局发布目次前言.................................................................................................................................................................... I I1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 术语和定义 (1)4 符号和单位 (1)5 试验方法 (2)前言本标准按照GB/T 1.1—2009 给出的规则起草。
本标准由中国农村能源行业协会和农业农村部农业生态与资源保护总站提出。
本标准由能源行业农村能源标准化技术委员会（NEA/TC8）归口。
本标准起草单位：青岛经济技术开发区海尔热水器有限公司、江苏贝德莱特太阳能科技有限公司、山东龙光天旭太阳能有限公司、浙江创能新能源股份有限公司、浙江柿子新能源科技有限公司、东莞市天尚太阳能有限公司、工大科雅（天津）能源科技有限公司、中国农村能源行业协会太阳能热利用专业委员会、攀枝花学院、中国建筑科学研究院有限公司。
本标准主要起草人：庄长宇、张同伟、邢作新、夏青、唐玉敏、莫伟权、齐成勇、贾铁鹰、徐众、张磊、周志成、姜利。
家用直膨式太阳能热泵热水系统试验方法1 范围本标准规定了家用和类似用途直膨式太阳能热泵热水系统（以下简称热水系统）的试验方法。
本标准适用于电驱动，采用蒸汽压缩制冷循环，以太阳能集热器作为蒸发器，以太阳能和空气热能为热源，以提供热水为目的，储水箱容量不大于0.6m3的热水系统。
一种太阳能-空气源复合热泵的运行方案
图2作者简介：任晨曦（1994年9月—），女，沈阳建筑大学，硕士，建筑与土木工程专业。
一种太阳能-空气源复合热泵的运行方案任晨曦（沈阳建筑大学市政与环境工程学院，辽宁沈阳110168）摘要：本文介绍了太阳能热水系统与空气源热泵的工作原理，分析了各系统的优缺点，介绍了一种新型的太阳能-空气源复合热泵系统及其运行模式，分析了系统在不同工况下的运行方案，该系统可全年提供生活热水，供暖季由蓄热水箱接末端设备供暖。
关键词：太阳能；空气源热泵；复合运行中图分类号：TM 615文献标识码：A文章编号：1671-1602（2019）21-0141-02前言随着经济社会的发展与进步，人们生活水平的提高，我国的建筑能耗呈持续性增长的趋势，据2017年全国建筑能耗数据分析，我国建筑能耗总量达到8.57亿吨标准煤，占全国能源消耗总量的百分之二十。
更有甚者，部分发达国家的建筑能耗可占其全年总能耗的三分之一。
因此，节约能耗势在必行，热泵是一种以消耗部分能量作为补偿条件，是热量从低温物体转移到高温物体的能量利用装置，在暖通空调工程中可以使用热泵作为空调系统的热源，以提供100℃以下的低温用能。
太阳能热水系统太阳能作为一种可再生能源近年来受到大家的广泛关注，其成本低，清洁环保，使用过程中不会产生污染物，并且取之不尽用之不竭，我国太阳能资源十分丰富，平均日辐射量可达到4kw／m 2，年日照时数在2000h 以上，目前我国应用太阳能最广泛的领域是太阳能热水系统，若将太阳能应用到住宅供暖中，不仅可以解决供电紧张，减少化石能源消耗，缓解能源危机给当今社会带来的压力，也会为环境保护，改善人类生存环境做出贡献，具有一定的社会效益和经济效益。
但太阳能系统具有一定局限性，在太阳能集热器运行过程中，其制热量受到诸多因素的影响，如太阳辐射强度，环境温度，集热器进出口温度等。
由于太阳辐射有季节，昼夜的变化，所以太阳能系统的制热量具有很大的不稳定性，如果要利用太阳能系统，就必须要解决其间歇性和不可靠性的问题，需要具备大容量的蓄热水箱并配置其他形式的辅助热源。
太阳能-空气源热泵复合系统供暖性能研究
太阳能-空气源热泵复合系统供暖性能研究发布时间：2021-12-16T02:21:29.811Z 来源：《房地产世界》2021年13期作者：张岩[导读] 当采用辐射地暖末端供暖时，太阳能热泵联合供暖时COP由热泵单独供暖的2.67提升至3.89，联合供暖费用是热泵独立供暖费用的57.1%，在不同天气情况下均证明了该系统在某地区的节能性和经济性。
身份证号码：37142819881029xxxx 摘要：随着生态环境的不断恶化，我国越来越重视绿色环保的观念，本文将太阳能集热与空气源热泵结合，在某地区针对辐射地暖和风机盘管两种换热末端的供暖特性进行实验对比和模拟验证，结果表明辐射地暖温度场均匀，具有更好的热舒适性。
当采用辐射地暖末端供暖时，太阳能热泵联合供暖时COP由热泵单独供暖的2.67提升至3.89，联合供暖费用是热泵独立供暖费用的57.1%，在不同天气情况下均证明了该系统在某地区的节能性和经济性。
关键词：风机盘管；太阳能；空气源热泵；联合供暖引言目前，随着绿色建筑、建筑节能的不断普及，将太阳能热利用与空气源热泵技术有机结合，构成太阳能/空气源热泵系统，其开拓应用引起广泛关注。
它主要有直膨式、串联式、并联式和双热源式4种组合形式。
国内外的研究最早主要集中在直膨式太阳能/空气源热泵复合热水系统，随着发展研究投入，至当前各地区对串联式太阳能/空气源热泵复合热水系统应用较少且偏集中于寒冷地区，并联式系统应用研究相对较多，双热源式系统虽然理论研究颇多，但由于过于复杂和成本高造成实用性差。
1.概述本文设计的太阳能热泵复合系统原理图如图1所示，由太阳能集热部分、空气源热泵以及室内换热末端3部分构成。
选用非直膨并联形可以保证热泵模块的相对独立，具有更高的能效，且并联式系统对热泵改动少，便于维护和修理。
太阳能集热模块由太阳能集热器、电磁阀、变频循环泵和太阳能集热水箱组成，空气源热泵主要由变频压缩机、四通换向阀、翅片管换热器、电子膨胀阀以及内含换热器的热泵集热水箱构成，主要作用是在太阳辐射不足的条件下完成制热蓄热供热。
直膨式太阳能热泵热水系统应用技术标准
直膨式太阳能热泵热水系统应用技术标准一、引言直膨式太阳能热泵热水系统是一种结合了太阳能热水系统和热泵技术的新型热水系统，其应用技术标准对于系统的设计、安装、运行等方面都有着重要的指导作用。
本文将从系统原理、设计要求、安装标准、运行规范等方面综合评估直膨式太阳能热泵热水系统应用技术标准，以期为读者提供全面、深入的了解。
二、直膨式太阳能热泵热水系统原理直膨式太阳能热泵热水系统是利用太阳能和热泵技术，通过将太阳能进行集热和储存，并结合热泵技术将储存的能量转化为热水供暖及生活用水的系统。
该系统通过充分利用太阳能资源和热泵技术，实现了能源的高效利用和环保目的。
三、设计要求1. 太阳能集热器的选型和布置应符合热水需求和实际安装条件。
2. 热水储存和供应系统应能满足日常生活用水和采暖的需要。
3. 蓄热罐、热泵及辅助设备的选用和配置应符合系统设计要求。
4. 控制系统应设计合理、操作简便，可靠性高，能够保证系统的安全稳定运行。
四、安装标准1. 太阳能集热器的安装位置和角度应根据当地的日照情况和建筑结构进行合理设置。
2. 热水储存和供应设备的安装应符合相关的安全技术规范和建筑标准。
3. 热泵及辅助设备的安装应符合相关技术标准，保证系统的运行效率和长期稳定性。
五、运行规范1. 系统的日常维护保养应按照相关规定进行，保证系统设备的正常运行。
2. 系统运行过程中的能耗、温度等参数应根据设计要求进行监测和调整，以保证系统的高效运行。
3. 系统故障的排除和应急处理应按照相关技术标准和操作规程进行，以确保系统的安全运行。
六、个人观点和理解直膨式太阳能热泵热水系统应用技术标准是保证系统设计、安装、运行的质量和效果的重要依据。
通过对系统原理、设计要求、安装标准、运行规范的全面评估，可以更好地指导和规范系统的应用和推广。
我个人认为，随着太阳能和热泵技术的不断发展，直膨式太阳能热泵热水系统将在未来得到更广泛的应用，相关技术标准和规范的完善将对系统的推广和应用起到积极的推动作用。
太阳能与空气源热泵综合设计案例
太阳能与空气源热泵综合设计案例综合利用太阳能和空气源热泵可以实现能源的高效利用和环保节能，适用于家庭供暖和热水系统。
下面是一个关于太阳能与空气源热泵综合设计的案例。
1.项目概述：该项目是一座1000平方米的房屋供暖和热水系统的改造项目，由于传统的能源系统成本高，且对环境有一定影响，因此决定采用太阳能与空气源热泵综合利用的方式进行改造。
2.设计方案：（1）太阳能系统：安装太阳能光伏电池组织系统，利用太阳能发电，将电能储存起来，供给整个系统运行。
将太阳能的电能和热能转换成燃气或电能，然后供给空气源热泵进行工作。
（2）空气源热泵系统：安装空气源热泵系统，利用空气中的热能进行供暖和热水的加热。
通过抽取外部的低温空气，经过空气源热泵系统内部的循环压缩，使得温度升高，然后将热能传递到房屋供暖和热水系统中。
3.系统运行原理：太阳能光伏电池组织系统将太阳能转换成电能，供给空气源热泵系统的压缩机和风扇运行。
太阳能系统还可以将多余的电能储存起来，使用时直接供给家庭用电。
空气源热泵系统从外界低温空气中吸热，通过压缩升温，然后将热能传递到家庭供暖和热水系统中。
热能的传递通过水泵和高效换热器完成。
4.系统特点：（1）高效节能：太阳能光伏电池组织系统和空气源热泵系统能够高效地将太阳能转化为电能和热能，实现能源的高效利用和节能。
（2）环保节能：太阳能和空气为可再生资源，利用它们进行供暖和热水的加热可以减少对传统能源的依赖，减少二氧化碳的排放，保护环境。
（3）稳定可靠：太阳能与空气源热泵的综合利用能够在不同天气条件下保持稳定的供暖和热水供应，不受季节和气温变化的影响。
（4）经济可行：虽然太阳能和空气源热泵的安装成本较高，但是可以通过节能和减少能源消耗来实现长期的经济效益。
总结：太阳能与空气源热泵的综合利用对于提高能源利用效率，保护环境有着重要的意义。
通过以上案例的设计方案以及系统特点，可以看出综合利用太阳能和空气源热泵可以为家庭供暖和热水系统提供高效、稳定和经济的解决方案。
直膨式太阳能热泵系统性能分析与优化
直膨式太阳能热泵系统性能分析与优化摘要：本文介绍了直膨式太阳能热泵系统的工作原理，针对该系统建立仿真模型，并从太阳辐射强度、环境温度、集热面积、压缩机转速等角度对其热工性能进行了分析，提出了一般性的优化设计、匹配运行的意见。
关键词：太阳能热泵;直接膨胀式;性能系数.Analysis and Optimiazation of the Direct-Expansion Solar-Assisted Heat Pump (DX-SAHP) SystemAbstract:This article introduces the working principles of the DX-SAHP system and sets up a simulation model for it. It analyzes the thermal performance of the system from the points of solar radiation intensity, environment temperature, collector area and rotational speed of compressor. Optimiazation suggestions are also proposed.key words: solar heat pump; direct –expansion; performance coefficient.0 引言众所周知，热泵是一种利用高位能使热量从低位热源流向高位热源的装置。
热泵虽然消耗了一定的高位能，但它所供给的热量却是所消耗的高位能和吸取的低位能之和。
故采用热泵可以节约高位能，特别是在冬季供暖的场所尤其显得经济。
把热泵技术和太阳能热利用技术有机地结合起来，组成太阳能热泵供热系统，不仅能够有效地克服太阳能稀薄性和间歇性的弱点，还能节约高位能和减少环境污染，具有较大的开发应用潜力。
寒冷地区直膨式太阳能热水系统设计与应用
Planning and design 规划设计93寒冷地区直膨式太阳能热水系统设计与应用赵麒瀚 赵 薇 姜明明 周盛华 杨发炜 王 迪（辽宁工业大学土木建筑工程学院， 辽宁 锦州 121001）中图分类号：TU7 文献标识码：B 文章编号1007-6344（2019）05-0093-01摘要：在锦州地区气象条件下，优化设计太阳能热泵生活热水系统，提出一种带有相变除霜装置的太阳能热水系统。
搭建实验平台，并开展连续性能测试。
结果显示，在寒冷地区典型测试工况下，该系统制热系数为2.70~3.27，热水温度为36~58℃，满足生活用水需求。
平均太阳能利用率可以达到80%以上，相变除霜装置可以满足除霜工况实现。
关键词：太阳能；热泵；热水；寒冷地区热水能耗是我国建筑能耗的一个重要组成部分。
随着生活水平的提高，用户对热水的需求不断增加，热水能耗比例不断提高。
太阳能与生活热水的能源品位十分接近，利用太阳能制备生活热水是太阳能最广泛的应用技术之一。
将太阳能与热泵有机结合，兼顾了太阳能充足时太阳能直接制备生活热水及太阳能不足时高效制备生活热水的需要，可以实现降低热水能耗，对促进建筑节能具有实用价值和意义。
目前关于直膨式太阳能热泵的研究多集中于系统模拟、运行模式分析等方面，对于其在寒冷地区应用研究较少。
本文在锦州地区气象条件下，优化设计直膨式太阳能热泵生活热水系统。
搭建实验平台并开展系统连续运行性能测试，旨在为严寒地区应用直膨式太阳能热水系统提供实践经验和理论依据。
1 系统设计1.1气候概况锦州属于寒冷地区，最冷月室外平均温度约为-7.4℃。
锦州属于太阳能资源较丰富地区（二类地区），年日照2700小时，年太阳辐射量5019MJ/m 2，具有利用太阳能作为供热能源的广阔前景。
1.2相变除霜装置的直膨式太阳能热水系统直膨式太阳能热泵在寒冷及严寒地区使用时，蒸发器外表面结霜将导致制热量降低以至于停机，制约了直膨式太阳能热泵的应用。
太阳能集热器和空气源热泵联合供热水系统及控制方法
太阳能集热器和空气源热泵联合供热水系统及控制方法太阳能集热器和空气源热泵联合供热水系统及控制方法：太阳能集热器和空气源热泵被广泛应用于供热水的系统中，这种联合供热系统能够有效地利用可再生能源和提高能源利用的效率。
以下是这种系统的基本工作原理和控制方法的描述。
首先，太阳能集热器通过吸收太阳光的热量将其转化为热能。
其工作原理是通过管道将水或其他工质输送至集热器上，当阳光照射到集热器表面时，其表面的吸热板会吸收光能并转化为热能，进而加热流经管道的工质。
这样的系统通常会配备一个热水储存装置，用来储存由太阳能集热器产生的热水供给使用。
空气源热泵则通过从室外空气中吸热，通过压缩和膨胀工作过程将热能转移到热水中。
它的工作原理是通过外部的蒸发器从室外环境中吸收热量，然后通过压缩机将低温的热量转移到热交换器中的热水部分，并通过膨胀阀使其降温。
通过循环此过程，该系统能够将空气中的热量转移到热水中。
太阳能集热器和空气源热泵的联合供热系统通过充分利用两种能源的优势，提高了供热水的效率和可靠性。
为了实现这一目标，该系统配备了一套智能控制系统。
该控制系统基于温度传感器和湿度传感器等设备，实时监测室外温度和湿度以及室内需求温度。
根据监测到的数据，控制系统能够自动选择最优的能源供应策略，以保证供热水系统的高效运行。
例如，当太阳能集热器的收集效率较高且充足阳光资源时，控制系统会优先选择利用太阳能集热器供热水。
而在充足太阳能资源不足或夜晚时，控制系统会切换至空气源热泵供热模式。
此外，控制系统还能检测室内热水储存器中的水温，以避免热水储存器中的水温过高或过低。
当储存器中的水温低于设定的温度阈值时，控制系统会自动启动太阳能集热器或空气源热泵，以加热热水储存器中的水。
总之，太阳能集热器和空气源热泵联合供热水系统通过利用可再生能源和智能控制方法，能够提高供热水系统的能源利用效率和可靠性。
这种联合供热系统的应用有助于减少对传统能源的依赖，并为可持续发展做出贡献。
R290直膨式太阳能热泵热水系统性能模拟研究的开题报告
R290直膨式太阳能热泵热水系统性能模拟研究的开题报告一、研究背景和意义随着能源的日益短缺和环境污染的日益加剧，太阳能热水器和热泵等新型能源在热水领域中的应用备受瞩目。
太阳能热水器和热泵的结合使得能量的利用更加高效，可持续，稳定和可靠。
为此，我们选择了一种R290直膨式太阳能热泵热水系统，对其进行性能模拟研究。
二、研究目标和内容研究目标是基于R290直膨式太阳能热泵热水系统建立数学模型，并通过仿真软件模拟该系统在不同气候条件下的性能表现，分析其供热效果与能源利用效率。
具体研究内容包括：1.建立R290直膨式太阳能热泵热水系统的数学模型。
2.分析该系统在不同气候条件下的性能表现。
3.比较该系统在不同时间段内的能效表现。
4.分析该系统的优缺点，提出改进建议。
三、研究方法1.通过文献资料和实验，对系统的各个组成部分进行分析与了解。
2.建立该系统的性能模型，模拟该系统在不同气候条件下的工作性能。
3.通过仿真软件对该系统进行模拟，得到系统的性能参数，如COP、能量收集效率、能量传递效率等。
4.对模拟结果进行分析，比较该系统的能效表现，评估其工程应用价值。
四、研究预期成果1.能够建立R290直膨式太阳能热泵热水系统的数学模型。
2.能够用仿真软件模拟该系统在不同气候条件下的性能表现。
3.能够分析比较该系统模拟结果的优缺点，提出相关的改进建议。
4.能够为该系统在实际应用中的使用提供参考依据。
五、研究进度安排1.前期调研阶段（1-2周）：查阅有关太阳能热水器和热泵的相关文献资料，了解国内外现有的研究进展，确定研究目标和内容。
2.建模及仿真阶段（3-5周）：基于前期调研结果，建立R290直膨式太阳能热泵热水系统的数学模型，并通过仿真软件模拟系统在不同气候条件下的性能表现。
3.结果分析与总结阶段（1-2周）：对模拟结果进行分析，得出结论，总结研究成果，撰写论文。
太阳能空气源热泵复合热水系统的串、并联式性能研究
0 引言 目前，随着绿色建筑、建筑节能的不断普及，
将太阳能热利用与空气源热泵技术有机结合，构成 太阳能 / 空气源热泵系统，其开拓用引起广泛关 注 [1-3]。它主要有直膨式、串联式、并联式和双热 源式 4 种组合形式 [2]。国内外的研究最早主要集中 在直膨式太阳能 / 空气源热泵复合热水系统，随 着发展研究投入，至当前各地区对串联式太阳能 / 空气源热泵复合热水系统应用较少且偏集中于寒 冷地区，并联式系统应用研究相对较多，双热源 式系统虽然理论研究颇多，但由于过于复杂和成 本高造成实用性差。
1 太阳能 / 空气源热泵复合热水系统 1.1 太阳能 / 空气源热泵复合热水系统基本原理
太阳能 / 空气源热泵复合热水系统基本原理 图，如图 1 所示，它区别于非直膨式混联式太阳 能热泵热水系统，运行特点是实现并联式、串联 式各系统可独立工作。在已有的空气源热泵热水 器的基础上进行改进，增设一个套管式蒸发预热 器和太阳能集热器。其中，空气侧蒸发盘管和太 阳能侧套管式蒸发盘管并联设置形成一个蒸发 器，区别于混联式系统的两个独立蒸发器 ( 一个 空气源和一个水源 )， 通过电磁阀开闭控制，切 换两蒸发盘管。套管式蒸发器与太阳能集热系统 直接相连，减少中间换热损失。
4) 太阳能辅助空气源热泵热水模式 ( 循环 1-13-6-7-8-1+2-3-4-5-2)。当太阳辐射较弱，介于 2) 和 3) 模式两者之间时，利用太阳能集热器所 集热水为热泵低位热源，提高循环的蒸发温度， 由热泵对储热水箱内冷水进行加热。
并联式太阳能 / 空气源热泵复合热水系统核 心是优先以太阳能集热单元供热水，即先利用太 阳能加热储热水箱，温度不足部分利用空气源热 泵单元为辅助加热，达到用户供热要求 [4]。因此， 其主要运行模式除了太阳能单元制热水模式和空 气源热泵单元制热水模式外，最主要的是空气源 热泵辅助太阳能制热水模式。
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生产生活热水进行了比较 # 发现以太阳能为热源具有更高的 )*+ 值 # 节能效果更为显著 % 根据试验数据分析了 压缩机工作频率 & 太阳辐射强度 & 环境温度等因素对热泵系统性能系数的影响 $ 关键词 ! 太阳能 % 空气能 % 生活热水 % )*+ 中图分类号 ! %&!’" 文献标志码 ! ( 文章编号 ! &$,&-."!" !"##$"#!-###"-#)
以太阳能 R 空气为热源 的 直 膨 式 热 泵 空 调 及 热水系统如图 & 所示 $
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文主要针对其在春季供热水工况下运行的实测结
图 5 直膨式太阳能热泵空调及热水系统
&- 太阳能集热 ’ 蒸发器 %"- 四通换向阀 %H- 气液分离器 %G- 压缩机 %.- 冷凝盘管 %$- 生活热水箱 %,- 电磁阀 %I- 板式换热器 %!- 蓄热 ! 冷 " 水
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研究与试验
温度#分别进行以 太 阳 能 和 空 气 为 热 源 的 热 水 试验$
太阳辐射强度对 -./ 值的影响见图 ’$
图 ’ 系统 $%& 值随太阳辐射强度的变化趋势
显 而 易 见 # -./ 值 随 着 太 阳 辐 射 强 度 的 增 强而上升$ 折线尾部有下降现象是由于当时环 境温度相对较低所造成的$ 由此可知#以太阳 能 为 热 源 时 # 系 统 的 -./ 值 变 化 是 太 阳 辐 射 强度 和 环 境 温 度 共 同 作 用 的 结 果0其 中 太 阳 辐 射强度的影响更大$ 图 ! 是以压缩机工作频率为横坐标 #比较 了 在 )# # ), # ’# # ’, # ,# 23 下 # 分 别 以 太 阳 能 和 空 气 为 热 源 时 # 系 统 和 压 缩 机 的 -./ 值 # 其 中 0 针对每个频率0挑选了相似的天气状况和环境
直膨式太阳能热泵空调及热水系统主要设备
规格及型号 板式蒸发器 单相变频涡旋压缩机 承压式保温水箱 备 注
太阳集热器 P 蒸发器 压缩机 生活热水箱 风冷换热器
集热面积为 (( ?& 额定功率为 4 匹 容 积 &66 9Q 内 置 冷凝换热盘管 换热面积 (% ?&Q 功率 T6 E
3DR!I!P(%!规格 !S(6
图 & 系统以太阳能为热源的 #$%
图 4 显示以太阳能为热源 时 BC2 值 随 环 境 温度的变化情况 $ 可以看到曲线呈锯齿状 ! 随环境 温度的升高并不是严格上升 ! 说明在利用太阳能 制热水时 ! 环境温度并非是影响 BC2 值的主要因 素 !BC2 值大小还与太阳辐射强度有关 $
(6
可再生能源 "##$%!! 总第 !"" 期 "
! 试验结果与分析 以 ! 月份的 &6 组试验数据为依据 ! 针对系统
的性能系数进行分析 $ 在处理数据过程中 !对每一 组数据分别计算出了整个系统的 BC2 " 即考虑试 验运行中的所有用电设备 ’ 和压缩机的 BC2" 即忽 略除压缩机外的其他用电设备所消耗的电量 ’$ 图 & 显示以空气为热源时 BC2 值 随 环 境 温 度的变化情况 $ 从图中可以看出随着环境温度的 升高 !BC2 值基本呈上升的趋势 ! 说明在使用空气 源时 ! 外界气温对系统 BC2 有着很明显的影响 ! 外界温度越高 !BC2 值越高 ! 从而节能效果越好 $
可再生能源 "##$%!! 总第 &"" 期 源的直膨式热泵热水系统
张雪梅 ! 王如竹 ! 李郁武 ! 旷玉辉 ( 吴静怡
! 上海交通大学 制冷与低温工程研究所 # 教育部太阳能发电及制冷工程研究中心 # 上海 摘
"###$#"
要 ! 介绍了一种直膨式太阳能热泵空调及热水系统 $ 针对春季供热水工况 # 分别对以太阳能及空气为热源
表"
名 称
:7D7EF-97 7D7:G0 DHI! &66> J(&" KLLM* @A FNNO
以 % 8< 为变化步长 $ 压缩机变频器设置了过载保 护功能 ! 当生活水箱的水温接近 %6 = 时 ! 自动停 机 ! 这样使热水温度不致过高 ! 能满足用户需要即 可 ! 有利于节能 $ 每组试验从压缩机开启到停机历 时 >6 ?@A 左右 ! 在这段时间内可以认为环境温度 或太阳辐射强度基本稳定 $
试验中进行相关参数的数据采集 $ 利用太阳 能时 ! 需要采集的参数包括太阳辐射强度 %环境温 度 % 压缩机吸排气温度 % 冷凝盘管进出口温度 % 集 热板进出口温度 % 集热器板温 % 生活热水温度 % 压 缩机进出口压力 % 冷凝盘管出口压力 % 集热板进出 口压力等 $ 利用空气作为热源时 !需要采集的参数 有环境温度 %压缩机吸排气温度 %冷凝盘管进出口 温度 % 风冷换热器进出口温度 % 生活热水温度 % 压 缩机进出口压力 % 冷凝盘管出口压力 % 风冷换热器 进出口压力等 $ 制冷剂温度的测量采用 + 型热电 偶 & 生活热水温度测量采 用 , 型 热 电 偶 & 太 阳 辐 射强度的测量使用 +-./& 总辐射仪 & 压力的测量 采用 0+1 系列电阻远程压力 表 $ 另 外 ! 用 & 台
万方数据
!
研究与试验
通过降低压缩机 ! 的频率来减少制冷剂的循 环量 ! 同时开启电磁阀 " 和 #! 关闭电磁阀 $! 使制 冷剂蒸气在压缩机 ! 内被压缩 ! 在冷凝盘管 % 中 全部冷凝 ! 用于加热生活水箱中的冷水 ! 而冷凝后 的制冷剂液体通过四通换向阀 & 经板式换热器 ’ 的旁通管直接流入储液器 (( 中 !然后经过热力膨 胀阀 (! 节流降压 ! 再到太阳能集热蒸发器 ( " 或 风冷换热器 (%# 吸热蒸发 ! 最后回到压缩机 !! 如 此循环 $ 晴天可开启电磁阀 )!关闭电磁阀 *!利用 太阳能集热板接收太阳能作为热源生产热水 ! 阴 雨天气则可开启电磁阀 *! 关闭电磁阀 )! 以空气 为热源生产热水 $ 系统主要配置如表 ($
#$% -(.* "(!’
热源 太阳能 空气
系统 -./
’&!( ’&"!
晴 晴
)%# "%)
由表 " 可以看到 #在几乎相同的天气状况下 # 以空气为热源时的一些主要参数值都比利用太阳 能时要低 $当以太阳能集热器作为蒸发器时 # 由于 集热板对太阳能的吸收 # 使其保持较高的温度 # 使 蒸发温度稍高于环境温度 # 有利于制冷工质在内 部的蒸发 %使用风冷换热器作为蒸发器时 # 由于其 换热性能比不上集热器 # 导致蒸发温度比环境温 度低了 (%" & # 这个温差对整个热泵系统的性能 会产生非常不利的影响 # 导致以空气为热源时系 统 -./ 比利用太阳能为热源时低 $ 另外需要说明的是 0 设计这套系统主要是为 了冬季的采暖和夏季的空调 0 并不是以供热水工 况为主 0 在冬季采暖工况和夏季空调工况下也可 同时生产热水0 所以在设计时使系统的冷凝器由 " 个部分组成 & 冬季以板式换热器和生活水箱内置