太阳能热泵原理及技术分析
热泵的工作原理
热泵的工作原理作为自然界的现象，正如水由高处流向低处那样，热量也总是从高温区流向低温区。
但人们可以创造机器，如同把水从低处提升到高处而采用水泵那样，采用热泵可以把热量从低温抽吸到高温。
所以热泵实质上是一种热量提升装臵，热泵的作用是从周围环境中吸取热量，并把它传递给被加热的对象(温度较高的物体) ，其工作原理与制冷机相同，都是按照逆卡诺循环工作的，所不同的只是工作温度范围不一样。
热泵在工作时，它本身消耗一部份能量，把环境介质中贮存的能量加以挖掘，通过传热工质循环系统提高温度进行利用，而整个热泵装臵所消耗的功仅为输出功中的一小部分，因此，采用热泵技术可以节约大量高品位能源。
在运行中，蒸发器从周围环境中吸取热量以蒸发传热工质，工质蒸汽经压缩机压缩后温度和压力上升，高温蒸气通过冷凝器冷凝成液体时，释放出的热量传递给了储水箱中的水。
冷凝后的传热工质通过膨胀阀返回到蒸发器，然后再被蒸发，如此循环往复。
余热利用的强力工具--热泵水从高处流向低处，热由高温物全传递到低温物体，这是自然规律。
然而，在现实生活中，为了农业灌溉、生活用水等的需要，人们利用水泵将水从低处送到高处。
同样，在能源日益紧张的今天，为了回收通常排到大气中的低温热气、排到河川中的低温热水等中的热量，热泵被用来将低温物体中的热能传送高温物体中，然后高温物体来加热水或者采暖，使热量得到充分利用。
热泵的工作原理和家用空调、电冰箱等的工作原理基本相同，通过流动媒体 (以前普通为氟利昂，现天上由替代氟利昂所代替)在蒸发器、压缩机，冷凝器和膨胀阀等部品中的气相变化 (沸腾和凝结 )的循环来将低温物体的热量传递到高温物体中去。
具体工作过程如下：①过热液体媒体在蒸发器内吸收低温物体的热量，蒸发成气体媒体。
②蒸发器出来的气体媒体液压缩机的压缩，变为高温高压的气体媒体。
③高温高压的气体媒体在冷凝器中将热能释放给给高温物体、同时自身变为高压液体媒体。
④高压液体媒体在膨胀阀中减压，再变为过热液体媒体，进入蒸发器，循环最初的过程。
太阳能热泵热水系统优化设计与经济性分析的开题报告
太阳能热泵热水系统优化设计与经济性分析的开题
报告
一、选题背景和意义
随着能源消耗与环境问题的日益严重，太阳能热泵热水系统已成为绿色节能建筑的主要解决方案之一。
在太阳能热泵热水系统的设计过程中，如何优化系统的设计，进一步提高其热效率，降低能耗，提高经济性，是一个重要的研究议题。
二、研究目的和内容
研究目的：通过应用现代化的计算机仿真技术，对太阳能热泵热水系统的设计进行优化，提高其热效率、降低能耗，最终实现系统经济性的提高。
研究内容：建立太阳能热泵热水系统的数学模型，采用数值计算方法和仿真技术对系统进行优化设计。
通过对系统热效率和能耗的计算，分析系统的经济性和环保性能，从而得出最优的系统设计方案。
三、研究方法和技术
研究方法：采用数值计算方法和仿真技术，建立太阳能热泵热水系统的数学模型，通过多种设计方案的计算和分析，获得最优的系统设计方案。
研究技术：利用现代计算机软件，如TRNSYS、EES等，建立太阳能热泵热水系统的数学模型，进行多种方案的计算和分析，分析系统的经济性和环保性能，并对系统的设计进行优化。
四、预期成果和意义
预期成果：得出太阳能热泵热水系统的最优设计方案，并对系统的
经济性和环保性能进行分析和评估，为该领域的研究提供一定的理论基
础和实践经验。
意义：通过对太阳能热泵热水系统的优化设计，可以提高其热效率、降低能耗，进一步推广太阳能热泵热水系统的应用，实现节能减排的目标。
同时，该研究也具有一定的理论价值和实用价值。
寒冷地区太阳能地源热泵供热供冷分析
关键词 太阳能地源热泵 寒冷地区 居住建筑 季节性蓄热 运行特性分析 供冷 供暖
①
本 文 提 出 的 太 阳 能 地 源 热 泵 （ＳＧＣＨＰ）供 热 供 冷系统是将太阳能热泵与地埋管地源热泵耦合的 系统。ＳＧＣＨＰ 系统有多 种 运 行 方 式：非 供 暖 季 通 过 太 阳 能 集 热 器 将 太 阳 能 收 集 起 来 ，并 通 过 地 埋 管 换 热 器 蓄 存 在 地 下 ，供 暖 季 再 把 热 量 从 土 壤 中 取 出 为 室 内 供 暖 ；供 暖 供 冷 初 期 、末 期 可 以 不 开 启 热 泵 ， 直 接 利 用 地 埋 管 换 热 器 从 地 下 取 热 取 冷 ；太 阳 能 充 足时，也可以不开 启 热 泵，直 接 利 用 太 阳 能 集 热 器 供暖，或者 地 埋 管 换 热 器 与 太 阳 能 集 热 器 联 合 供 暖。充分 利 用 了 太 阳 能，实 现 了 太 阳 能 的 移 季 利 用 ，减 少 了 能 耗 。
图 １ 建 筑 逐 日 负 荷
月１５日至９月１５ 日，平 均 冷 负 荷 为 ５．１１ｋＷ，总 冷 负 荷 为 ５４．３１ ＧＪ。
按 照 水 源 热 泵 机 组 设 计 工 况 冬 季 ＣＯＰ 取 ４．８，夏 季 ＣＯＰ 取 ５ 计 算 ，供 暖 季 累 计 取 热 量 为 １０７．５ＧＪ，供 冷 季 累 计 取 冷 量 为 ５３．９ ＧＪ。 如 果 热 量 仅 仅 来 源 于 浅 层 地 热 ，则 全 年 从 土 壤 取 热 量 比 向 土 壤 排 热 量 多 ５３．６ ＧＪ。 土 壤 得 热 与 失 热 严 重 不 平 衡 ，会 导 致 地 温 逐 年 下 降 ，破 坏 土 壤 生 态 平 衡 ，也 不 利 于 热 泵 的 供 热 性 能 。 所 以 需 要 补 充 热 源 ，减 少 从 土 壤 的 取 热 量 ，使 取 热 量 与 取 冷 量 基 本 持 平 ，所 以 本 系 统 设 置 了 太 阳 能 集 热 部 分 ， 在满足室 内 需 求 情 况 下 冬 季 直 接 利 用 太 阳 能 供 暖 ，过 渡 季 及 供 冷 季 将 太 阳 能 蓄 存 在 土 壤 中 ，供 冬季使用。 ２ ＳＧＣＨＰ 系统的设计及 ＴＲＮＳＹＳ 模型的建立
太阳能-地源热泵联合系统
行业曲线 industry
影响力
真实度
行业关联度
太阳能—地源热泵联合系统
太阳作为地球最稳固的热源，其散发的太阳能具有储量大、无害、 使用长久、清洁等特点，被国际公认为是未来最具竞争性的能源之一。 地热能作为一种新型的洁净可再生能源，具有分布广泛、储量丰富、 单位成本低等特点。两种清洁能源的结合如太阳能—地源热泵联合系 统，是当今建筑节能领域的关键。
城市的热效应
采用太阳能地源热泵式空调比普通空调的能耗低，这样 可以降低城市的热效应，减缓城市热岛，而且对于改善局部 的气候也有帮助，甚至可以降低城市的大气污染。
太阳能—地源热泵联合系统的常见问题
对于太阳能系统，最重要的是太阳能的集热器，和发电 系统，而且我国长江中下游地区每年会出现两三个月的梅雨 季节，太阳辐射水平低，普通太阳能系统收集不到太多的太 阳能，而且存在普遍的价格昂贵问题。应着力对该系统的研 究工作加强。该系统最重要的还有储热技术，对于太阳能系 统，可以采用导热系数较小的保温材料，可以增加水箱的个 数，提高热水容量来解决这个问题。如果长期使用地源热泵 系统造成地下冷热源的不均匀，从而使整个系统的效能降低， 解决这个问题，则必须要保证冷热源之间的协调平衡。对于 现在的太阳能地源热泵联合系统还没有一个最佳的耦合方 式，而且初期成本高，和设备安装等问题都有待解决。而且， 未来如何让每个人都可以有机会，有能力享受到这份绿色资 源是未来发展的重要课题。
以弥补单独采用太阳在自然环境恶劣的条件下运行的不利条 件。在高海拔、低气压的高原地区，往往会出现土壤温度场 的不均衡的问题，这对于整个地源热泵系统的运行有着很大 的影响，同时也会破坏整个地区的生态平衡。但将地源热泵 与太阳能进行合适的耦合后，在采暖季运行时土壤温度场的 波动幅度相对较小，温度场比较均衡。这使得热泵机组装置 本身效率更高，太阳能对机组的效率提升也会大有帮助。
武汉地区几种热泵模式的能效与碳排放分析
武汉地区几种热泵模式的能效与碳排放分析武汉地区几种热泵模式的能效与碳排放分析引言：随着我国经济的快速发展，能源消耗问题日益突出。
减少碳排放、提高能源利用效率已成为我国可持续发展的重中之重任务之一。
热泵作为一种高效节能的供暖方式，受到了越来越多地区的认可和应用。
本文将就武汉地区常用的几种热泵模式进行能效与碳排放的分析，旨在为该地区清洁能源的推广和应用提供参考。
一、空气源热泵模式空气源热泵模式是目前武汉地区最常见的热泵模式之一。
其工作原理是通过从室外空气中吸收热能，压缩提升温度，然后向室内传递热能供暖。
空气源热泵有较高的能效比，即每消耗一单位电能可产生多少单位热能。
研究表明，在武汉地区，使用空气源热泵供暖相比传统燃煤供暖，能效提高约30%，碳排放减少超过50%。
二、地源热泵模式地源热泵是通过利用地下的稳定温度来进行供暖。
地下的温度相对较稳定，利用地下埋设的地源热泵回收地热，进行供暖供应。
地源热泵模式的能效比比较高，尤其适用于大规模建筑或工业用途。
而在武汉地区，由于土地成本较高，地源热泵的应用还相对较少。
但是从能效和碳排放的角度来看，地源热泵模式仍是一个非常具有潜力的绿色供暖方式。
三、水源热泵模式水源热泵模式利用地下水或湖泊水等水源进行供暖。
通过水的稳定温度来进行热能的回收和供应。
与地源热泵类似，水源热泵模式的能效比相对较高，但在武汉地区的应用却相对较少。
值得一提的是，武汉地区丰富的江河湖泊资源使得水源热泵模式在这里具备了很大的发展潜力。
四、太阳能热泵模式太阳能热泵模式是近年来越来越受到关注的一种绿色能源供暖方式。
它将太阳能光热能与热泵技术有机结合，通过太阳能热集热器收集太阳能转化为热能，再通过热泵进行供热供暖。
太阳能热泵模式具有很高的能效和较低的碳排放，并且具备了全天候稳定供暖的能力。
但由于武汉地区的气候特点，太阳能热泵模式的应用仍需进一步研究和技术改进。
结论：综合以上几种热泵模式的能效与碳排放比较分析，空气源热泵模式在武汉地区是目前最为适用的绿色供暖方式。
农村地区“太阳能+空气源热泵”采暖系统案例分析
太阳能+Solar energy +摘要：本文以保定农村地区“太阳能+空气源热泵”采暖系统示范点为案例，介绍一种将太阳能技术和空气能技术有机结合在一起、利用空气源热泵与之联合运行、辅助供暖的采暖技术实施方案。
系统分析了其设计方案、技术参数、经济效益、技术优势等特点，为北方农村推广“太阳能+空气源热泵”采暖提供了参考。
关键词：农村；太阳能；空气源热泵；采暖1 前言目前，我国北方地区清洁采暖比例较低，特别是部分农村地区冬季大量使用散烧煤采暖，污染物排放量大，已成为我国北方地区冬季雾霾的重要原因之一。
《北方地区冬季清洁采暖规划（2017-2021年）》明确提出：“农村地区应优先利用地热、生物质、太阳能等多种清洁能源供暖，有条件的发展天然气或电供暖，适当利用集中供暖延伸覆盖。
2019年，清洁采暖率达到20%以上；2021年，清洁采暖率达到40%以上”[1]。
在诸多采暖方式中，太阳能采暖技术是最为绿色、清洁的采暖方式。
太阳能采暖系统是指以太阳能作为供暖系统的热源，利用太阳能集热器将太阳能辐射能转换成热能，供给建筑物冬季供暖和全年其他用热的系统。
在我国北方农村地区大力推广太阳能采暖系统成为优选。
但是太阳能受昼夜、季节、纬度和海拔高度等自然条件限制和阴雨天气等随机因素影响较大，而且太阳能热流密度低，因此若要实现较高的采暖保证率，所需太阳能集热面积及储热容量均较大。
结合农村居住建筑的实际需求和经济条件，从控制成本、便于推广的角度来看，太阳能与其他可再生能源相结合，是降低采暖系统生命周期费用的有效途径。
[2-4]本文以保定某地“太阳能+空气源热泵”采暖系统试点为案例，对其系统设计、运行效益、技术特点等进行了研究分析。
2 项目概况河北省印发了《河北省农村地区太阳能取暖试点实施方案》，并确定石家庄市、阜平县要先行试点示范。
“太阳能+空气源热泵”采暖系统试点位于河北省保定市阜平县某农村居民住宅。
阜平县气候为大陆性季风气候，暖温带半湿润地区，冬季寒冷、干燥、少雪，年均气温为12.6℃。
太阳能热泵系统分析
太阳能热泵系统分析太阳能热泵系统是一种新兴的能源转换技术，可以将太阳能和热泵技术相结合，充分利用可再生资源，实现空气调节、热水供应和供暖等多种功能。
本文将对太阳能热泵系统的原理、特点、优缺点以及应用进行分析。
一、原理太阳能热泵系统是以太阳能为能源供应，利用热泵技术将太阳能转化为供暖、空调和热水等热能的一种系统。
其主要由太阳能集热器、蓄热器、热泵、调节设备以及辅助设备等组成。
太阳能集热器通过吸收太阳辐射能将其转换为热能，将其传输到蓄热器中储存。
当需要使用热能时，热泵通过回收热能进行转化，将热能转化为热量并通过调节设备进行传递，最终达到供热、空调和热水的功能。
二、特点1. 节能环保：太阳能热泵系统可以充分利用太阳能等可再生能源，减少对传统化石能源的依赖，从而实现能源的节约和环境的保护。
2. 稳定性强：太阳能热泵系统不受季节、天气、气温等因素的影响，可稳定运行，并可适应不同的气候条件。
3. 储能效果好：系统配备有蓄能器，可以对太阳能进行有效储存，避免能源浪费。
4. 可靠性高：太阳能热泵系统稳定、可靠、安全性能优良，可以长期使用，降低了维修和更换成本。
三、优缺点优点：1. 太阳能热泵系统具有非常可靠的供暖与热水功能。
2. 在不同啤酒节气候条件下，太阳能热泵系统能够提供可靠的供暖、空调和热水服务。
3. 该系统在安装和运行成本上，相较于传统中央供暖和锅炉更加节约。
4. 长期使用成本低，维护费用低廉。
缺点：1. 太阳能热泵在寒冷天气下，性能也会受到影响，使效率下降。
2. 一些高海拔地区无法使用太阳能热泵系统。
3. 对于使用者购买设备和使用方面的普及程度比较低。
四、应用太阳能热泵系统可以应用于小型家庭、酒店、办公楼、公寓等有特殊需求的热水、空调和供暖设施。
比如温泉度假村、菜市场、制药工厂、冷藏仓库等应用，也可以用于夜间照明系统。
结论：太阳能热泵系统可充分利用太阳能等可再生资源，可靠、环保、节能、安装简便并可节约维护成本。
太阳能热水系统控制及原理解析
太阳能热水系统控制及原理一、智能型太阳能、热泵互补热水系统原理说明：注：进水在集热器入口，集热循环水泵出口，集热水箱底部出水供用户使用。
太阳能供水系统原理说明新能源太阳能中央热水器由以下四大部分组成:太阳能集热器：吸收太阳能，将光能转化为热能，使冷水在集热器内被加热；保温水箱：储存热水，可保温3天，内胆为不锈钢，外包8厘米保温层，最外层是铝合金外壳；热泵辅助加热系统：用于阴雨天辅助加热：供热水管道：将经过增压泵加压后的热水引向各用水点，主管道有保温层，未端有回水管。
晴天，当太阳能把集热器内的冷水加热至55C时（该温度可调），冷水管上的电磁阀门自动打开，冷水被自来水压力压入集热器内，集热器内的热水被挤出，然后进入到保温水箱中储存待用，当冷水到达集热器出口处的温度探头时，探头温度底于55r，电磁阀门就立刻关闭，冷水停留在集热器内继续被太阳能加热，2-5分钟后，水温又达到55°C时，电磁阀门再次打开，集热器内的热水又被挤到保温水箱中，按此规律，一次又一次的产生热水进入水箱，水箱内热水逐渐增加，一直增加到水箱水满为止。
水箱水满后，就停止进水，如果还有太阳，为了充分利用太阳能，循环泵会自动启动，把水箱内55 C的热水抽出来，经过太阳能集热器循环加热，使水温进一步升高至60-70 C，当水温达到70C时，就停止循环加热，限制水温不要超过70 C，以免烫伤人，又可防止结水垢（产生水垢的温度条件是水温超过80C）。
热泵加热系统只有在太阳能光照不足时才启动，为最大限度地利用太阳能，减少电能的消耗，我们将设定3个时间段检测保温水箱的水位。
在上午10: 30〜11: 30,如果保温水箱内热水水位还不到40%勺位置，则自动启动热泵加热系统，往保温水箱补充50C的热水，如果水位达到设定值，则热泵系统停止工作。
同样，在中午12: 30〜1: 30,系统自动检测保温水箱70%勺水位，在下午3: 30〜6: 30,系统自动检测保温水箱100%勺水位。
太阳能热能利用技术分析
太阳能热能利用技术分析随着能源消耗和污染问题不断加剧，寻求替代能源成为全球共同关注的问题。
太阳能作为一种清洁且永续的可再生能源备受推崇。
在太阳能的利用中，太阳能热能技术是其中具有广泛实际应用前景的一种技术。
本文将着重探讨太阳能热能利用技术的原理及其应用情况。
太阳能热能利用技术的原理太阳能热能利用技术是将太阳产生的热量转换为可供人类使用的能量。
其原理就是利用太阳光辐射照射到地球上时，会产生热量。
热量转换分为三个步骤：光的吸收、热的传导和储存。
太阳能热能利用技术就是将这三个步骤融合在一起，实现太阳光能直接转换为热能，再通过热能转换为电能或其他能源。
太阳能热能利用技术的分类太阳能热能利用技术可分为两大类：太阳能热集热器和太阳能热发电系统。
其中，太阳能热集热器是太阳能热能利用技术中最简单和常见的形式之一；太阳能热发电系统则用于转化太阳能热量为电力，并有望成为未来清洁能源的最主要来源之一。
太阳能热集热器太阳能热集热器是一种将太阳能转换为热能的器具。
其主要工作原理是利用太阳能热集中器将阳光集中到集热器中心的管路上，并利用其制热的特性将其转换为热能，再通过与热寄存器的衔接，转化为蒸汽或热水等形式的能量。
太阳能热集热器技术优点在于不需要额外的燃料，且低维护成本，缺点为夜晚无法利用。
太阳能热发电系统太阳能热发电系统属于集热和光伏两种技术的结合型产品。
该系统由太阳能集热器、发电器、储能设备和电气控制系统等组成。
太阳能热发电系统的基本原理是，通过太阳能集热器将太阳热量集中，达到高温使水转化为蒸汽，再通过高温、高压的蒸汽驱动涡轮机，使发电机转动并产生电能，最终储存到电池组。
太阳能热发电系统技术优点在于发电成本低、资源充分、使用寿命长、环保性强等。
但其缺点在于需要足够的太阳能供应和占地面积较为宽敞，其技术需要成熟，SM1分靠前的沙漠天气特征为其适应的区域。
太阳能热能利用技术的应用情况太阳能热能利用技术的应用领域逐渐拓宽，主要应用于太阳能温泉、太阳能空调、工业生产的热水供给和暖房设备等领域。
pvt 热泵原理
pvt 热泵原理
PVT热泵是一种基于PVT（光伏-热）技术的热泵系统，能够通过太阳能的利用实现供热和制冷。
它可以说是太阳能热泵系统的一种进化形式，结合了太阳能光伏发电和热泵技术的优势，具有高效、环保、可持续等特点。
PVT热泵的工作原理是通过太阳能光伏板将可见光转化为电能，同时产生热能。
这些太阳能光伏板通常安装在屋顶或阳台上，可以充分吸收阳光，将光能转化为电能。
通过光伏板上的光伏电池，将太阳能转化为直流电能，然后通过逆变器将直流电转化为交流电，以供给家庭的电器设备使用。
而在PVT热泵系统中，光伏板的背面还安装有热交换器，可以将光伏板背面产生的热能传导出来。
这些热能会通过热泵系统中的制冷剂进行吸收和压缩，从而实现供热和制冷的功能。
当需要供热时，制冷剂会吸收外部的热能，并通过压缩的方式将其释放到室内。
而当需要制冷时，制冷剂会吸收室内的热能，并通过压缩的方式将其释放到室外。
PVT热泵系统的优势在于能够同时利用太阳能的光热和光电能，提高能源利用效率。
它不仅可以为家庭提供供热和制冷的需求，还可以通过光伏发电的方式向电网输送多余的电能，实现能源的互联互通。
此外，PVT热泵系统还可以通过储存系统将多余的热能储存起来，以备不时之需。
总的来说，PVT热泵系统是一种集光伏发电和热泵技术于一体的创新能源解决方案。
它能够高效利用太阳能资源，实现供热和制冷的需求，同时也能够向电网输送多余的电能。
这种热泵系统不仅环保可持续，还能够为家庭提供舒适的室内环境。
随着太阳能技术的不断发展和普及，相信PVT热泵系统将会在未来得到更广泛的应用。
太阳能供热采暖技术现状与发展
太阳能供热采暖技术现状与发展摘要：面对中国日益紧张的环境问题，中国逐步加大了新清洁能源的开发和应用。
太阳能水源热泵系统是一种新型高效节能环保系统。
太阳能与热泵联合供暖可以发挥各自的优势，弥补单一供暖形式的不足，提高供暖的稳定性和系统运行性能。
鉴于此，本文对太阳能水源热泵系统的工作原理和具体应用进行了研究，以供参考。
关键词：太阳能水源热泵；工作原理；应用方法1太阳能热泵供暖技术概述太阳能热泵供热技术实际上是太阳能技术与热泵供热技术的有机结合。
通过综合利用太阳能、浅层地能等可再生能源，调节建筑内部温度，智能控制建筑供暖系统。
1.1工作原理太阳能热泵供热技术的工作原理有其独特的亮点，即综合利用太阳能和浅层地能实现全天候供热。
根据太阳能集热器与热泵蒸发器的连接方式，太阳能热泵供暖系统分为直接膨胀式和非直接膨胀式。
直接膨胀式太阳能热泵供暖系统中的太阳能集热器直接与热泵蒸发器连接，而非直接膨胀式太阳能热泵供暖系统通过介质将太阳能集热器与热泵蒸发器连接。
工作原理：太阳能集热器吸收热量，热泵蒸发器从集热器中提取热量并加热以加热或制备热水。
在正常天气条件下，启动太阳能收集器可以收集热能并使用太阳能加热或制备热水。
如果是阴天或下雨天，可以使用浅层地面能源作为太阳能的补充，这也可以确保建筑供暖或热水制备的可持续性。
1.2结构设计太阳能热泵供热系统主要包括三个部分：太阳能供热总成、地能运行转换总成和风机盘管供能总成。
系统采用模块化结构，可扩展性强，灵活性高，维护简单方便，维护不影响正常运行。
1.3工艺流程太阳能热泵供暖系统的整个运行过程采用智能控制技术，自动控制系统的运行基本上不需要人工操作。
在日照较少且无法满足太阳能集热器热能需求的天气条件下，系统自动启动热泵系统，通过地面能源补充太阳能。
在太阳能充足的情况下，自动关闭热泵系统。
通过智能控制装置对整个系统的工艺流程进行控制，节能效果良好。
1.4技术特征太阳能热泵供暖的技术特点包括：① 太阳能集热器结构简单，即使在非常寒冷的地区也可以使用平板集热器。
2016太阳能与热泵互补应用案例分析 (2)
学校太阳能与空气源热泵互补应用案例分析杭州普桑能源科技有限公司袁新毓徐平北京四季沐歌太阳能技术集团有限公司宋利波李帅一、引言在能源危机和环境污染双重压力下，太阳能逐渐成为可再生能源中最引人注目、研究开发最多、应用最为广泛的清洁能源。
在太阳能技术的研究利用中，太阳能热水系统是太阳能利用中最成熟、最具经济性的利用方式，也是目前经济上最具有竞争力的绿色能源技术。
近几年国家和地方政府纷纷出台相应的政策法规，鼓励或规定在建筑中优先使用太阳能热水系统。
而空气源热泵技术也是一种很好的节能型供热技术，是利用少量高品位的电能作为驱动能源，从低温热源空气中高效吸取低品位热能，并将其传输给高温热源，以达到加热的目的。
随着人们对获取生活用热水的要求日趋提高，具有间断性特点的太阳能难以满足全天候供热。
要解决这一问题，热泵技术与太阳能利用相结合无疑是一种好的选择方法。
二、空气源热泵技术热泵技术是基于逆卡诺循环原理实现的,热泵热水机组工作时，蒸发器吸收环境热能，压缩机吸入常温低压介质气体，经过压缩机压缩成为高温高压气体并输送进入冷凝器，高温高压的气体在冷凝器中释放热量来制取热水，并冷凝成低温高压的液体。
后经膨胀阀节流变成低温低压液体进入蒸发器内进行蒸发，低温低压液体在蒸发器中从外界环境吸收热量后蒸发，变成低温低压的气体。
蒸发产生的气体再次被吸入压缩机，开始又一轮同样的工作过程。
这样的循环过程连续不断，周而复始，从而达到不断制热的目的。
空气源热泵工作原理图三、太阳能与空气源热互补热利用技术常规太阳能热水系统易受气候的影响，在阴雨天或春秋季，太阳辐射能热量较少，较难满足热水量的需求，不能全天候使用，也影响了太阳能热水系统的推广应用。
空气源热泵作为节能设备具有独特优势，它可以节省高品位电能，降低化石类能源的消耗，减少环境污染。
空气源热泵是以空气为热源，通过输入少量的高品位能源(电能)来实现低品位热能向高品位热能转移的热泵系统，空气源热泵仅消耗少量的电能可以将数倍低温热能通过压缩机的压缩变为高温热能。
太阳能和地热能联合供热系统设计与优化
太阳能和地热能联合供热系统设计与优化太阳能和地热能是两种可再生能源，正在被广泛应用于供热系统的设计和优化中。
本文旨在探讨太阳能和地热能联合供热系统的设计原理、技术优势以及优化策略，并对其在实际工程中的应用进行分析和总结。
一、太阳能和地热能联合供热系统设计原理太阳能是指通过太阳能电池板将阳光转化为电能或热能的能源，而地热能则是指通过地热泵等设备将地下地热能转化为热能的能源。
太阳能和地热能在提供热能方面具有互补性，可以在不同的季节和气候条件下提供稳定的热能供应。
太阳能和地热能联合供热系统的设计原理包括以下几个方面：1. 太阳能电池板的选择和布置：太阳能电池板的选择应考虑到它的太阳能转换效率、耐用性和成本，合理布置电池板在设计空间范围内以最大化对太阳光的接收。
2. 地热能利用系统的设计：地热能利用系统主要包括地热泵、地下换热器和管道等设备，在设计时需要考虑地下热能的获取方式和传输方式，并合理利用地下热能资源。
3. 热能储存系统的设计：在太阳能和地热能联合供热系统中，热能储存系统具有重要作用。
可以利用水箱或石油气象和热能储存装置等方式储存多余的太阳能和地热能，以备不时之需。
二、太阳能和地热能联合供热系统的技术优势1. 能源可再生性：太阳能和地热能都属于可再生能源，不会对环境造成污染，并且在适当的条件下不受地域和季节的限制。
2. 抗风险性：太阳能和地热能联合供热系统由于利用了两种能源的互补特性，可以提供更加稳定和可靠的热能供应，减少了单一能源系统因自然灾害等原因导致的供热故障风险。
3. 经济性：太阳能和地热能联合供热系统在初期投资上可能会较高，但其后续运行成本较低，且随着技术的不断进步和规模化应用的推广，其经济性还将进一步提高。
三、太阳能和地热能联合供热系统的优化策略太阳能和地热能联合供热系统的优化主要包括以下几个方面：1. 多能源互补配置策略：在系统设计时，需要根据实际情况选择合适的太阳能电池板和地热能利用设备，并合理配置多能源互补模式，以最大化能源的利用效率。
太阳能PVT热泵技术在供热领域的应用分析
太阳能PVT热泵技术在供热领域的应用分析摘要：太阳能PVT热泵技术是一种新型的绿色能源技术，能够将太阳能转化为电能和热能。
本文针对太阳能PVT热泵技术在供热领域的应用展开了分析研究。
文章首先介绍了PVT热泵技术的原理，然后对其在供热领域的系统形式与经济性进行了探讨，分析了该技术的优越性和可行性，并对其在未来的推广和应用进行了展望。
最终，本文得出了太阳能PVT热泵技术具有广阔的市场前景和发展空间，值得进一步研究和推广应用。
关键词：太阳能，PVT，热泵，供热0 引言随着全球经济的快速发展，也带来了诸多能源和环境问题。
传统的化石能源如煤、油和天然气等不仅会导致能源浪费，而且会加剧了全球气候变化问题。
因此，发展可再生能源成为了解决这些问题的一种趋势。
其中，太阳能是最丰富、最普及的可再生能源之一，具有相当大的开发潜力和应用前景。
然而，单独使用太阳能技术，存在能源匹配度低、可靠性差等问题，为了克服这些问题，开发出一种将太阳能和热泵技术相结合的创新技术，可以充分利用PVT实现太阳能光电转换和光热转换，再结合热泵技术，实现发电、供热等多种供能模式，有效提高能源利用效率和可靠性。
1 工作原理介绍1.1PVT组件图1 PVT组件结构图PVT组件主要由玻璃层、EVA层、光伏电池组、TPT和换热板组成，如图1所示。
光伏电池主要采用晶硅材料，可以将太阳光能转化为电能。
换热板可以吸收光伏板上的太阳辐射能和空气中的热量，组件分别通过辐射和对流换热等方式，吸收热能，供给换热板内的载热流体。
1.2系统原理本文探讨的PVT热泵技术如图2所示，该系统不但能够发电，还可以提供热水。
其工作原理如下：载冷剂吸收PVT组件的热量后，进入热泵机组，通过热泵机组的热泵循环，将热量转化成高温、高压的制冷剂，再通过换热器加热水箱中的水，达到制取高温热水的效果，供给供热需求侧。
载冷剂温度降低后，再次进入PVT组件吸热，冷却光伏电池，提升发电效率，也延长了组件的使用寿命。
太阳能热泵系统的类型及分析
１ 太 阳能 热 泵 系统 类 型
太 阳能热 泵系统 根据 太 阳能集 热器 与热泵 的组 合形 式可 以分 为直膨 式 和非直 膨式 。
① 直膨式 直膨 式太 阳能热 泵 系统是将 太 阳能集 热器 作 为
图 １ 直 膨 式 太 阳 能 热 泵 系统
太 阳 器
泵 运行 ； 当太 阳能 辐 射 足够 时 ， 不需 要 开启 热泵 ， 直 接 利用太 阳能 即可满 足 供 暖要求 ； 当外 界条 件位 于 两 者之 间时 ， 热泵 利用 蓄 热水 箱 中 的热水 作 为热 源 进行 工作 ， 即水源 热泵运行 。
２ 太阳能热泵 系统的热力性能分析
ｎ ｎ ｄｉｅ ｔｅ ｐａ ｓｏ ｎ ｅ ｅ — ａ ａｌｌｃ ｎｎ ｃ ｉｎ ｔｐ ． Ｔ ｅ ｔｎ ｏ ｆ ｃｅ ｔｏ ｅｆ ｒ ａ ｃ ｎ ｐ ｏ — ｒ ｃ ｘ ｎ ｉｎ ａ ｄ ｓ ｒ ｓ ｐ ｒ ｌｅ ｏ ｅ ｔ ｙ ｅ ｉ ｏ ｈｅ ｈ ａｉ ｇ ｃ ｅ ｉｎ ｆｐ ｒｏ ｍ ｎ ｅ ａ ｄ ａ — ｉ ｐ ｉａ ｉｎ ｓ ｏ ｅ ｏ ｏ ｒｋ ｎ ｓ ｏ ｏａ ｅ ｔｐ ｍｐ ｓ ｓｅ ｒ ｏ ａ ｅ ｌｃ ｔ ｃ ｐ ｆｆ ｕ ｉ ｄ ｆｓ ｌ ｒｈ ａ ｕ ｙ ｔｍｓ ａ ｅ ｃ ｍｐ ｒ ｄ． Ｔｈ ｃ ｎ ｍｉ ｎ ｎ ｉｏ ｍ ｅ ｔ ｌ ｏ ｅ ｅ ｏ ｏ ｃ ａ ｄ ｅ ｖｒ ｎ ｎ ａ ｅｆｃｅ ｃｅ ｆｓ ｌｒｈｅ ｔｐ ｍ ｐ ｓ ｓｅ ｓａ ｅ ａ ａ ｙ ｅ ｆ ｉ ｎ ｉ ｓｏ ｏ ａ ａ ｕ ｙ ｔｍ ｒ ｎ ｌｚ ｄ． ｉ Ｋ ｅ ｒ ｓ ｌｒ ｈ ａ ｕｍｐ； ｈ ａｉ ｇ； ｙ ｗｏ ｄｓ： ｏａ ｅ ｔｐ ｅ ｔｎ ｈ ａ ｉ ｇ ｃ ｅ ｃ ｅ ｔｏ ｅ ｏ ａ ｃ ｅ ｔｎ ｏ ｆ ｉｎ ｆｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｉ ｆ ｍ
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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太阳能热泵原理及技术分析
热泵技术是一种新型的节能制冷供热技术，长期以来主要应用于建筑物的采暖空调领域。
因热泵制热在节能降耗及环保方面的良好表现，卫生热水供应系统也越来越多的采用热泵设备作为热源。
其中以室外空气为热源的空气源热泵，结构简单，不需要专用机房，安装使用方便，在卫生热水供应方面具有不可替代的优势，除了比较大型的空气源热泵热水系统外，现在已有多个品牌的小型的家用空气源热泵热水器也投放市场。
但空气源热泵的一个主要缺点是供热能力和供热性能系数随着室外气温的降低而降低，所以它的使用受到环境温度的限制，一般适用于最低温度-10℃以上的地区。
将热泵技术与太阳能结合供应生活热水，国内外进行了许多这方面的研究，主要有两种方式，一种是直接以空气源热泵作为太阳能系统的辅助加热设备，另一种是利用太阳能热水为低温热源或将太阳能集热器作为热泵的蒸发器的太阳能热泵系统。
前者以太阳能直接加热为主以空气源热泵为辅，解决太阳能供热的连续性问题，但仍旧无法摆脱环境温度对热泵制热性能的影响；后者完全以太阳能作为热泵热源，大大提高了太阳能的利用效率，但太阳能资源不足时仍需要增加其它辅助热源，并且热泵供热能力受太阳能集热量的限制，规模一般比较小。
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，扩大它的使用区域，结合国内外太阳能热泵研究中的先进经验，我们研制了一种适合于低温环境中工作的太阳能—热泵中央热水系统。
该系统采用一种新型的采用低温太阳能辅助的空气源热泵机组和太阳能集热系统结合，太阳能和热泵互为辅助热源，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。
1.2太阳能辅助加热空气源热泵机组
1.2.1太阳能辅助加热空气源热泵机组工作原理
为使空气源热泵在低温环境中高效、稳定、可靠的运行，国内外众多科研单位和生产企业进行了研发和改进，归纳起来主要有三种方式。
一是依靠外界辅助热源来提高热泵低温制热性能，比如通过电加热提高热泵制热出水温度、采用燃烧器辅助加热室外换热器、在压缩机周围敷设相变蓄热材料以增加低
温条件下制热运行出力等等；二是通过改善制冷剂循环系统来提高热泵的低温制热性能，比如采用双级压缩的空气源热泵，设中间补气回路的空气源热泵等；三是采用变频系统，低温工况下让压缩机高速工作增加工质循环量，同时向压缩机工作腔喷液以防止其过热，从而使热泵机组能够正常运行。
太阳能辅助加热空气源热泵机组是基于上述第一种方式而产生的，如图2所示。
在机组的蒸发器上增加了一辅助换热器。
热泵在低温环境下制热运行时，高于环境温度的太阳能热水流经该辅助换热器，与将进入蒸发器的室外空气进行热量交换提高其温度，从而使制冷剂在相对较高的环境里蒸发吸热，提高了蒸发温度，改善了压缩机的工作状况。
2、太阳能辅助加热空气源热泵机组示意图
1.2.2太阳能辅助加热空气源热泵机组性能特点
与普通的空气源热泵相比较，太阳能辅助加热空气源热泵机组在低温工况下运行具有如下几个明显的特点：
(1)COP显著提高
在同样的环境温度下，太阳能辅助加热使制冷剂系统的蒸发温度得以提高，机组的制热性能系数较普通空气源热泵机组有了明显的提高，热泵制热性能系数随蒸发温度变化情况如
图2所示。
(2)防止蒸发器结霜，减少除霜时间
由于辅助热源的加热作用，提高了进入蒸发器的空气温度，使其结霜的可能性降低，这样就可以防止蒸发器表面结霜，使其保持较高的换热效率，同时，机组的化霜次数和时间也
大大减少，可以节省大量的电能，并保证热泵机组连续不间断的运行。
(3)改善空调压缩机工作环境，延长机组使用寿命
在环境温度较低时，空调压缩机的压缩比急剧升高，压缩机的排气温度常常会超过压缩机允许的工作范围，从而导致压缩机频繁的启停，无法正常工作，长此以往，将会损伤压缩
机的整体性能，减少空调设备的使用寿命。
通过太阳能作为辅助热源提高系统蒸发温度，间
接的改善了压缩机的工作环境，不但解决了压缩机在外界低温环境下不能正常工作的问题，
并且可以使整个热泵机组的使用寿命有效延长。
1.2.3太阳能辅助换热器的设计
辅助换热器位于热泵蒸发器的外侧，作为热泵机组的一个部件与热泵机组同步设计生产，采用和蒸发器同样外型尺寸和材质的翅片管换热器。
辅助换热器的换热面积、空气通过
温升及其与热泵蒸发器的间距应根据太阳能集热器可以提供的辅助热量、太阳能水温、环境温度及热泵机组蒸发温度、排风量等参数进行设计计算。
1.3太阳能集热器
目前在太阳能热水工程中通常采用的太阳能集热器主要有平板型太阳能集热器、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[8]。
对于全年使用的比较大型的太阳能中央热水系统，要求太阳能集热器应具有一定的承压能力，比较高集热效率，比较小的管道阻力，抗冻能力强，易于维护。
在这几种太阳能集热器中，全玻璃真空管集热器虽然热集热效率高，市场占有率大，但因其不能承压运行，容易冻裂，不适宜用在大面积的太阳能热水系统中，绝大部分都被用作家用太阳能热水器的集热部件。
其它四种均为金属吸热体的太阳能集热器，可以承压运行，适用于在大型的太阳能热水工程中应用。
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。