太阳能热泵空调文献综述

毕业设计(论文)文献综述

课题名称:3Kw直膨式太阳能热泵空调设计学院: 机电工程学院

专业: 建筑环境与设备工程年级: 2009级1班

指导教师:

学生姓名:

学号: 5 4 0 9 0 2 0 4 0 1 5 2

2013年3月5日星期二

目录

1关键词 (3)

2前言 (3)

3发展状况 (4)

4目前我国的研究现状 (5)

5国内市场发展及前景 (6)

6系统工作原理 (8)

7小结 (9)

1关键词

太阳能、直膨式热泵、空调市场、节能、环保

2前言

随着面积超过100㎡的住宅和别墅的出现，以及人们对空调房间内空气品质的要求越来越高，研究开发一种经济效益和环保效益均优的户式中央空调系统（有的称家用中央空调）已经迫在眉睫。

同时，研究开发和利用新能源，已经成为世界各国能源研究与开发的共同战略目标。20世纪70年代能源危机以来，太阳能作为可利用的新能源，逐步成为国内外研究的重点。

最近研究表明,到2050年，核能将占第一位，太阳能占第二位；21世纪末，太阳能将取代核能占第一位。太阳能以其取之不尽、安全、无需运输、清洁无污染等特点受到人们的重视。由于太阳能受季节和天气影响较大、热流密度低，导致各种形式的太阳能直接热利用系统在应用上都受到一定的限制。

随着生活水平的提高，热用户对于供热的要求也越来越高，太阳能利用的一些局限性日益显现出来：

（1）在太阳辐照时间少的国家和和地区，其应用受到很大限制；

（2）白天集热板板面温度的上升会导致集热效率下降；

（3）在夜间或阴雨天没有足够的太阳辐射时，无法实现24h的连续供热，如采用辅助加热方式，势必又要消

耗大量的其它能源；

（4）加热周期较长；

（5）传统的太阳集热器与建筑不易结合，在一定程度上影响了建筑的美观；

（6）常规的太阳热水器需要在房顶设水箱，在夜间气温较低时，储水箱和集热器向外界散热造成大量的热量损

失。

为了克服太阳能利用中的上述问题，人们又提出了采用太阳

能加热系统作为蒸汽压缩式热泵系统的热源。蒸汽压缩式热泵在实际应用中最大的问题是当冬天的大气温度很低时，热泵系统的效率比较低。而太阳能热利用系统中的集热器在低温时集热效率较高，而热泵系统在其蒸发温度较高时系统效率较高，那么可以考虑采用太阳能加热系统来作为热泵系统的热源。这样既克服了太阳能加热系统的问题又解决了热泵系统冬季效率低的问题。太阳能热泵系统由于利用太阳能具有节能环保的作用而得到快速

的发展。

利用空气源热泵和太阳能进行住宅采暖、空调与制取生活热水，对于建筑节能和可再生能源利用以及污染物的减排有着重要意义。

3发展状况

目前我国太阳能的热利用主要集中在被动式太阳房采暖和

热水器提供家用热水上，而主动式太阳能供热系统的开发的利用相对落后。热泵技术是一种很好的节能型空调制冷供热技术，是利用少量高品位的电能作为驱动能源，从低温热源高效吸取低品位热能，并将其传输给高温热源，以达到泵热的目的，从而转能质系数低的能源为能质系数高的能源，即提高能量品位的技术。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。

太阳能热泵一般是指利用太阳能作为蒸发器热源的热泵系统，区别于以太阳能光电或热能发电驱动的热泵机组。它把热泵技术和太阳能热利用技术有机的结合起来，可同时提高太阳能集热器效率和热泵系统性能。集热器吸收的热量作为热泵的低温热源，在阴雨天，直膨式太阳能热泵转变为空气源热泵，非直膨式太阳能热泵作为加热系统的辅助热源。因此，它可全天候工作，提供热水或热量。

早在20世纪50年代初，太阳能热利用的先驱者Jodan和Therkeld就指出了太阳能热泵的优越性，即可同时提高太阳能集热器效率和热泵系统性能。随后，日本、美国、瑞典、澳大利亚等发达国家纷纷投入了大量的人力、物力对太阳能热泵进行深入的研究与开发，在各地实施了多项太阳能热泵示范工程，例如宾

馆、住宅、学校、医院、图书馆以及游泳馆等，取得了一定的经济效益和良好的社会效益。在能源和环境问题日益严峻的今天，太阳能热泵因其具有显著的节能性和环境友好性，得到了越来越广泛的关注。近年来，土耳其、印度尼西亚等发展中国家也对太阳能热泵进行了大量的研究。在产业化发展方面，美国SolarKing 系列太阳能热泵供热设备以及澳大利亚的Quantum系列太阳能热泵热水器等就是比较典型的产品范例。

4目前我国的研究现状

我国对太阳能热泵的研究起步较晚，有关文献和报道均在十几年内。天津大学、东南大学、青岛建筑工程学院、上海交通大学等先后对太阳能热泵进行了实验及理论研究，取得了一定的成果。天津大学对串联式太阳能热泵供热水系统进行的实验研究和理论分析表明，该系统可以一年四季运行，向用户提供50℃生活热水，COP达到2.64～2.85（冬天），2.61～3.5（夏天）。青岛建筑工程学院对串联式太阳能热泵供暖系统进行了实验研究，该系统具有多功能调节能力，冬季热泵供暖时热泵机组工作稳定，COP平均值达到2.71，具有明显的节能效果。上海交通大学对直膨式太阳能热泵热水器进行了试验研究，该热水器可全天候提供45～50℃生活热水150L，每天耗电量约为1kW•h（夏）～2kW•h （冬），其分体式结构尤其适合于高层或多层建筑，此外，这种热水器在阴雨天可以照常工作，其工作形式转变为空气源热泵。

我国太阳能的热利用主要集中在被动式太阳房采暖和热水

器提供家用热水上，而主动式太阳能供热系统的开发的利用相对落后。热泵技术是一种很好的节能型空调制冷供热技术，是利用少量高品位的电能作为驱动能源，从低温热源高效吸取低品位热能，并将其传输给高温热源，以达到泵热的目的，从而转能质系数低的能源为能质系数高的能源，即提高能量品位的技术。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。