太阳能热泵系统概述

　　太 阳 能 热 泵 系 统

　　李 锐 &，张建国 &，俞 坚 &！ 王志峰 “！ 高瑞恒 &

　　（&’北京工业大学 环境能源学院，北京 &（（（”“；”）中国科学院 工程热物理所，北京 &（（（*（）

　　摘 要：太阳能与热泵相结合的技术是新能源利用技术发展的一个重要方面。文章介绍了太阳能热泵的基本知识，并结合所做的相关试验分析了太阳能和热泵相结合应用的特点。

　　关键词：太阳能+ 热泵+ 热水器+

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　　！ 太阳能热泵的发展背景

　　随着世界能源消费量的大幅度增长！人们把能源利用的重点转移到可再生能源的开发和利用上来。太阳能以其取之不尽、廉价、安全、无需运输、清洁无污染等特点受到人们的重视，光热、光电、光化学等太阳能利用技术已迅速地发展起来。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：！在

　　太阳辐照时间少的国家和地区，其应用受到很大限制；”白天集热板板面温度的上升会导致集热效率下降；#在夜间或阴雨天没有足够的太阳辐射时，无法实现 “# $ 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；$加热周期较长；%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；

　　&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。

　　为克服太阳能利用中的上述问题，人们不断探索各种新的更高效的能源利用技术，热泵技术在此过程中受到了相当的重视。热泵是通过消耗一定量的外功把热能从低温热源输送到

　　高温热源的设备。根据热源不同，可分为水源、地源、气源等形式的热泵；根据原理不同，又可分为吸收 % 吸附式、蒸汽喷射式、蒸汽压缩式等形式的热泵。蒸汽压缩式热泵因其结构简单，工作可靠，效率较高而被广泛采用，其工作原理如图 & 所示。

　　图 ！ 蒸汽压缩式热泵原理示意图

　　&2低温热源；”2蒸发器；42节流装置；#2高温

　　热源； .2冷凝器；02压缩机

　　蒸汽压缩式热泵在实际应用中也遇到了一定的问题，最为突出的就是当冬天的大气温度很低时，热泵系统的效率比较低。针对此问题一些研究者提出：既然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。