太陽能熱利用技術論文

　　在化石燃料日趨減少的情況下，太陽能已成為人類使用能源的重要組成部分，並不斷得到發展。下面是小編整理的，希望你能從中得到感悟!

　　篇一

　　太陽能熱泵技術分析

　　【摘 要】 文章論述了太陽能熱泵的技術原理和特點以及在提供熱水方面的應用。

　　【關鍵詞】 太陽能 熱泵

　　Abstract ： The paper mainly analyses the solar energy heat pump technology.

　　1.熱泵供熱原理

　　熱泵是一反向使用的製冷機，與製冷機所不同的只是工作的溫度範圍。蒸發器吸熱後，其工質的高溫低壓過熱氣體在壓縮機中經過絕熱壓縮變為高溫高壓的氣體後，經冷凝器定壓冷凝為低溫高壓的液體***放出工質的氣化熱等，與冷凝水進行熱交換，使冷凝水被加熱為熱水供使用者使用***，液態工質再經降壓閥絕熱節流後變為低溫低壓液體，進入蒸發器定壓吸收熱源熱量，並蒸發變為過熱蒸氣完成一個迴圈過程。如此迴圈往復，不斷地將熱源的熱能傳遞給冷凝水。

　　所有型式的熱泵都有蒸發和冷凝兩個溫度水平，採用膨脹閥或毛細管實現製冷劑的降壓節流，只是壓力增加的不同形式，主要有機械壓縮式、熱能壓縮式和蒸氣噴射壓縮式。其中，機械壓縮式熱泵又稱作電動熱泵，目前已經廣泛應用建築採暖和空調，在熱泵市場上佔據了主導地位;熱能壓縮式熱泵包括吸收式和吸附式兩種型式，其中水—溴化鋰吸收式和氨—水吸收式熱水機組已經逐步走上商業化發展的道路，而吸附式熱泵目前尚處於研究和開發階段，還必須克服運轉間歇性以及系統性能和冷重比偏低等問題，才能真正應用於實際。

　　根據熱源形式的不同，熱泵可分為空氣源熱泵、水源熱泵、土壤源熱泵和太陽能熱泵等。國外的文獻通常將地下水熱泵、地表水熱泵與土壤源熱泵統稱為地源熱泵。

　　2.太陽能熱泵技術原理及其特點

　　太陽能熱泵一般是指利用太陽能作為蒸發器熱源的熱泵系統，區別於以太陽能光電或熱能發電驅動的熱泵機組。它把熱泵技術和太陽能熱利用技術有機的結合起來，可同時提高太陽能集熱器效率和熱泵系統性能。集熱器吸收的熱量作為熱泵的低溫熱源，在陰雨天，直膨式太陽能熱泵轉變為空氣源熱泵，非直膨式太陽能熱泵作為加熱系統的輔助熱源。因此，它可全天候工作，提供熱水或熱量。

　　2.1太陽能熱泵的分類

　　根據太陽集熱器與熱泵蒸發器的組合形式，可分為直膨式***direct-expansion soalar assisted heat pump，DX-SAHP***和非直膨式。

　　2.2太陽能熱泵的技術特點

　　太陽能熱泵將太陽能利用技術與熱泵技術有機結合起來，具有以下幾個方面的技術特點：

　　2.2.1同傳統的太陽能直接供熱系統相比，太陽能熱泵的最大優點是可以採用結構簡易的集熱器，集熱成本非常低。在直膨式系統中，太陽集熱器的工作溫度與熱泵蒸發溫度保持一致，且與室外溫度接近，而非直膨式系統中，太陽能集熱環路往往作為蒸發器的低溫熱源，集熱介質溫度通常為20℃～30℃，因此集熱器的散熱損失非常小，集熱器效率也相應提高。有研究表明，在非寒冷地區即使採用結構簡單、廉價的普通平板集熱器，集熱器效率也高達60%～80%，甚至採用無蓋板、無保溫的裸板集熱器也是可以的。

　　2.2.2由於太陽能具有低密度、間歇性和不穩定性等缺點，常規的太陽能供熱系統往往需要採用較大的集熱和蓄熱裝置，並且配備相應的輔助熱源，這不僅造成系統初投資較高，而且較大面積的集熱器也難於佈置。太陽能熱泵基於熱泵的節能性和集熱器的高效性，在相同熱負荷條件下，太陽能熱泵所需的集熱器面積和蓄熱器容積等都要比常規系統小得多，使得系統結構更緊湊，佈置更靈活。

　　2.2.3在太陽輻射條件良好的情況下，太陽能熱泵往往可以獲得比空氣源熱泵更高的蒸發溫度，因而具有更高的供熱效能係數***COP可達到4以上***，而且供熱效能受室外氣溫下降的影響較小。

　　2.2.4由於太陽能無處不在、取之不盡，因此太陽能熱泵的應用範圍非常廣泛，不受當地水源條件和地質條件的限制，而且對自然生存環境幾乎不造成影響。

　　2.2.5太陽能熱泵同其它型別的熱泵一樣也具有“一機多用”的優點，即冬季可供暖，夏季可製冷，全年可提供生活熱水。由於太陽能熱泵系統中設有蓄熱裝置，因此夏季可利用夜間谷時電力進行蓄冷執行，以供白天供冷之用，不僅執行費用便宜，而且有助於電力錯峰。

　　2.2.6考慮到製冷劑的充注量和洩漏問題，直膨式太陽能熱泵一般適用於小型供熱系統，如戶用熱水器和供熱空調系統。其特點是集熱面積小、系統緊湊、集熱效率和熱泵效能高、適應性好、自動控制程度高等尤其是應用於生產熱水，具有高效節能、安裝方便、全天候等優點，其造價與空氣源熱泵熱水器相當，效能更優越。

　　2.2.7非直膨式系統具有形式多樣、佈置靈活、應用範圍廣等優點，適合於集中供熱、空調和供熱水系統。易於與建築一體化。

　　3.太陽能熱泵的應用

　　近年來，隨著太陽能事業的發展和建築節能的要求，隨著城市的發展和人民生活水平的提高，“太陽能與建築一體化”和“全天候供熱”已成為我國太陽能熱利用的重要議題。“太陽能與建築一體化”就是把太陽能產品作為建築部件安裝，使其有機結合起來，符合建築美學要求，並儘可能地利用太陽能等新能源和可再生能源替代常規能源以減少建築能耗對常規能源的依賴，降低建築能耗佔我國總能耗的比例，並提高常規能源利用率。由於太陽能熱泵具有集熱效率高、供熱效能係數高、形式多樣、佈置靈活、一機多用、應用範圍廣等優點，能較好地滿足“太陽能與建築一體化”的要求。由於太陽能具有低密度、間歇性和不穩定性等缺點，常規的太陽能供熱系統很難滿足“全天候”的要求，為滿足“全天候”的要求，常規方法是採用電加熱或燃氣加熱為輔助熱源，但容易引發安全問題，且消耗了大量優質能源，而採用太陽能供熱系統就能較好地解決“全天候”的問題。目前，我國太陽能熱泵主要應在公共建築物上，例如，北京奧運村和奧運場館的生活熱水和加熱的能量都採用太陽能熱泵供熱系統。

　　4.太陽能熱泵技術存在的問題

　　我國太陽能熱泵的發展和應用還存在著一些問題：

　　4.1投資經濟性。能源結構和燃料價格直接影響太陽能熱泵的經濟性，例如，我國西部地區以煤炭為主的能源結構以及較低的燃料價格必將影響太陽能熱泵的市場競爭力。同時，太陽能熱泵系統初投資偏高也是影響其經濟性的重要因素之一。

　　4.2效能可*性。各種型別的太陽能熱泵效能有待提高，要使部件之間的匹配關係達到投資執行最佳效益，要將系統設計與建築設計結合起來，既要考慮系統性能又要考慮建築美觀，要實行智慧化控制，這需要各個專業、各個領域的人共同努力、相互配合。

　　4.3公眾對這一技術缺乏足夠的瞭解和認識。目前，在我國制約太陽能熱泵應用的主要障礙是系統初投資較高以及政府、建築設計人員和公眾對這一技術缺乏足夠的瞭解和認識。通過政府部門、科研機構和工程技術人員的共同努力，借鑑國外的成功經驗，我國太陽能熱泵將得到較快的推廣和發展。

　　小結

　　太陽能是地球上一切能的主要來源，是無窮無盡無公害的潔淨能源，也是21世紀人類最有希望的能源。我國地域遼闊，年日照時間大於2000h的地區約佔全國國土面積的2/3，處於利用太陽能較有利的區域內。太陽能熱泵技術是太陽能熱利用技術和熱泵技術有機的結合，具有集熱效率高、供熱效能係數高、形式多樣、佈置靈活、一機多用、應用範圍廣等優點。

　　***作者單位：華鶴集團有限公司***

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