太阳能热泵技术在暖通空调中的应用与发展探讨

焦君星

（天津市 300000）

从目前情况看，我国人口众多，对能源的需求很大，造成了能源的大量消耗。高楼大厦的建立少不了木材、电能等能源的消耗，而在建筑能源的消耗中，暖通空调能源的消耗占了大半部分，除此之外，人们对于生活质量水平的追求也越来越高，洗澡清洁造成水源和电能的大量消耗。地球上的资源在持续减少，尤其是不可再生资源，例如石油，煤炭等呈现枯竭的趋势，不利于可持续发展。在太阳能被科学家发现后，缓解了资源枯竭的问题，改善了能源消耗的问题。

1 太阳能热利用技术

我国作为太阳能大国，在利用太阳能这一问题上应用的淋漓尽致，主要应用于空调，采暖和热水三个方向。作为将太阳能转化为热能的关键，集热器是太阳能工程中的重要组成部分，一般情况下集热器常被采用的种类有平板型太阳集热器，还有直流式真空管形式的集热器，全玻璃真空形式的集热器等，都有其自身的特性，根据不同的特征被应用在不同的设备中，比如说平板型集热器特别适用于小型的热水系统中，它的特征则是热度偏低。

1.1 太阳能空调

根据太阳能转化成热能的原理，制作出了五种不同形式的空调主要包括吸收形式的空调、除湿形式的空调、蒸汽喷射形式的空调、蒸汽压缩式形式的空调、吸附式形式的空调。而依据转化能源力度最大，效果最好，吸收式太阳能被广发使用，研发技术也相对纯熟。

1.2 太阳能采暖和太阳能热水工程

根据太阳能的工作原理，将太阳能的采暖系统和热水系统合并在一起组成性能较高的太阳能系统，这种高性能的系统，依靠太阳能及辅助能源设施来为采暖负荷以及生活热水负荷提供所需热量，确保居民在生活用水洗澡时，水温达标。但在利用太阳能时有一个限制条件，阳光，要有足够的太阳光直射如太阳集热器中为其提供设备运行的热量，太阳光不足，就需要气、电、木材等能源辅助，太阳能不足，不够设备运行的热量，参考国外科学家们曾对太阳能热泵技术在暖通空调中的应用研究表明，太阳集热器提供采暖热量的储存能源方式和太阳集热器与辅助加热器等在供暖系统中的关系进行归类，方便研究与利用。

利用太阳能储存日常生活热水，需要对辅助加热器进行连接，连接到供暖系统中供给足够的热量，而加热锅的底板则成为了辅助供暖的储存器。进行热量传递时，室内的温度符合设定的温度，这时就可以关掉解热器管路的循环泵，如不符合室内设定的温度，就需关掉采暖的循环泵。由此可知，夏季是最利于储存太阳能的季节，可根据这个来制造出符合这个特点的集热器，长时间储存能源。

2 热泵技术

从目前的发展情况来看，我国在热泵技术有很深的研究和考察，达到了节约能源和保护环境的目的，顺应了时代的可持续发展，是一种很全能的制热装置。值得注意的是空气源热泵有安装快捷方便的优点，但也有热力受到室内外温差较大的影响，会随着季节温度的变化随之变化。

水源热泵和土壤源热泵两者称之为地源热泵系统，在冬季，从大地汲取热量，夏季从大地汲取冷量，再由热泵机组向建筑物提供冷热实现节能，而我国现在情况，对于土壤源热泵还在进行研究，通过进行地下埋管试验，才测量出传热数据等相关信息，为之后系统设计和运行积累一些实际考量经验结果。

3 太阳能热泵系统

而太阳能热泵的主要原理也是采用太阳能为主要来源进行太阳能集体的供给和热泵蒸发的组合方式一个完整系统，而也主要分成两种主要形式，首先在非直膨式系统中，太阳能热泵的供热原理是与太阳能集中供给原理呈现出反比的关系，在系统运转的过程中通过集热供给技术为主要方向，完成对太阳能的吸收，并将蒸发器过程中所产生的热量传送给制冷系统，在或者用另一种传播媒介空气或者水为供给预热能量，第二在直膨式系统中，就是另一种的逆向思维的转换，而是将太阳能集中供给和热泵蒸发器为一体，而不是独立分离，也节省了在非直膨式系统中，所需要换热的设备。

3.1 非直接膨胀式太阳能热泵

在太阳能的连接结构上，非直膨式系统也分为三种形式。并联式系统是由传统的太阳能集热器和空气源热泵为主要组成部分，各自独立，而又互相补充密不可分，而热泵系统的主要热源体是一般存在于我们身边周围的大气。混合连接系统又叫做双热源系统，而它的系统也主要分为两个蒸发器，一个是大气热源，第二个就是被太阳能加热的热源。

3.2 太阳能-空气源热泵系统

而在我国中小型生产空调企业中，有一半的热源组成装置是使用空气源组合，冬季时，由于室内外温差大，出现结霜现象，制热不足问题，可采用电辅助加热系统，来去除结霜问题，而在之后的冬季或者过度季节，采用热泵复合技术进行发热，这也是以太阳能为热源，大大提升了热能品质，而混合式系统相对来说就较比前者复杂，但在其运行的方式和控制的方法也更加的多样性，也会在电能、太阳能中凸显出自身最大的优势。

4 国内对太阳能热泵的研究

目前国内对太阳能热泵的研究上，还没有达到国外的先进水平技术，在国内顶尖大学中，都先后对于太阳能热泵进行深刻的探究和理论学术研究，也在一定的知识领域上获得专业的成果，周小波说过，太阳能热泵热水系统，太阳能不是主要的热源，而是和气源热泵互为补充，这一成果也大大改善了空气源热泵在低温状态下的性能提高，从而也拓展了本身的使用能力，并且太阳能的利用率有了显著的升高，解决了由于阴雨天气和冬季换季情况下，太阳能转化资源不足的情况，做到了24h供给，而此系统也设计一款太阳能辅助加热空气源热泵机组。

在秋冬来临之际，环境昼夜温差大，周围的温度低于热泵运行的温度时候，热泵机组的制热效率也会随之下降，会出现结霜现象，同时，当周围温度高于热泵云顶温度的时候，用过加热空气，转换热水的使用率也得到提升，也是为了减少蒸发器结霜，从而减少了热泵机的损耗电能。

5 讨论

就现如今我国冷热源，主要大部分为煤炭，燃气等大量常用能源，很少使用天阳能等清洁能源，在冷热源转换结构的快速改变，也有很多专业人士做出了大量的调研和探讨，也通过一些实例让人们更加了解，太阳能热泵给人们日常所带来的便利性和优越性。

（1）热泵技术现如今在我国普遍起来，也得到部分地区的广泛运用，在采用太阳能复合技术的同时，也让冷热源优化性能，从而减少了建筑能耗，使整体系统COP得到大幅度的提高，而是太阳能系统所需要运行的费用也相对减少，也减少了整体系统的投入，具有良好的技术发展前景。

（2）太阳能热源和热泵热源两者之间，能量蓄积和利用的效率上，没有化石能源所带来的性能更有效，也会因为室外温度、环境、天气和技术上面的因素影响。

6 结论

综上所述，在我国目前技术来看，太阳能和热泵技术也得到了较为广泛的应用，也非常具有未来发展实力，而针对低能源、余热热泵技术和太阳能技术三者之间，相互结合补充的关系，也会为我国将来建筑能耗和采暖空调能耗问题上，具有深远的影响。