太阳能热泵技术在暖通空调中应用与发展探讨

周珂珂

摘要：随着经济的发展和人们生活水平的提高，人们对生活环境中的舒适程度越来越重视，各种建筑物中已经逐渐离不开暖通空调。暖通空调的应用和普及极大提高了人们的生活质量，但是所消耗的能源也非常多，大量数据表明，暖通空调所使用的能源占建筑物能源消耗总量的一半以上。基于目前我国资源能源短缺和国家大力倡导可持续发展的现状，暖通空调领域应该采用更加节能的太阳能热泵技术来有效降低能耗，而选择资源丰富并且能与环境实现统一的新能源是降低暖通空调能耗的有效途径。

关键词：太阳能热泵技术；暖通空调；应用；发展

1太阳能热泵系统的分类

太阳能热泵系统由太阳能集热器、热泵机组、蓄热水箱、供暖供水装置、控制装置等设备有机组合而成。根据热泵蒸发器与太阳能集热器的组合形式可分为直膨式和非直膨式两大类，在直膨式系统中太阳能集热器和蒸发器合二为一；在非直膨式系统中太阳能集热器和热泵蒸发器相对独立工作，而非直膨式又可分为串联、并联和混联三种方式。以提供热水为目的四种太阳能热泵系统的示意图如图1-图4所示。

图1所示为直膨式系统，制冷剂在集热/蒸发器中接受太阳辐射吸热而蒸发，之后制冷剂进入压缩机被压缩，然后进入冷凝器释放热量加热水箱中的水后回到集热/蒸发器形成循环。直膨式结构可提高热泵和集热器的性能，其结构简洁部件少，但其制冷剂管路较长流动阻力大，无阳光时为空气源热泵运行方式，当前对直膨式系统的研究集中在集热/蒸发器和系统容量匹配方面。

图2所示为串联式系统，将太阳能加热后的热水作为热泵蒸发器的低温热源，再经热泵提升热量品质后通过冷凝器释放出来加以利用。串联式系统的本质为水源热泵，其COP较高，但其受天气条件影响较大，无阳光时需使用辅助热源。

图3所示为并联式系统，太阳能与热泵可相互独立工作，互为补充，两者既可单独运行，也可一起联合运行。太阳辐射充足时太阳能可单独运行；太阳辐射不足时，热泵运行或两者一起联合运行。并联式系统组成较为简洁，运行方式灵活，对原有的太阳能和热泵装置无需做很大改动即可组合使用，系统稳定性较高。

图4所示为混联式系统，其中热泵设置了两个蒸发器，一为水源，一为空气源。混联式系统既可以串联方式运行——以太阳能提供的热水作为热泵蒸发器的低温热源；也可以并联方式——太阳能和热泵既可分别单独运行也可联合运行，热泵以空气源方式运行。具体运行方式取决于太阳辐射强度和环境温度。

2暖通空调太阳能热泵技术应用优势

（1）提升了可再生能源利用效率。在当前建筑行业的发展中，各类可再生能源的应用己成为了较重要的着眼点，结合可再生能源的利用，从太阳能源入手进行有效设计成为了比较重要的一方面。热泵技术的运用正是针对太阳能能源进行充分运用，最终确保其能替代建筑物中原有的不可再生能源消耗，达到了较为理想的节能效果，满足现阶段社会发展的基本需求，成为研究探索的重要方向之一。（2）环境效益较为突出。结合建筑工程项目中太阳能热泵技术手段的应用，其在环境保护方面同样也表现出较为理想的积极效益。在环境保护方面的体现主要因为太阳能热泵技术的运用不会对各外界环境及建筑物室内环境产生破坏和影响。太阳能热泵技术的运用不会对地下水产生污染，也不存在煤炭等化石燃料应用的排烟污染，可充分提升其整体环境保护效果，满足社会发展基本需求。（3）经济效益较为突出。在太阳能热泵技术手段应用于建筑暖通空调项目的实践中，其还表现出了较为明显的经济效益，这种经济效益主要指该类技术手段的运用能够实现运行效率的提升，相对于传统空调系统，其运行效率一般会高出40%左右，整体资金节约优势较明显。此外，针对这种太阳能热泵技术的具体落实运用，其体现出较为明显的一机两用效果，无论是对于供暖还是供冷，其均可借助于一套系统来完成，在投资方面实现了节约，也具备着理想的经济性优势。虽然太阳能热泵技术手段的应用在实际操作过程中确实能够表现出较为理想的作用价值，但是该项技术手段在我国的运用并不是特别广泛，在一些细节方面同样也存在难题需要克服，须进一步加强研宄力度，充分提升暖通空调太阳能热泵技术应用价值。

3太阳能热泵技术在暖通空调中的应用与发展

3.1对太阳能技术应用加快节能目标的实现

3.1.1太阳能主动式采暖与被动式采暖的实现

太阳能在采暖方面的作用需要借助集热器完成，最终将处于分散状态的太阳能转化成热水，再转至发热末端，此时，建筑工程的采暖系统形成，也就是太阳能采暖系统。被动式与主动式是太阳能采暖的主要模式。在主动式中，应用电能，使得加热书能够在管道中进行循环，供热目标实现。在整个过程中，采暖的设备主要包括风机、水泵以及散热器等。在被动式太阳能采暖系统中，不再局限于辅助性能源的配合，只需要对建筑位置、相关构件等進行合理布局与处理，节能效果突出。具体讲当太阳能在玻璃作用下实现透射，而后照射在墙体的黑色吸热表面，促使墙表温度得以升高，完成蓄热功能。如果需要进行供热行为，那么墙体与玻璃之间的热空气就会随即进入房间，在经过通风口之后，进入玻璃与墙体之间的冷空气也会被夹层加热，满足自然供热循环的目的。

3.1.2太阳能热水器能够为生活提供更大的便利

在当前生活中，太阳能热水器具有十分广泛的推广度，利用太阳光，实现对水温的有效加热。太阳能热水器多数采用真空管式，节能作用突出，安全性较高。在真空集热管的支撑下，强化太阳能向热能的转化，发挥热水上浮与冷水下沉的原理，加快水源微循环的实现，达到热量要求。

3.1.3太阳能空调的应用提升了暖通空调在节能性与绿色性方面的效能

鉴于太阳能光热转化的基本原理，太阳能空调得到应用。这种空调能够有效达到制冷的目的。在太阳能集热器的支持喜爱，制冷机获取供热媒水。一般情况下，其温度越高，越能够满足制冷机的指标，效果越强。另外太阳能空调制热方面的作用也很突出，能够将太阳能与生物质燃料进行联合使用，强化超导太阳能集热功能的实现，强化对太阳能辐射能的有效吸收。借助超导液将复合超导能力存储在转换器，通过中央控温系统进行有效调控，达到自动供暖循环的功效，供暖目标实现。这种模式的供暖更具绿色性与节能性。

3.2热泵技术在暖通空调中的应用更显暖通空调设计的科学性

3.2.1水源热泵的能源为水体，强化热量在高低温位置的有效传递

水源热泵能够有效满足供热与制冷的需求。对于制冷，通过高品位能源的输入，促使低温热能转移至高温位置。在这一过程中，水体发挥热泵供暖与空调制冷的能源作用。

3.2.2借助地热资源，满足暖通空调制冷与供热的目的

地源热泵主要应用了浅层地热资源，通常包含土壤、水分等。具体讲，地源热泵也要先进性高品位能源的输入，促使低温位置热能向高品位热能转移。在冬季，地源热泵将地能中的热量提取出来，待温度升高之后，将其传递至建筑内部，达到采暖的目的。在夏季地源热泵会将热量释放至地能中，制冷效果形成，达到真正意义的节能与环保。

4结语：

综上所述，无论是太阳能技术还是热泵技术，通过在暖通空调中的应用，都有效的提高了制冷、供热的效果，减少了能源的消耗，同时，做到了节能环保，有利于环境的发展，对暖通空调的发展和整个建筑行业的发展具有重要作用。

参考文献：

[1]高铭.太阳能热泵供热技术研究与应用[J].江西建材，2017.

[2]林辩启，罗会龙，王浩，田盼雨.热泵辅助供热太阳能热水系统运行模式对比分析[J].制冷与空调（四川），2015.