探究空气源热泵与太阳能耦合采暖系统的应用技术

李晓 蒋登辉 胡志鹏

山东省产品质量检验研究院 山东济南 250102

1 空气源热泵与太阳能耦合采暖系统简介

随着社会经济的进步和科学技术的发展，人们的生活质量得到了迅速的提升，但同时人们所消耗的能源数量也随之增加。当前我国所应用的能源多为一次性能源，在应用的过程中会产生大量的污染物，目前对于太阳能和风能等清洁能源的应用率较低。根据相关的数据调查统计，我国的北方地区在采暖的过程中所消耗的能源占据了建筑中耗能的百分之三十五以上。提升采暖效率以及降低能耗，并且重视对清洁能源的应用，是未来建筑低能耗发展的主要趋势。当前我国城镇采暖主要采用的是集中供热，辖区范围运用热电厂的热水或者蒸汽通过加压泵来流经供热管网最终达到小区中的换热站，接着通过二次循环泵来流向用户端的换热器。集中采暖需要的投资较大且有着较高的运行费用，不管人们是否需要都必须进行全天候的采暖，这样的采暖方式实际上并不适用于农村地区，因为布置管网需要花费较高的成本，对于这种情况可以采用分布式热源来达到农村采暖的要求。当前我国北方的农村地区主要采用火炕或者散煤来进行采暖，除了能源利用率较低之外，也会排放出较多的污染物，对生态环境造成了严重的破坏。为了能够避免空气污染，我国采用了多种措施，空气源热泵属于效率很高的采暖技术，能够减少能源的消耗并控制污染物的产生，一度成为了清洁采暖的首选技术。空气源热泵消耗一吨煤产生的热量等同于四吨散煤产生的热量，并且不会造成环境污染，有着十分完善的污染处理技术。同时，太阳能处于清洁性可再生能源，通过将空气源热泵与太阳能进行结合，组成为空气热源泵太阳能耦合采暖系统，能够有效的提升热泵蒸发温度，从而提升系统的整体制热性能。

2 空气源热泵与太阳能耦合采暖系统的应用原理

低压气态冷媒通过压缩设备的压缩后变成为高温气体，其沸点会随着压力的提升而提升，然后进入到冷凝设备当中进行液化处理，在释放出热量后变成为液体。在放入到蒸发设备之前需要通过膨胀阀来降低其压力，冷媒在获得压力的降低后再进入到蒸发设备中进行蒸发，通过对热量的吸收来转变成为低压气体，然后再次进入到压缩设备中，从而形成了冷媒循环系统。空气源热泵与太阳能耦合采暖系统主要通过太阳能在作为能源，从而提升系统对热能的应用效率，具体可以将其分为间接和直接膨胀系统。对于直接膨胀系统而言，实际上是在传统热泵的蒸发装置中加入了回路，太阳能耦合集热装置是其中的重要组成部分，相比于传统集热装置而言，该系统的集热装置内部所使用的是液态制冷剂，其在集热装置中对于太阳能进行吸收，从而变为气态，通过压缩装置和冷凝装置来变为热泵循环。当阳光充足时集热装置中的热量为主，当阳光较弱时则将热泵中的蒸发装置作为主要的吸热装置。相比于直接膨胀式的系统来说，间接膨胀式系统主要采用的是太阳能集热装置来保持热水箱能量，这里将空气源热泵作为辅助，仅仅会在太阳能不足的情况下才会使用。总的来说，直接膨胀式的热泵效率与集热装置本身的性能有着直接的关系。太阳能热泵是以热泵系统的节能性和高效性为基础，使得太阳能技术能够更好的结合热泵技术，从而提升两者的系统性能。相比于传统太阳能供热系统而言，该系统的主要优势在于可利用廉价低温集热装置，在同样的热负荷条件下，太阳能耦合采暖系统所需的装置容积要更小，且系统结构更加的灵活。

3 空气源热泵与太阳能耦合采暖系统的应用实例分析

当前，空气源热泵与太阳能耦合采暖系统已经在北京、青岛、重庆、长沙等地区的房屋建筑中进行了测试，通过测试发现，在我国的华北地区北部采暖的平均室内温度能够保持在十八摄氏度以上，基本上达到了建筑节能设计效果，使用空气源热泵与太阳能耦合采暖系统的平均运行费用为每平米十六元左右，要低于其他种类的采暖方式。例如北京某小区的项目测试中，建筑面积为八十平方米，采暖时间按照一百二十五天来算，采暖耗电低于两千度，采暖季度的电费消耗为每平米十五元，这要比同期的壁挂炉散热装置采暖费用更低。除了应用在采暖方面之外，这项技术也可以被应用到食品加工当中，例如某公司运用这项技术建立了一套枸杞干燥系统，实现了百分之七十五的节能和百分之百的减排。通过应用这项技术，不但缩短的脱水干燥的时间，同时也提升了果实商品率，切实提升了食品加工的自动化程度。通过应用这项技术，在提升建筑美感的同时也减少了管道材料的消耗，并降低了热量的损失，通过空气源热本与太阳能耦合采暖系统的应用，能够实现精确的温度湿度控制，大幅度的降低了加工的成本。空气源热泵与太阳能耦合采暖系统通过两种装置的互补不但是实现了节能减排，同时也为采暖稳定提供了保障，有利于清洁采暖政策的进一步推动。

4 结语

总而言之，空气源热泵属于效率更高且具备节能效果的分布采暖系统，而太阳能具备了清洁性和可再生性特征，有着十分丰富的储备量。通过将这两者进行结合不但能够实现节能减排，同时也增加了可再生能源的利用效率，除此之外也能够保证采暖稳定，是小型主动采暖的重要发展趋势。另外一方面，通过应用这项技术，能够大幅度的降低运行成本，从而增加人们的应用热情，使得清洁采暖政策能够得到更好的推行和实施。