【中國制冷網(wǎng)】：熱泵技術(shù)是一種新型的節能制冷供熱技術(shù)，長(cháng)期以來(lái)主要應用于建筑物的采暖空調領(lǐng)域。因熱泵制熱在節能降耗及環(huán)保方面的良好表現，衛生熱水供應系統也越來(lái)越多的采用熱泵設備作為熱源。其中以室外空氣為熱源的空氣源熱泵，結構簡(jiǎn)單，不需要專(zhuān)用機房，安裝使用方便，在衛生熱水供應方面具有不可替代的優(yōu)勢，除了比較大型的空氣源熱泵熱水系統外，現在已有多個(gè)品牌的小型的家用空氣源熱泵熱水器也投放市場(chǎng)。但空氣源熱泵的一個(gè)主要缺點(diǎn)是供熱能力和供熱性能系數隨著(zhù)室外氣溫的降低而降低，所以它的使用受到環(huán)境溫度的限制，一般適用于z*低溫度-10℃以上的地區。

    將熱泵技術(shù)與太陽(yáng)能結合供應生活熱水，國內外進(jìn)行了許多這方面的研究，主要有兩種方式，一種是直接以空氣源熱泵作為太陽(yáng)能系統的輔助加熱設備，另一種是利用太陽(yáng)能熱水為低溫熱源或將太陽(yáng)能集熱器作為熱泵的蒸發(fā)器的太陽(yáng)能熱泵系統。前者以太陽(yáng)能直接加熱為主以空氣源熱泵為輔，解決太陽(yáng)能供熱的連續性問(wèn)題，但仍舊無(wú)法擺脫環(huán)境溫度對熱泵制熱性能的影響；后者完全以太陽(yáng)能作為熱泵熱源，大大提高了太陽(yáng)能的利用效率，但太陽(yáng)能資源不足時(shí)仍需要增加其它輔助熱源，并且熱泵供熱能力受太陽(yáng)能集熱量的限制，規模一般比較小。

    在大型的太陽(yáng)能中央熱水系統中，空氣源熱泵無(wú)疑是一種比較理想的輔助加熱設備，為了改善空氣源熱泵在低溫環(huán)境下制熱運行的性能，擴大它的使用區域，結合國內外太陽(yáng)能熱泵研究中的先進(jìn)經(jīng)驗，我們研制了一種適合于低溫環(huán)境中工作的太陽(yáng)能―熱泵中央熱水系統。該系統采用一種新型的采用低溫太陽(yáng)能輔助的空氣源熱泵機組和太陽(yáng)能集熱系統結合，太陽(yáng)能和熱泵互為輔助熱源，z*大限度的利用太陽(yáng)能，解決陰雨天氣及冬季環(huán)境溫度較低太陽(yáng)能資源不足時(shí)熱水供應保證率，做到全年、全天候供應熱水。

    1太陽(yáng)能―熱泵中央熱水系統組成

    1.1太陽(yáng)能―熱泵中央熱水系統基本組成

    太陽(yáng)能―熱泵中央熱水系統的主要組成部分為太陽(yáng)能集熱器和太陽(yáng)能輔助加熱空氣源熱泵機組，其他輔助設備與常規的中央熱水系統相同，包括太陽(yáng)能循環(huán)泵、熱水加熱環(huán)泵、換熱器、熱水箱及控制器等。

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    1.2太陽(yáng)能輔助加熱空氣源熱泵機組

    1.2.1太陽(yáng)能輔助加熱空氣源熱泵機組工作原理

    為使空氣源熱泵在低溫環(huán)境中高效、穩定、可靠的運行，國內外眾多科研單位和生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行了研發(fā)和改進(jìn)，歸納起來(lái)主要有三種方式。一是依靠外界輔助熱源來(lái)提高熱泵低溫制熱性能，比如通過(guò)電加熱提高熱泵制熱出水溫度、采用燃燒器輔助加熱室外換熱器、在壓縮機周?chē)笤O相變蓄熱材料以增加低溫條件下制熱運行出力等等；二是通過(guò)改善制冷劑循環(huán)系統來(lái)提高熱泵的低溫制熱性能，比如采用雙級壓縮的空氣源熱泵，設中間補氣回路的空氣源熱泵等；三是采用變頻系統，低溫工況下讓壓縮機高速工作增加工質(zhì)循環(huán)量，同時(shí)向壓縮機工作腔噴液以防止其過(guò)熱，從而使熱泵機組能夠正常運行。

    太陽(yáng)能輔助加熱空氣源熱泵機組是基于上述第一種方式而產(chǎn)生的，如圖2所示。在機組的蒸發(fā)器上增加了一輔助換熱器。熱泵在低溫環(huán)境下制熱運行時(shí)，高于環(huán)境溫度的太陽(yáng)能熱水流經(jīng)該輔助換熱器，與將進(jìn)入蒸發(fā)器的室外空氣進(jìn)行熱量交換提高其溫度，從而使制冷劑在相對較高的環(huán)境里蒸發(fā)吸熱，提高了蒸發(fā)溫度，改善了壓縮機的工作狀況。

    2、太陽(yáng)能輔助加熱空氣源熱泵機組示意圖

    1.2.2太陽(yáng)能輔助加熱空氣源熱泵機組性能特點(diǎn)

    與普通的空氣源熱泵相比較，太陽(yáng)能輔助加熱空氣源熱泵機組在低溫工況下運行具有如下幾個(gè)明顯的特點(diǎn)：

    （1）COP顯著(zhù)提高

    在同樣的環(huán)境溫度下，太陽(yáng)能輔助加熱使制冷劑系統的蒸發(fā)溫度得以提高，機組的制熱性能系數較普通空氣源熱泵機組有了明顯的提高，熱泵制熱性能系數隨蒸發(fā)溫度變化情況如圖2所示。

    （2）防止蒸發(fā)器結霜，減少除霜時(shí)間

    由于輔助熱源的加熱作用，提高了進(jìn)入蒸發(fā)器的空氣溫度，使其結霜的可能性降低，這樣就可以防止蒸發(fā)器表面結霜，使其保持較高的換熱效率，同時(shí)，機組的化霜次數和時(shí)間也大大減少，可以節省大量的電能，并保證熱泵機組連續不間斷的運行。

    （3）改善空調壓縮機工作環(huán)境，延長(cháng)機組使用壽命

    在環(huán)境溫度較低時(shí)，空調壓縮機的壓縮比急劇升高，壓縮機的排氣溫度常常會(huì )超過(guò)壓縮機允許的工作范圍，從而導致壓縮機頻繁的啟停，無(wú)法正常工作，長(cháng)此以往，將會(huì )損傷壓縮機的整體性能，減少空調設備的使用壽命。通過(guò)太陽(yáng)能作為輔助熱源提高系統蒸發(fā)溫度，間接的改善了壓縮機的工作環(huán)境，不但解決了壓縮機在外界低溫環(huán)境下不能正常工作的問(wèn)題，并且可以使整個(gè)熱泵機組的使用壽命有效延長(cháng)。

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