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未来热泵的发展方向--太阳能热泵

作者:admin来源:制冷快报上传时间:2012-07-25

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       随着经济发展和科技的进步,能源和环境是当今世界突出的两大社会问题,这促使人们更多地意识到能源对人类的重要性,而愈来愈重视太阳能利用和节能热泵技术。

  目前我国太阳能的热利用主要集中在被动式太阳房采暖和热水器提供家用热水上,而主动式太阳能供热系统的开发的利用相对落后。采用节能装置——热泵与太阳能集热设备、蓄热机构相联接的系统方式,不仅能够有效地克服太阳能本身所具有的稀薄性和间歇性,而且可以达到节约高位能和减少环境污染的目的,具有很大的开发、应用潜力。

  热泵技术是一种很好的节能型空调制冷供热技术,是利用少量高品位的电能作为驱动能源,从低温热源高效吸取低品位热能,并将其传输给高温热源,以达到泵热的目的,从而转能质系数低的能源为能质系数高的能源(节约高品位能源),即提高能量品位的技术。随着人们对获取生活用热水的要求日趋提高,具有间断性特点的太阳能难以满足全天候供热。要解决这一问题,热泵技术与太阳能利用相结合无疑是一种好的选择方法。

  制冷快报记者了解到,太阳能热泵一般是指利用太阳能作为蒸发器热源的热泵系统,区别于以太阳能光电或热能发电驱动的热泵机组。它把热泵技术和太阳能热利用技术有机的结合起来,可同时提高太阳能集热器效率和热泵系统性能。集热器吸收的热量作为热泵的低温热源,在阴雨天,直膨式太阳能热泵转变为空气源热泵,非直膨式太阳能热泵作为加热系统的辅助热源。因此,它可全天候工作,提供热水或热量。

  空调制冷大市场专家介绍,同传统的太阳能直接供热系统相比,太阳能热泵的最大优点是可以采用结构简易的集热器,集热成本非常低。在直膨式系统中,太阳集热器的工作温度与热泵蒸发温度保持一致,且与室外温度接近,而非直膨式系统中,太阳能集热环路往往作为蒸发器的低温热源,集热介质温度通常为20℃~30℃,因此集热器的散热损失非常小,集热器效率也相应提高。有研究表明,在非寒冷地区即使采用结构简单、廉价的普通平板集热器,集热器效率也高达60%~80%,甚至采用无盖板、无保温的裸板集热器也是可以的。

  由于太阳能具有低密度、间歇性和不稳定性等缺点,常规的太阳能供热系统往往需要采用较大的集热和蓄热装置,并且配备相应的辅助热源,这不仅造成系统初投资较高,而且较大面积的集热器也难于布置。太阳能热泵基于热泵的节能性和集热器的高效性,在相同热负荷条件下,太阳能热泵所需的集热器面积和蓄热器容积等都要比常规系统小得多,使得系统结构更紧凑,布置更灵活。

  在太阳辐射条件良好的情况下,太阳能热泵往往可以获得比空气源热泵更高的蒸发温度,因而具有更高的供热性能系数(COP可达到4以上),而且供热性能受室外气温下降的影响较小。

  另外,由于太阳能无处不在、取之不尽,因此太阳能热泵的应用范围非常广泛,不受当地水源条件和地质条件的限制,而且对自然生存环境几乎不造成影响。

  太阳能热泵同其它类型的热泵一样也具有“一机多用”的优点,即冬季可供暖,夏季可制冷,全年可提供生活热水。由于太阳能热泵系统中设有蓄热装置,因此夏季可利用夜间谷时电力进行蓄冷运行,以供白天供冷之用,不仅运行费用便宜,而且有助于电力错峰。

  考虑到制冷剂的充注量和泄漏问题,直膨式太阳能热泵一般适用于小型供热系统,如户用热水器和供热空调系统。其特点是集热面积小、系统紧凑、集热效率和热泵性能高、适应性好、自动控制程度高等尤其是应用于生产热水,具有高效节能、安装方便、全天候等优点,其造价与空气源热泵热水器相当,性能更优越。

  但是,目前在我国制约太阳能热泵应用的主要障碍是系统初投资较高以及政府、建筑设计人员和公众对这一技术缺乏足够的了解和认识。我们相信通过政府部门、科研机构和工程技术人员的共同努力,借鉴国外的成功经验,我国太阳能热泵将得到较快的推广和发展。



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