摘要：能源与环境是21世纪全球的一个共同话题，随着生态环境日益恶化和能源消耗的逐渐加大，这一话题的受关注程度越来越高，很多人将目光放在新能源开发与利用上。众所周知，太阳能是一种真正的清洁能源，不排放温室气体、不污染环境，可成为电能等能源的替代能源，以太阳能技术为基础发展起来的太阳能热泵供热技术在建筑中的应用已经相当普遍。基于此，本文就从太阳能热泵供热技术研究与应用展开分析。
关键词：太阳能；热泵供热技术；研究与应用
1、太阳能热泵供热技术的概述
太阳能热泵供热技术其实是太阳能技术和热泵供热技术的有机结合，通过综合利用太阳能、浅层地能等可再生能源调节建筑物内部温度，智能控制建筑供热系统。
1.1工作原理
太阳能热泵供热技术的工作原理有自身独特的亮点，即综合利用了太阳能和浅层地能，可实现全天候供暖。按照太阳能集热器和热泵蒸发器的连接方式，太阳能热泵供热系统分为直膨式和非直膨式两种类型。直膨式太阳能热泵供热系统中的太阳集热器与热泵蒸发器直接连接在一起，而非直膨式太阳能热泵供热系统通过介质连接太阳集热器与热泵蒸发器。工作原理：太阳能集热器吸收热量，热泵蒸发器从集热器中提取热量并进行加热，用于供暖或制备热水。正常天气状况下，启动太阳能集热器就可以收集热能，利用太阳能供暖或制备热水。若阴天、雨天，可利用浅层地能作为太阳能的补充，也可以保证建筑供暖或热水制备的持续性。
1.2技术特点
太阳能热泵供暖技术特点包括：①太阳能集热器结构简单，即使是非常寒冷的地区也可以使用平板集热器，集热成本较低，且集热效率高，一般在60%－80%间；②在相同热负荷条件下，太阳能热泵供暖系统的集热器面积远远低于常规系统的面积，结构紧凑，易于布置；③太阳能是一种取之不竭的资源，不受地理、地形等条件限制；④可以一机多用，冬天供暖，夏天制冷；⑤一次性建设投资和运行成本都较低，利于节省电力能源，错开用电高峰；⑥在太阳辐射条件较高情况下，太阳能热泵供暖系统的蒸发温度往往要高于空气源热泵热暖的蒸发温度，室外温度气候对太阳能热泵供暖系统的影响很少；⑦太阳能热泵供暖系统安装方便，可全天候工作。
2、太阳能热泵供热技术在建筑中的应用现状、问题及解决方向
2.1应用现状和问题
太阳能热泵供暖技术具有很多优点，适应性强、应用面广，可以在气候条件、地理地形等环境迥异的地区应用实践。我国幅员广阔，一些光照地区差地区无法使用传统的太阳能供热技术，但由于太阳能热泵供暖技术综合利用了太阳能和浅层地能，即使光照条件相对差一些，也可以通过浅层地能补充太阳能，很好的解决了传统太阳能供暖技术缺陷，为太阳能热泵供暖技术应用实践提供了有力技术支持。近年来，随着太阳能技术不断发展和环保节能要求的不段提高，太阳能与建筑供暖的结合已经成为社会广泛关注的一个话题，甚至表现出了太阳能与建筑一体化发展趋势。在建筑供暖中采用太阳能热泵供暖技术，可以让太阳能资源替代常规的能源，如电力能源，减少常规能源消耗，利于降低建筑供暖对常规能源的依赖，大幅度节省建筑能耗。而且，太阳能热泵供暖技术基本是零排放、零污染，环境友好程度高，符合可持续发展的核心内涵。由于太阳能本身具有间歇性、不稳定等特点，以往的太阳能供热技术无法满足“全天候”供暖或制冷要求，只能通过电加热、燃气加热方式补充热源，不仅消耗了大量的能源，也增加了安全问题。太阳能热泵供暖技术以浅层地能作为太阳能的热源补充，安全性、环保性都很高，应用更广泛。虽然太阳能具备清洁性、经济性及储备无限性等优点，但也有间歇性、不稳定性等缺点，如果单独使用太阳能热泵系统进行供热，可以出现以下情况。太阳辐射条件好的情况下，太阳能集热器的集热效果好，太阳能储备量相对校多，室内热负荷就会降低。若遇到太阳辐射不好的情况，太阳能集热器的集热效果自然下降，就无法满足用户的需求。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆尽管使用更大面积的太阳能集热器可以提高太阳能储备量，但会加大安装难度，不利于运维检修。此外，太阳能热泵供暖技术使用也面临着成本投入、工作协调等方面的挑战。与常规的太阳能供热技术相比，太阳能热泵供暖技术的一次性建设投资和运行成本都比较高，若经济实力不足很难安装该系统。太阳能热泵供暖系统的智能化控制程度较高，技术专业性也较高，对各专业人员的工作协调性提出了更高要求，需要各专业人员通力合作，方能有效应用太阳能热泵供暖系统。
2.2解决方向
针对太阳能热泵供暖系统在建筑应用实践中的主要问题，提出了以下对策：
2.2.1在太阳能热泵供暖系统中加入空气源热泵、水源热泵，组建混合式太阳能热泵供暖系统，共同进行建筑室内供暖。具体方式：将太阳能室的散热器和热泵室的散热器一同接入建筑室内，把空气源热泵和水源热泵串联在一起，公用一套压缩机及附属设施；将太阳能集热器收集到的热源储备在蓄热水箱中，经室内散热器给用户直接供暖。当然，除了通过通过太阳能热源热泵直接供暖外，也可以通过空气源热泵、水源热泵直接供暖，解决了太阳能不充足情况下的供暖问题；
2.2.2在不增加经济负担情况下，尽可能的加大建筑供暖方面的经济投入，采用太阳能热泵供暖技术。若经济条件不允许，可以对传统的太阳能供暖系统进行技术改造，如采用新型平板式内聚光太阳能集热器，提高系统集热效果；
2.2.3加大各专业间的技术合作，做好协调、配合等工作，结合当前太阳能热泵供暖系统的技术缺陷展开针对性的研发，不断促进太阳能热泵供暖技术水平提升，达到更好的节能效果。另外，可以从国外发达国家吸取经验，用于国内太阳能热泵技术研究。
2.3太阳能热泵与建筑结合的应用
近年来，随着太阳能事业的发展和建筑节能的要求，随着城市的发展和人民生活水平的提高，“太阳能与建筑一体化”和“全天候供热”已成为我国太阳能热利用的重要议题。“太阳能与建筑一体化”就是把太阳能产品作为建筑部件安装，使其有机结合起来，符合建筑美学要求，并尽可能地利用太阳能等新能源和可再生能源替代常规能源以减少建筑能耗对常规能源的依赖，降低建筑能耗占我国总能耗的比例，并提高常规能源利用率。由于太阳能热泵具有集热效率高、供热性能系数高、形式多样、布置灵活、一机多用、应用范围广等优点，能较好地满足“太阳能与建筑一体化”的要求。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很难满足“全天候”的要求，为满足“全天候”的要求，常规方法是采用电加热或燃气加热为辅助热源，但容易引发安全问题，且消耗了大量优质能源，而采用太阳能供热系统就能较好地解决“全天候”的问题。目前，我国太阳能热泵主要应在公共建筑物上，例如，北京奥运村和奥运场馆的生活热水和加热的能量都采用太阳能热泵供热系统。
结束语
总而言之，太阳能热泵供暖技术在建筑中的应用可以节约能源，减少污染气体排放，保护空气环境。在今后工作中，要加大太阳能热泵供暖技术研发，使之不断完善，适应用户的更高要求。
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论文作者:周厚国
论文发表刊物:《基层建设》2018年第22期
论文发表时间:2018/9/11
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