汪海涛
西安建筑科技大学建筑设计研究院陕西西安 710055
摘要：对于建筑行业而言，其具有较高的耗能水平。在社会不断发展中，整个社会对环境提出更高的要求，因此，技术的改进与技能环保备受关注，成为影响社会持续性发展的重要因素。在整个建筑领域，暖通空调环保节能问题备受瞩目，是关键性的控制环节。太阳能技术与热泵技术积极结合，推动暖通空调领域的进步与发展，在有效缓解能源紧张问题的同时，切实提升能源利用效率，有效发挥互补效能，对建筑冷热结构的改善意义重大，在根本上提升了暖通空调整体技术水平。
关键词：太阳能；热泵技术；暖通空调；具体应用；发展策略
1太阳能热泵技术概述
太阳能属于可再生能源的一种，总量巨大且不存在使用限制，将其应用到暖通空调设计中可以很好地体现出环保、节能等原则。现阶段，太阳能在暖通设计中最常见的应用就是太阳能供暖系统。其主要是通过集热器、换水箱以及其它加热设备的科学配置将太阳能转化为热能，经过一定的处理之后输送到系统换热中心，之后转换为热水输送到地板采暖系统。太阳能供暖系统可以根据室内实际温度进行实时调节。但是在阴雨天气，供暖系统则是通过燃气辅助进行加热。这样既能够为居民提供温暖舒适的生活环境，同时还具备热水供应功能，为人们的起居生活带来了极大的便利。由此可见，太阳能节能新能源热泵应用技术在暖通空调设计中的应用能够极大得减少生产成本、降低环境污染、节省能源消耗。
2太阳能技术与热泵技术的集成建议
太阳能技术与热泵技术的集成能实现两者的优势互补，其性能与适用范围较空气源热泵有较大改善。只不过，每种集成系统根据其自身的特点均存在一定的适用范围。对于喷射器增效系统，双热源的配置能较好的提升系统的制热性能，即使太阳辐射强度为零时，集成系统的低温工况制热量与COP较传统热泵技术都有一定的提高，故喷射器增效双热源热泵系统可应用于寒冷和部分严寒地区。对于蓄能型太阳能与热泵系统，蓄能材料中存储的热量可用于无辐射或室外温度较低时的热泵供热，使此集成系统的应用范围比喷射器增效双热源系统更广。
最佳倾角与太阳能保证率有密切的关系。按照《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》的规定，太阳能保证率宜为30%~80%。若太阳能保证率取低端和高端值，最佳倾角为36°;若太阳能保证率取中端值，最佳倾角为40~41°。
2.1现有研究主要关注集成供热系统在某几个特定工况下的性能，而其实际运行时，外界工况可能在较宽的范围内变化，太阳辐射强度与室外温度可能任意组合，产生各种各样的工况变化。现有集成系统在宽范围、多样化的实际工况下未必都能有效运行。因此，未来有必要将集成系统接入实际负载，对其在全工况下的运行特性及可靠性开展深入研究。
2.2现有文献多数都指出应根据太阳辐射的强弱或室外温度的高低来切换系统运行模式，但都没有定量区分强与弱、高与低的临界数值。因此，有必要对集成系统的最优控制策略和动态运行特性开展深入研究。
2.3对一些具有多种运行模式的系统进行模式切换后，可能导致部分制冷剂和润滑油被封堵在旁通管路中，不再参与系统循环，而制冷剂和润滑油的含量对系统运行参数和安全性具有显著影响，因此未来应针对多模式系统切换过程中制冷剂和润滑油的分配及其对系统性能的影响进行深入研究。
2.4现有研究大多侧重提高系统性能，对系统的技术经济性分析涉及较少，而经济性是制约某项技术推广应用的关键因素。因此，未来应结合经济性分析集成系统的性能，优化系统的配置，开发经济高效的太阳能与空气源热泵集成供热系统。
3全面探讨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。
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太阳能技术分主动和被动两种。被动式太阳能技术多应用在住宅标准较低的情况，如四合院，民宅等。而且被动式太阳能技术在我国传统当中有着很明显的体现，如修建住宅要坐北朝南，黄土高原的窑洞，蒙古包等。但如果到了城市，或者对建筑要求比较高的场合，完全靠被动式太阳能技术是远远不够的，因而我们需要重点探讨住宅当中的主动式太阳能技术。
主动式太阳能技术是太阳能利用的高级形式，它需要依靠集热器、各种循环管路、水泵等需要其它能源的机械装置来收集、储存和分配太阳能，依据太阳能情况进行间歇式运行。
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、相关构件等进行合理布局与处理，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孩子中，制冷效果形成，达到真正意义的节能与环保。
结论：随着我国经济高速增长，社会购买力大大增强，热泵的高初投资对其应用的影响将越来越小。同时，经过多年的研究与发展，太阳能热泵在技术上也趋向成熟。随着科技的发展，太阳能热泵的技术将更加成熟而其使用成本将下降。因此，太阳能热泵因其节能性、环保性必将成为21世纪最有发展前途的供暖空调系统装置之一。
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(20):6.
[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)，2015，29(06):706-710.
论文作者:汪海涛
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第21期
论文发表时间:2018/11/27
标签：太阳能论文; 系统论文; 热泵论文; 技术论文; 被动式论文; 暖通空调论文; 工况论文; 《建筑学研究前沿》2018年第21期论文;