基于太阳能加空气源热泵热水系统的应用研究论文_田三平

近年来，中国经济保持了较快的增长速度。 与此同时，能源短缺的矛盾越来越突出。 中国的能源资源相对稀缺，人均能源资源远远低于世界平均水平。 另一方面，能源行业技术水平较低，能耗较高，能源利用率较低，加剧了国内能源短缺。 目前，我国九成以上建筑不符合节能标准，建筑物建设和使用中直接和间接消耗的能源占全社会能源消费总量50%，为了缓解当前的能源危机，节能减排，新能源的开发利用备受关注。1 太阳能在建筑热水系统中的应用建筑热水系统的传统加热方式主要包括燃煤锅炉加热，燃气锅炉加热，燃油锅炉加热或者电加热。这些加热方法消耗不可再生的能量，并且具有利用效率低，燃烧不完全和热损失大的缺点。因此，不仅造成巨大的能源浪费，而且还排放氮氧化物，二氧化碳和二氧化硫等废气也对环境造成很大危害。在这种情况下，探索一些新的可再生和无污染的清洁替代能源是不可避免的趋势。太阳能热水系统可分为集中式太阳能热水系统和分布式太阳能热水系统。常用的集中式太阳能热水系统包括直流系统，自然循环直接加热系统，强制循环直接加热系统，强制循环间接加热系统等;常用的分散式太阳能热水系统包括紧凑型系统，独立的直接加热系统，独立的间接加热系统等。太阳能热水系统由三部分组成：太阳能集热器，热水储水箱和热水输送管网。其中，太阳能集热器是决定其热效率的关键部件。在太阳能热水系统中，接收太阳辐射并将热量传递给其内部介质（水）的部件称为太阳能集热器。目前，主要有三种类型的太阳能集热器，如平板型，全玻璃真空管和真空热管。扁平型太阳能集热器是金属管板式结构，热效率高，热水供应量大，承压，空气阻力大，性价比高，但无抗冻性。适用于广东，云南，海南等冬季的不结冰。区域。全玻璃真空管太阳能集热器具有一定的防冻能力。适用于冬季温度为-20~0°C的区域，但不能承受高压。使用时，不能缺水，玻璃管容易爆裂。真空热管太阳能集热器具有很强的防冻能力，适用于冬季温度在-40到0℃之间的区域。它可以压制，防风，不易爆裂。2 热泵在建筑热水系统中的应用热泵是解决能量水平不合理使用的有效手段。它可以利用高能量的潜力从周围环境中提取能量或将会发出的“废热”，提高其温度，产生比直接转换这些高能量能量时更多的热量，具体如图一所示。热泵机组使用COP（性能系数）=加热（冷）功率/输入功率来评估其工作效率。如果动力热泵热水器的COP为3，即消耗1kW•h的电力，则可以获得3kW•h的热能。与只能交换1：1电能的电热水器相比，热泵可以节省2/3的能量。在标准操作条件下，热泵单元通常具有大于4的COP值。对于不同的泵送流体，不同的压缩机类型，不同容量和类型的热泵单元，COP值将变化。影响热泵机组运行期间COP值的主要因素是蒸发器和冷凝器的外部介质（空气或水）的工作温度，以及它们之间的温差。 COP值越低，蒸发器的外部介质的温度越低或冷凝器的外部介质的温度越高，通常在单元允许的温度范围内。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆图一3 太阳能加空气源热泵热水系统的应用3.1 初投资、运行维护费用经济分析初期投资，运营和维护成本经济方面考虑最大限度地利用太阳能来实现全年供暖和蓄热的目的，太阳能集热器的初期投资占很大比例。 经过计算，项目的初始投资通过2.59年的节约和维护成本得以恢复，系统寿命优于其他锅炉组合。 结合设备更新和其他因素的考虑，随后每年节省的运营成本相当可观。3.2 工程节能效果分析太阳能集热器实现免费热水制备，热水储罐实现年度供热和蓄热。 作为辅助热源，空气源热泵从空气中获得大量的热能，仅消耗电热水器的四分之一。系统综合能效比在3.5以上，完成了热源“净化”和冷源准备。 低温储能和蓄热具有显着的节能效果。3.3 工程能源利用有效性分析太阳能系统直接供热和储热，特殊加热热管具有超低温传导吸热，有效提高太阳能集热效率。 热泵系统采用特殊制冷剂在封闭式保温罐内运行，防止热量和冷量损失。3.4 工程环境、社会效益分析利用太阳能和空气源可再生能源，不向环境释放污染物，保持高能效，节约循环系统能源，获得国家节能补贴，降低税费，获得更好的环境经济效益。3.5 工程安全性分析实现智能无人值守控制理念，建立精确监控，温度控制，平稳调整等安全监控单元。 办公区域的计算机终端可以解决所有空调和热水问题，节省安装空间和综合成本。 该系统没有直接参与供暖的电能，最大限度地利用太阳能与空气源热泵相结合，协助全天候空调系统安全运行，以及每年的供暖热量储备。 季节性和早冬加热可用于满足系统操作而无需打开热泵。4 结束语综上所述，太阳能热水器的应用越来越受欢迎，但传统的太阳能热水器易受天气影响而无法全天候运行。空气源热泵热水器作为一种节能装置，越来越受到人们的重视和开发利用。然而，当室外温度降低时，空气源热泵机组的供热和效率也降低，特别是在冬季。当室外温度低于0°C时，设备会出现结霜和除霜的问题。通过实际情况分析，将太阳能与空气源热泵结合热水系统相结合，取代传统的热源热水系统，一方面可以节省柴油，天然气，电力等传统能源。缓解当前日益严重的能源危机，创造更大的另一方面，由于太阳能是一种清洁，无污染的可再生能源，空气源热泵是一种高效，低污染的热力发动机，并且使用这两者大大减少了建筑物本身对周围环境的污染。随着国家对建筑节能的重视不断增加，这一应用领域将迎来更广阔的发展空间。参考文献[1]乔大磊.太阳能辅热空气源热泵热水系统在酒店中的应用实践[J].给水排水,2015,51(S1):294-296.[2]陈生.太阳能和空气源热泵在某公寓楼热水系统中的应用[J].发电与空调,2012,33(01):78-80+86.[3]翁东风,何洲汀.太阳能-空气源热泵热水系统在办公建筑中的应用[J].后勤工程学院学报,2011,27(01):16-19+57.[4]林飞庆.太阳能和空气源热泵组合热水系统应用与分析[J].山西建筑,2009,35(16):197-199.[5]吴燕国,金钊,章海成.太阳能和空气源热泵组合热水系统工程应用与分析[J].太原科技,2008(07):72-73+75.作者简介：田三平，1977年，男，湖南湘阴人，本科，工程师，工作方向：给排水

论文作者:田三平

论文发表刊物:《红地产》2017年5月

论文发表时间:2018/11/16

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