空气源热泵辅助的太阳能热水系统

空气源热泵作为太阳能热水系统辅助热源初探摘要空气源热泵作为太阳能热水系统辅助热源，弥补了常规太阳能热水系统的缺陷，特别适用于充分利用太阳能的前提下，仍然需要大量使用辅助热源的太阳能热水系统。

两者有机结合，既可充分利用太阳能，又可节约辅助能源，最大限度降低运行成本，节省费用。

关键词空气源热泵太阳能辅助热源集热容积储热容积中图分类号：tk511 文献标识码：a 文章编号：1简介空气能热泵热水机是继电、燃气、太阳能后的第四代热水器，用一度电可以获取4度电产生的热量，是一种非常高效节能的新型产品。

如果全国25%的家庭换用热泵热水机，一年就可节约电能约1420亿千瓦时（三峡电站2008年发电量才808亿千瓦时，相当于为国家建立了一个半的三峡电站；相当于节约了1730万吨标准煤；减少二氧化碳排放3690万吨，减少二氧化硫排放14.7万吨。

空气能热泵热水器以电能为工作能源，热源来自空气中热能，不存在任何污染；运行过程中水电完全隔离，靠铜管导热，使用绝对安全；工作过程主要热量由空气中取得，同时电热能也转换为热量，因此它加热同样体积热水所需费用非常低。

2优点太阳能集热系统的最大优势在于，在日照充足条件下，整个系统运行成本几乎为零，这也是在太阳能比较丰富的地区以太阳能作为生产热水主要能源的重要原因。

其缺点在于，当天气条件不利（如光照不足、夜间等情况）或者屋面可放置集热器面积有限时，只能依靠辅助热源进行加热。

空气源热泵热水机组与太阳能集热系统相比，最大优势在于只要室外环境温度在机组运行范围内（-10～50℃）就可以全天候直供热水，弥补了太阳能本身存在的缺陷；同时在相同条件下，机组占地面积远小于太阳能集热板的占地面积。

可见，空气源热泵作为太阳能集中热水系统辅助热源最大特点是，弥补了常规太阳能热水系统的缺陷，且其本身具有节能性。

因此，将空气源热泵作为太阳能集中热水系统辅助加热系统特别适用于太阳能较丰富、年平均气温在20～30℃地区，在充分利用太阳能的前提下，仍然需要大量使用辅助热源的太阳能热水系统，如酒店、病房楼等需要24小时热水供应，且夜间热水用水量较大的建筑热水系统。

太阳能与空气源热泵耦合供热技术应用研究李旭林张梓蕴王云龙(沈阳建筑大学市政与环境工程学院，辽宁沈阳110168)摘要：在我国北方村镇建筑，供暖上仍然存在着很多资源配置不合理、污染严重等问题。

随着清洁能源的发展，各种太阳能耦合空气源热泵系统的研究也得到越来越多学者的关注。

本文主要根据国内外研究成果，综合论述太阳能集热系统和空气源热泵系统不同耦合方式的研究。

从实际应用的角度出发，针对太阳能耦合空气源热泵系统不同运行方式、研究进展进行分类总结，提出相应的优缺点及适用条件。

同时，提出一种新型以双源蒸发器为核心部件的双源耦合系统，可实现能源的T级利用，为北方地区清洁能源供暖提供一种可行性方案和技术支持。

关键词：空气源热泵系统；太阳能集热系统；清洁供暖；耦合方式中图分类号：S214文献标识码：A DOI：10.19754/j.nyyjs.20210430017引言清洁供暖是我国大气污染防治工作的重要组成部分，为充分实现供暖技术的清洁性，充分引导各地的供暖方式向低能耗、低排放的方向发展。

北方农村既有取暖方式主要以污染高的散煤燃烧为主，在浪费大量化石能源的同时，还造成严重的室内外空气污染，故在北方农村推进清洁取暖对降低取暖能耗节约资源有积极影响。

近年来，空气源热泵系统作为可再生能源，是目前建筑节能领域重要的供暖形式，太阳能集热系统可全年使用。

如果将二者系统耦合供热，可提高能源利用率，弥补不足。

因此，将太阳能耦合空气源热泵系统作为最佳耦合系统的研宄具有十分重要的意义。

1常规太阳能与空气源热泵系统耦合方式1.1直膨式太阳能耦合空气源热泵系统直膨式太阳能热泵(DXSAHP)有效地利用了太阳能光热系统和热泵系统，来自太阳辐射或环境空气中的热量直接通过太阳能集热装置吸收热量，经过压缩机直接将热量传递给冷凝器至末端设备，是实现节约能源和可再生能源利用的有效方案。

直膨式系统见图1,其运行简单，主要依靠太阳能辐射吸收热量来供热，但由于太阳能的不稳定性，系统受太阳能辐射强度影响较大，适用于太阳能资源充足的地区。

太阳能+Solar energy +摘要：本文以保定农村地区“太阳能+空气源热泵”采暖系统示范点为案例，介绍一种将太阳能技术和空气能技术有机结合在一起、利用空气源热泵与之联合运行、辅助供暖的采暖技术实施方案。

系统分析了其设计方案、技术参数、经济效益、技术优势等特点，为北方农村推广“太阳能+空气源热泵”采暖提供了参考。

关键词：农村；太阳能；空气源热泵；采暖1 前言目前，我国北方地区清洁采暖比例较低，特别是部分农村地区冬季大量使用散烧煤采暖，污染物排放量大，已成为我国北方地区冬季雾霾的重要原因之一。

《北方地区冬季清洁采暖规划（2017-2021年）》明确提出：“农村地区应优先利用地热、生物质、太阳能等多种清洁能源供暖，有条件的发展天然气或电供暖，适当利用集中供暖延伸覆盖。

2019年，清洁采暖率达到20%以上；2021年，清洁采暖率达到40%以上”[1]。

在诸多采暖方式中，太阳能采暖技术是最为绿色、清洁的采暖方式。

太阳能采暖系统是指以太阳能作为供暖系统的热源，利用太阳能集热器将太阳能辐射能转换成热能，供给建筑物冬季供暖和全年其他用热的系统。

在我国北方农村地区大力推广太阳能采暖系统成为优选。

但是太阳能受昼夜、季节、纬度和海拔高度等自然条件限制和阴雨天气等随机因素影响较大，而且太阳能热流密度低，因此若要实现较高的采暖保证率，所需太阳能集热面积及储热容量均较大。

结合农村居住建筑的实际需求和经济条件，从控制成本、便于推广的角度来看，太阳能与其他可再生能源相结合，是降低采暖系统生命周期费用的有效途径。

[2-4]本文以保定某地“太阳能+空气源热泵”采暖系统试点为案例，对其系统设计、运行效益、技术特点等进行了研究分析。

2 项目概况河北省印发了《河北省农村地区太阳能取暖试点实施方案》，并确定石家庄市、阜平县要先行试点示范。

“太阳能+空气源热泵”采暖系统试点位于河北省保定市阜平县某农村居民住宅。

阜平县气候为大陆性季风气候，暖温带半湿润地区，冬季寒冷、干燥、少雪，年均气温为12.6℃。

太阳能和空气源热泵联合供热系统合用储热水箱容积的探讨作者：谭春来源：《房地产导刊》2014年第07期【摘要】通过攀西地区的工程实例，对太阳能加热系统和空气源热泵联合制热系统合用储热水箱有效容积的设置进行了探讨，并得出结论。

【关键词】太阳能空气源热泵储热水箱1.1太阳能和空气源热泵联合制热系统为响应国家节能减排，发展清洁能源的号召，减少雾霾的产生,当在太阳能资源比较丰富的地方应设置太阳能热水系统。

攀西（攀枝花和西昌）地区贴近云南，日照充足，晴天居多，属于冬暖夏热的区域，非常适合太阳能和空气源热泵的设置。

《建筑给水排水规范》GB50015-2003(以下简称建水规范) [3]对于太阳能加热系统和空气源热泵热水供应系统储热水箱有效容积都有特定公式可查。

但对于某些中小型建筑，为节省投资，太阳能和空气源热泵通常合用一个储热水箱。

建水规范对于这种合用水箱的容积没有一个特定标准。

下面以一个工程实例对此进行分析。

2.1工程实例某宾馆位于西昌市，设计床位m=350人，时变化系数内插法计算得Kh=3.2，热水定额取qr=140L/人•日。

用水时间T=24小时，采用太阳能和空气源热泵系统联合供热。

宾馆设计热水日用水量： =49m3/d宾馆设计热水最大小时用水量 =6.53m3/h2.1.1通过太阳能系统计算储热水箱：公式1式中：Ajz——直接加热集热器总面积(m2)；qrd——设计日用热水量（L/d），以140L/人•日计C——水的比热容，C=4.187（kJ/kg. ℃）；ρr——热水的密度，取ρr=0.9832kg/L；tr——热水温度（℃），tr=60℃；t1——冷水温度（℃），四川地区t1=7℃；Jt——集热器采光面上年平均日太阳辐照量(kJ/m2.d)，参照昆明地区Jt=15551kJ/m2.d；f——太阳能保证率，取f =50%；ηj——集热器年平均集热效率，取ηj =50% ；η1——贮水箱和管路的热损失率，取η1 =20%；代入数据可得，Ajz为859.3m2，太阳能水箱集热系统储热水箱有效容积公式2式中Vr——储热水箱容积（L）qrjd——单位采光面积平均日的产热水量（L/m2.d），直接供水系统qrjd=40～100L/m2.d，根据我国太阳能资源分区及分区特征，攀西地区属于太阳能条件资源一般地区，取60 L/m2.d。

空气源热泵加太阳能酒店热水系统设计1.引言酒店作为一种大规模的商业建筑，对热水需求量较大。

传统的热水供应方式使用电热水或燃气热水锅炉，存在能源消耗大、排放物多的问题。

为了解决这些问题，本设计提出了一个空气源热泵加太阳能的酒店热水系统方案。

2.系统组成和工作原理本系统由空气源热泵和太阳能热水系统两部分组成。

空气源热泵负责提供基础的热水供应，太阳能热水系统则作为辅助供热的方式。

2.1空气源热泵空气源热泵是一种利用空气中的热能来加热水的装置。

它由蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀组成。

工作过程如下：空气中的热量通过蒸发器吸收，然后通过压缩机压缩，释放到水中，形成高温的热水。

最后，通过冷凝器对压缩机排放的废热进行回收，提高能量利用效率。

2.2太阳能热水系统太阳能热水系统包括太阳能集热器和热水储存设备。

太阳能集热器通常由一系列的太阳能真空管组成，它们可以吸收来自太阳的辐射，将其转化为热能。

这些热能通过循环泵传输到热水储存设备中，供酒店使用。

3.设计考虑在设计酒店热水系统时，需要考虑以下几个因素：3.1热水需求量根据酒店的客房数量、平均入住率和客房内的热水用量，可以预测出酒店每天的热水需求量。

这个需求量可以作为设计热水系统的参考。

3.2空气源热泵容量根据酒店的热水需求量和空气源热泵的性能参数，可以计算出所需的空气源热泵容量。

这个容量应该足够满足酒店的基本热水需求。

3.3太阳能集热器数量根据酒店的日热水需求量和太阳能集热器的性能参数，可以计算出所需的太阳能集热器数量。

这个数量应该足够满足酒店的辅助热水需求。

4.系统设计步骤根据以上的设计考虑因素，可以进行下面的系统设计步骤：4.1确定热水需求量根据酒店的客房数量、平均入住率和客房内的热水用量，可以预测出酒店每天的热水需求量。

4.2计算空气源热泵容量根据酒店的热水需求量和空气源热泵的性能参数，可以计算出所需的空气源热泵容量。

4.3计算太阳能集热器数量根据酒店的日热水需求量和太阳能集热器的性能参数，可以计算出所需的太阳能集热器数量。

太阳能-空气源耦合热泵系统探究一、引言近年来，随着能源危机的日益突显和环境问题的不息加剧，人们对于可持续能源的探究与开发日益重视。

太阳能及热泵被广泛视为解决能源和环境问题的重要途径之一。

太阳能是最为广泛和潜力最大的可再生能源之一，而热泵则是一种高效节能的供温顺制冷技术。

将太阳能与热泵相耦合，可以进一步提高能源利用效率，缩减对传统能源的依靠，具有重要的理论意义和实际应用价值。

二、太阳能-空气源耦合热泵系统的原理太阳能-空气源耦合热泵系统是将太阳能集热器与空气源热泵系统相结合，利用太阳能的热量和空气源热泵的工作原理，实现热能的收集和高效转换。

该系统主要包括太阳能集热器、空气源热泵、储热装置、输配系统和控制系统等组成。

太阳能集热器主要用于收集太阳能热量，通过对太阳辐射的吸纳和转换，将太阳能转化为热能。

常见的太阳能集热器有平板式、真空管式和塔式等，其工作原理大致相同，即利用太阳辐射将热能转化为流体的热量。

空气源热泵是将环境空气中的热量转移到室内或室外，实现供暖、制冷和热水等功能。

其工作原理是通过压缩机、膨胀阀、蒸发器和冷凝器等组件的协同作用，实现热能的传递和转换。

在空气源热泵系统中，环境空气作为热源，通过蒸发器中的制冷剂吸热，经压缩机的压缩，高温高压蒸汽进入冷凝器释放热量，并通过膨胀阀降温柔蒸发器吸热循环。

储热装置用于储存从太阳能集热器和空气源热泵中收集的热能，在需要时向建筑物供应热量。

常见的储热装置有水箱、蓄热墙和地源换热器等。

输配系统将热能从储热装置输送到建筑物的不同用热系统中。

控制系统通过对太阳能集热器、空气源热泵、储热装置和输配系统等的控制，实现系统的稳定运行和节能控制。

三、太阳能-空气源耦合热泵系统的优势与应用太阳能-空气源耦合热泵系统具有以下几个优势：1. 高效节能：太阳能的利用和热泵的工作原理相结合，可实现热能的高效收集和转换，显著提高能源利用效率，达到节能减排的目标。

2. 多功能：该系统既可以实现供暖，又可以实现制冷和热水等多种功能，在满足不同季节和不同需求的同时，提高了整体能源利用效率。

太阳能与空气源热泵综合设计案例综合利用太阳能和空气源热泵可以实现能源的高效利用和环保节能，适用于家庭供暖和热水系统。

下面是一个关于太阳能与空气源热泵综合设计的案例。

1.项目概述：该项目是一座1000平方米的房屋供暖和热水系统的改造项目，由于传统的能源系统成本高，且对环境有一定影响，因此决定采用太阳能与空气源热泵综合利用的方式进行改造。

2.设计方案：（1）太阳能系统：安装太阳能光伏电池组织系统，利用太阳能发电，将电能储存起来，供给整个系统运行。

将太阳能的电能和热能转换成燃气或电能，然后供给空气源热泵进行工作。

（2）空气源热泵系统：安装空气源热泵系统，利用空气中的热能进行供暖和热水的加热。

通过抽取外部的低温空气，经过空气源热泵系统内部的循环压缩，使得温度升高，然后将热能传递到房屋供暖和热水系统中。

3.系统运行原理：太阳能光伏电池组织系统将太阳能转换成电能，供给空气源热泵系统的压缩机和风扇运行。

太阳能系统还可以将多余的电能储存起来，使用时直接供给家庭用电。

空气源热泵系统从外界低温空气中吸热，通过压缩升温，然后将热能传递到家庭供暖和热水系统中。

热能的传递通过水泵和高效换热器完成。

4.系统特点：（1）高效节能：太阳能光伏电池组织系统和空气源热泵系统能够高效地将太阳能转化为电能和热能，实现能源的高效利用和节能。

（2）环保节能：太阳能和空气为可再生资源，利用它们进行供暖和热水的加热可以减少对传统能源的依赖，减少二氧化碳的排放，保护环境。

（3）稳定可靠：太阳能与空气源热泵的综合利用能够在不同天气条件下保持稳定的供暖和热水供应，不受季节和气温变化的影响。

（4）经济可行：虽然太阳能和空气源热泵的安装成本较高，但是可以通过节能和减少能源消耗来实现长期的经济效益。

总结：太阳能与空气源热泵的综合利用对于提高能源利用效率，保护环境有着重要的意义。

通过以上案例的设计方案以及系统特点，可以看出综合利用太阳能和空气源热泵可以为家庭供暖和热水系统提供高效、稳定和经济的解决方案。

空气源热泵+太阳能热水系统的效益研究1. 引言1.1 背景介绍空气源热泵和太阳能热水系统作为清洁能源利用的重要组成部分，受到了广泛关注。

随着全球能源资源日益枯竭和环境污染问题日益严重，人们对可再生能源的开发和利用迫切需求日益增长。

空气源热泵和太阳能热水系统作为清洁能源技术的代表，具有节能、环保的特点，被广泛应用于家庭、工业和商业领域。

空气源热泵系统利用空气中的热能进行加热，具有稳定性好、安装方便等优点。

而太阳能热水系统则是利用太阳能进行热水供应，具有资源丰富、环保节能等优势。

将两者结合使用，不仅可以提高能源利用率，降低能源消耗，还可以降低碳排放，减少对环境的污染。

研究空气源热泵和太阳能热水系统的综合效益对推动清洁能源技术的发展具有重要意义。

1.2 研究目的研究目的旨在探讨空气源热泵和太阳能热水系统相互融合后的效益，以期能够提高能源利用效率，降低能源消耗成本。

具体包括以下几个方面：1. 研究空气源热泵系统在采暖和制热方面的工作原理和特点，分析其在不同环境条件下的性能表现，为后续系统的优化提供基础数据支持。

2. 探讨太阳能热水系统在热水供应方面的应用潜力和技术特点，分析其与空气源热泵系统在热水供应中的互补性和协同效应。

3. 通过系统融合效益分析，评估空气源热泵和太阳能热水系统联合运行后的能效提升情况，进一步验证系统融合的节能减排潜力。

4. 基于实验数据结果和成本效益分析，定量评价空气源热泵+太阳能热水系统的综合经济效益，并探讨其在不同应用场景下的适用性，为系统的广泛推广和应用提供依据。

通过以上研究目的的探讨与分析，旨在深入了解空气源热泵+太阳能热水系统的潜在效益，为其在实际生产和生活中的应用提供科学依据和技术支持。

1.3 研究方法研究方法是确定研究的实施步骤和具体操作方法的重要环节。

为了研究空气源热泵+太阳能热水系统的效益，本研究采用了以下研究方法：1. 文献综述：首先进行大量文献综述，了解国内外关于空气源热泵系统和太阳能热水系统的研究现状和发展趋势，为本研究提供理论基础和参考依据。

标准与认证·STANDARD & CERTIFICATION58电器 2010/1本栏目由INTERTEK天祥集团协办“以空气源热泵作为太阳能热水系统的辅助热源，将太阳能热水系统和空气源热泵结合在一起，是目前最节能、最环保的家用热水系统。

”中国太阳能热利用产业联盟秘书长霍志臣说。

针对这种组合产品的国家标准——GB/T 23889-2009《家用空气源热泵辅助型太阳能热水系统技术条件》，已经通过国家有关部门审批，于2009年6月1日发布，并于2010年1月1日起正式实施。

“该标准的实施填补了行业规范的空白，将引导这一节能环保产业走上更加规范的发展道路。

”强调空气源热泵的辅助性系统制热性能系数（COP）是GB/T 23889-2009《家用空气源热泵辅助型太阳能热水系统技术条件》制定过程中讨论的焦点。

霍志臣说：“最早的时候，我们将系统制热性能系数定为 7.0（当累积太阳辐照量到达10Mj/m 2时启动热泵，将贮水水箱水温提高到55℃），但是一些企业对这一性能指标有争议，认为应该将系统制热性本刊记者 于璇能系数调整成6.0，但是标准最终还是选择了较高的性能指标。

”江苏省华扬太阳能有限公司总工程师黄奎林说：“无论是热泵热水器，还是太阳能热水器都已经有各自单独的标准，本次制定的标准的内容主要是针对热泵和太阳能热水器组合后的系统，对组合系统的性能和检验方法提出了具体要求。

”《电器》记者在该标准文本中看到，包括GB/T 19141《家用太阳能热水系统技术条件》在内的近10部太阳能热水器标准均被引用，而标准引用的与热泵直接相关的标准只有GB4706.32《家用和类似用途电器的安全 热泵、空调器和除湿机的特殊要求》和GB/T 18430《蒸汽压缩循环冷水（热泵）机组 第2部分：户用及类似用途的冷水（热泵）机组》。

2009年9月1日实施的GB/T 23137-2008《家用和类似用途热泵热水器》并没有进入该标准规范性引用文件名录中。