基于太阳能加空气源热泵热水系统的应用研究

太阳能和空气源热泵组合热水系统应用与效用分析太阳能和空气源热泵组合利用可再生能源，为建筑物提供所需的热源和冷源。

本文结合工程实例分析了太阳能和空气源热泵组合热水系统在节能环保和经济效益方面的优势。

标签：太阳能；空气源；建筑节能；应用；效用引言：近几年来，我国的经济一直以较快的速度稳定增长，但是同样，能源供应与经济增长的矛盾也凸显了出来。

我国能源总量相对可观，但是人均占有量却远比世界平均水平要低。

同时，能源工业技术水平比较低，能源消耗量大，利用率低等矛盾逐渐显露出来，这一切造成了国内能源紧张的局面。

目前，我国的建筑行业中，只有大概5%的建筑能达到节能标准，建造和使用的建筑直接或间接地消耗能源占社会总量的46.7%，为了缓解能源危机，保证子孙后代的利益，节约能源、减少消耗，开发利用新能源已经成了人们非常重视的话题。

一、太阳能和空气源热泵供水原理及优势1.太阳能供水原理及优势太阳能热水系统主要由太阳能集热器、热水贮水箱以及热水送水管组成，系统的核心部分是太阳能集热器。

系统内部的太阳能集热器能够接受太阳能辐射并向其系统内部传递热量，从而实现太阳能供水原理。

我国太阳能集热器的类型主要有三种：一是平板型、二是全玻璃真空管型、三是真空热管型。

金属板集热器的特点是热效能高，能够在短时间内产生大量热水；同时还具备性价比高和耐候性强的特点，但其抗冻能力并不强。

全玻璃真空管类型的集热器能够适用于低温环境，但是对高压和暴晒环境极为敏感。

而真空太阳能集热器是三者中抗冻能力最强的集热器，其抗压性能及耐候性能较好。

（补充优势内容）2.空气源热泵供水原理及优势空气源热泵的工作原理是运用了能量阶梯转换的方法，利用这种方法，热泵系统获得少量电能就可高效运转起来，获得更高的动力驱动。

空气中吸收到的低热能量通过热泵转化为高位热能就是其基本原理，这种转化可以用来制备热水。

该机组主要由蒸发器、冷凝器、压缩机和膨胀阀四个部分组成。

空气源热泵需要传热介质才能与环境中的空气进行热交换，传热介质即是通常所说的冷媒，传热介质的特点是其沸点较低，冷媒吸收空气中的热能之后会由液态直接变为气态，气体进入压缩机中进行压缩，这一过程需要利用少量电量，气体经过压缩机就变为高温、高压气体；这部分高温、高压的气体通过冷凝系统进行热度交换之后，高温、高压气体的温度下降，致使其释放出大量的热能，同时气态的热气又被转化成液态，可进行第二次利用，这种循环往复的交替使用不但减少浪费，还节约了能源。

西南交通大学本科毕业论文空气源热泵辅助太阳能热水系统性能研究Study On The Performance Of Air Source Heat Pump Assisted Solar Water HeatingSystem年级：2012级学号：20121239姓名：曹玉鹏专业：建筑环境与设备工程指导老师：袁艳平教授2016年4月院系机械工程学院专业建筑环境与设备工程年级 2012级姓名曹玉鹏题目空气源热泵辅助太阳能热水系统性能研究指导教师评语指导教师 (签章)评阅人评语评阅人 (签章) 成绩答辩委员会主任 (签章)年月日毕业设计（论文）任务书班级：建环2012-02班学生姓名：曹玉鹏学号： 20121239 发题日期： 2015年11月22日完成日期：2016年5 月 10 日题目：空气源热泵辅助太阳能热水系统性能研究1、本论文的目的、意义目的：通过毕业论文，使学生熟悉空气源热泵系统和太阳能热水系统工作原理及设计流程，掌握太阳热水系统设计中的关键设计参数的选取方法，并提高学生对仿真模拟软件的运用能力；通过理论分析和仿真软件模拟的方法，锻炼学生整理和运用基础知识分析、解决和处理实际问题的能力。

意义：在能源危机和环境污染双重压力下，太阳能逐渐成为可再生能源中最引人注目、研究开发最多、应用最为广泛的清洁能源。

太阳能的开发利用对节能和环保均具有重要意义。

空气源热泵辅助加热太阳能热水系统结合了太阳能的清洁性、可再生性和空气源热泵的节能性，是一种节能无污染的高效能源利用系统。

通过对太阳能热水系统的设计及参数的选取，学生将本专业相关的传热学、工程热力学等基础知识运用到实际系统中，有助于锻炼学生对基础知识的掌握和运用能力，并培养学生系统性考虑问题的能力，为今后的生活和学习打下一个好的基础。

2、学生应完成的任务：学生应完成的任务包括以下几个方面：（1）文献综述：查阅文献，对已有的研究成果进行汇总，并对太阳能热利用发展方向有个清晰的认识；（2）理论研究：结合对传热学、工程热力学、流体力学的认识，对太阳能热水系统的系统形式、工作原理、各部件的数学模型、关键设计参数等进行理论分析，并建立系统模型；（3）模拟仿真：在熟练操作TRNSYS模拟软件的基础上，建立太阳能热水系统仿真模型，通过实验验证的方式对仿真模型进行验证，并对其关键参数进行系统优化；（4）模拟结果分析与结论：将模拟数据通过图、表与文字描述相结合的方法进行表述说明，最终得出优化结论；（5）撰写毕业论文：包括文献综述、系统理论模型和仿真模型的建立、系统优化方法的表述、系统优化结果分析、结论与相关图表的绘制，字数不少于两万字；（6）外文翻译：完成一万字符的外文文献翻译。

空气源热泵+太阳能热水系统的效益研究
近年来，随着环境污染和能源紧缺的日益严重，人们对清洁能源的需求越来越迫切。

空气源热泵和太阳能热水系统是目前两种比较常见的清洁能源利用技术。

本文旨在研究空
气源热泵+太阳能热水系统在热水供应方面的效益。

空气源热泵是一种以空气为热源的热泵系统，它通过将室外低温热源转化为室内高温
热源来供给热水。

空气源热泵具有节能环保、安全可靠、安装方便等优点，可以有效地降
低热水供应过程中的能耗和环境污染。

太阳能热水系统利用太阳能的热能来加热水，可以在不使用传统能源的情况下提供热
水供应。

太阳能热水系统的主要部件包括太阳能集热器、水箱、热交换器等。

太阳能热水
系统有着免费、清洁、无二次污染等优点，可以有效地利用可再生能源，减少能源消耗和
环境影响。

将空气源热泵与太阳能热水系统相结合可以充分利用两者的优势，进一步提高热水供
应的效益。

具体措施包括在太阳能集热器上设置辅助热源，当太阳能供热不足时，可以通
过空气源热泵提供额外的热能；利用空气源热泵的废热回收技术，将其余热能回馈到系统中，提高能源的利用效率。

空气源热泵+太阳能热水系统在热水供应方面的效益显著，可以有效地利用清洁能源，减少能源消耗和环境污染。

在未来的发展中，需要进一步研究和改进该系统的设计和性能，以加强其在热水供应领域的应用。

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。

太阳能与空气源热泵双热源联合热水系统的应用摘要：近年来，各种能源应用形式频出，供能系统出现了一个非常重要的趋势就是“从单一能源到多能源互补”，主要表现为太阳能与空气源、浅层地能、燃气、电、生物质能等能源互补使用。

而热泵技术是利用低品位可再生能源的有效方式，因而以热泵技术为基础的多能源组合供冷供热技术的发展已经引起广泛重视。

基于此，本文主要对太阳能与空气源热泵双热源联合热水系统的应用进行分析探讨。

关键词：太阳能；空气源热泵；双热源联合；热水系统；应用前言太阳能作为可再生能源，存在能流密度低，间歇性和不可靠性的缺点，但可以通过水箱将其热能蓄存起来。

将太阳能与空气源热泵通过蓄热水箱结合组成系统，在兼顾提供生活热水的同时，可以提高系统的蒸发温度，从而弥补空气源热泵和太阳能的不足，同时向用户供生活热水，解决寒冷地区冬季环境温度较低时空气源热泵制热能效比低的问题。

该系统与传统的使用电加热及单一空气源热泵供应生活热水系统相比，减少了能耗及对环境的污染，并且系统性能有较大的提高。

1、太阳能/空气双热源热泵系统设计1.1空气源热泵系统由于地域条件的限制，随着室外环境温度的变化，空气源热泵的制热量、能效比等也随之发生变化。

冬季制热时，空气源热泵系统的蒸发温度随室外温度的降低而下降，压缩机的制冷剂流量降低，导致系统的制热量降低，而用水热负荷随环境温度的降低而升高，当室外空气温度低于某一值时，系统供热量满足不了负荷要求，需要辅助加热。

反之，室外温度升高时，空气源热泵系统的制热量增大，但用水热负荷降低，即系统的制热量与热水负荷为负相关关系，这个温度值即为平衡点温度（见图1），其值取决于空气源热泵的制热性能，也决定了热泵容量及太阳能集热面积。

图11.2太阳能集热水系统太阳能集热系统由太阳能集热器，蓄热水箱及其连接管路和附件组成。

热水箱给用户提供生活热水，设计水温50℃。

1.3太阳能/空气双热源热泵供热系统设计系统（如图2）通过蓄热水箱将空气源热泵系统与太阳能集热器有机结合，水作为吸热介质在太阳集热器内通过单向流动吸收、输送太阳辐射能。

空气源热泵+太阳能热水系统的效益研究随着环保意识的日益增强，可再生能源的利用成为了人们关注的热点话题。

在能源利用方面，空气源热泵和太阳能热水系统被广泛认为是两种环保高效的系统。

本文将结合实际情况，对这两种系统的效益进行研究。

一、空气源热泵的优势空气源热泵是一种以空气为热源的热水系统，通过压缩机对低温热能进行提升，达到加热水的效果。

它具有以下几个优势：1. 环保节能：空气源热泵的能源主要来源于空气，不需要燃料燃烧，不会产生二氧化碳等有害气体，是一种环保的能源利用方式。

它的能效高，能够将低温的热能提升至高温，节约能源消耗。

2. 稳定可靠：空气源热泵的运行稳定可靠，不会受到季节和地域的限制。

无论是在寒冷的冬季还是炎热的夏季，空气源热泵都可以正常工作。

3. 节省空间：与传统锅炉系统相比，空气源热泵可以节省大量的安装空间，它的主要设备安装在室外，不占室内空间，对于有限空间的城市住宅来说，是非常理想的选择。

二、太阳能热水系统的优势太阳能热水系统利用太阳能热能对水进行加热，是一种绿色环保的热水系统。

其优势有：1. 节能环保：太阳能热水系统主要利用太阳能进行加热，不需要其他外部能源，因此是一种节能环保的热水系统。

它的运行过程中不会产生废气、废水等污染物，对环境友好。

2. 长期使用：太阳能是一种免费的能源，不需要额外的能源消耗。

在适宜的气候条件下，太阳能热水系统可以长期稳定地提供热水。

3. 维护成本低：太阳能热水系统的维护成本相对较低，一旦安装好后，基本上不需要进行其他额外的支出，相比其他热水系统具有经济性。

三、空气源热泵与太阳能热水系统的结合在实际的应用中，往往需要结合多种能源系统来满足不同需求。

空气源热泵和太阳能热水系统可以通过结合使用，发挥各自的优势，达到更高的效益。

具体表现在以下几个方面：1. 能源互补：空气源热泵和太阳能热水系统的工作原理不同，可以相互补充，有效利用两种能源，提高能源利用率。

2. 稳定性增强：太阳能热水系统受到天气影响，阴雨天气时供热能力减弱，而空气源热泵可以作为补充，在不同气候条件下保证热水供应的稳定性和连续性。

太阳能与空气源热泵联合采暖探讨（全文）摘要：太阳能作为一种能源和动力加以利用，至今已有300多年历史。

作为最清洁的能源之一，目前在我国，利用太阳能加热生活热水的技术相对成熟，使用率较高。

但由于太阳能具有分散性、不稳定性及效率偏低的缺点，在居民采暖使用方面发展缓慢。

结合太阳能存在的特点，需要选择另一种合适的热源，作为保证太阳能采暖系统正常运行的保证。

本文就空气源热泵作为太阳能辅助热源系统进行了分析，在设计匹配上同时考虑初投资及运行成本，尽可能扬长避短，充分发挥太阳能和空气源热泵的优势。

关键词：太阳能；空气源热泵；联合采暖中图分类号：TK511文献标识码： A我国大气环境形势日益严竣，冬季供暖时期尤为严重。

目前我国冬季采暖仍以燃煤锅炉为主要热源，冬季以臭氧、细颗粒物（PM2.5）和酸雨为特征的区域性复合型大气污染格外突出，区域内大范围同时出现空气重污染现象的频次日益增多，严重制约社会经济的可持续发展，威胁人民群众身体健康。

因此，大力推进清洁能源在冬季采暖中的利用，加快淘汰落后产能，大幅削减污染物排放量，是改善区域大气环境的有效途径。

太阳能作为最节能、最清洁的能源，利用太阳能光热采暖是节能减排，减少雾霾的有效途径之一。

我国是太阳能光热产业大国，是世界上太阳能资源最丰富的地区之一，但目前太阳能的利用还是偏重用于生活用热水的制取上，用于采暖还没有很大的推广。

太阳能光热具有普遍、巨大、无害、长久等众多优点的同时也具有集热器占地面积大、且分散性、不稳定性、初始投资高及效率偏低的缺点。

因此，需要积极的寻求一种节能环保的技术，与太阳能联合应用达到供暖的目的。

热泵技术无疑成为很好的选择。

其中，空气源热泵相对其他形式热泵，对场地、安装地区地质、地下水量等硬性环境条件没有过多要求，成为与太阳能光热采暖最佳的辅助热源。

一、太阳能+空气源热泵联合运行模式太阳能+空气源热泵系统是目前最先进、最节能的中央热水加热方式。

不仅可以满足生活热水需求，而且可以提高系统温度进行房屋采暖。

太阳能—空气源热泵热水系统设计应用分析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。

太阳-空气源热泵热水系统结合了太阳能的清洁性、可再生性和空气源热泵的节能性，是一种节能、无污染的高效能源利用系统。

一、太阳能-空气源热泵热水系统的工作原理及特点1、太阳能-空气源热泵热水系统简介太阳能+空气源热泵热水系统，针对晴天情况下能满足正常热水供应而配置真空管太阳能集热器数量（阴雨天或日照不足的情况下通过空气源热泵进行辅助加热）。

为保证系统在冬季最不利的情况下仍能满足热水的正常供应，系统配备空气源热泵进行辅助加热，克服电加热能耗存在的缺陷。

2、工作原理太阳能-空气源热泵热水系统的运行主要有以下四种工况：（1）太阳能集热系统直接加热生活热水。

在日照充足的白天，系统按此工况工作，此时太阳能热水循环泵的工作由系统控制器根据太阳能集热器和太阳能储热罐水温进行控制。

（2）空气源热泵辅助太阳能集热系统加热生活热水。

当阴雨天或光照不足，太阳能集热系统不足以使生活热水箱温度达到设计水温时，水箱感温元件检测水温启动空气源热泵热水机组加热，当水箱水温达到设定值时，空气源热泵热水机组自动关闭。

（3）太阳能和热泵机组同时加热生活热水。

在万方数据日照良好情况下，如果热水系统的耗热量大于太阳能集热系统的有效供热量或太阳能集热器的数量较少，不能满足热水系统的用热需求，则太阳能和热泵机组同时工作向热水系统供热。

系统采用自动温差控制循环加热，根据太阳能热水系统的运行情况、环境状况，结合空气源热泵的性能特点来自动切换热泵机组的运行，最大限度少开机或不开机，从而确保热水在不低于55℃供应下限的前提下，为太阳能的充分利用提供保障，同时也为机组的节能利用和安全运行提供可靠的保证。

（4）空气源热泵机组直接加热生活热水。

在连续的雨雪天气，热水系统所需热量完全由空气源热泵机组提供。

空气源热泵+太阳能热水系统的效益研究摘要：通过对几种常见的热水系统的具体分析，我们发现，太阳能+空气源热泵年消耗的费用较低，年运行费用也相对较少，这在一定程度上表示了空气源热泵对于太阳能热水系统的辅助功能逐渐成效，同时这方面专业技术条件还处于可行状态，在节能减排的基础上还可以做到增加经济收益，是一种可以推广的生活用水热化的系统模式。

本文在对空气源热泵+太阳能热水系统做了一定的研究，并进行了相应的利益简要分析。

关键词：效益研究；空气源热泵；太阳能热水系统随着人们的生活水平日渐提高，因此对于日常使用的生活用品要求也日渐升高，家庭热水的使用量也逐年增加，在生活热水能耗居高不下的状况下，寻找最优的生活热水制备的方法便是如今关注的焦点。

在全球变暖的大环境下，是否能找到节约能源消耗、保护环境的安全的技术方法，如何改变当前能源消耗现状也迫在眉睫[1]。

一、常用热水系统场所的特点分析在人们的日常生活中，对于热水量的需求在日渐增加，不单是提供热水洗浴或大型商务酒店等地会大量使用热水，更多的小区、学校都开始提供了热水服务，通过实地调查，表示一般宾馆、酒店等大型营业场所采用的不是中央热水系统，但剩余的一些小区住宅及商场、学校等密集场所已经都开始采用节能环保的太阳能热水系统。

二、太阳能、空气热源泵的基本介绍太阳能资源是大自然赋予人类的珍贵宝藏，有着取之不尽用之不竭的优点，政府也在积极出台了对于利用太阳能的相关条例，规定了一部分住宅要按照规定，统一安装太阳能热水系统，最大程度的开展对太阳能资源的利用情况，在太阳辐照充足的情况下，太阳热水系统的优势十分显著，其可以仅消耗水泵的能源，使得其他的耗能基本为零。

但同时我们也不得不承认太阳能自身带着不可避免的硬性缺点，介于它的不确定性，会有可能受到天气原因的影响，从而导致辐照量不足，无法形成完整的用水加热需求[2]。

空气热源泵是以环境空气中丰富低品位太阳潜能作为其能源，特点是任何地方都有，可以随时用随时取走。