文档介绍：太阳能热泵供暖系统研究综述
太阳能热泵供暖系统研究综述
摘要: 介绍了太阳能热泵供暖系统的组成和运行方式。对影响太阳能热泵供暖系统性能的因素进行了综述。最后对当前太阳能热泵系统供暖中存在的问题进行了分析和探讨。
关键词:太阳能热泵;储热;供暖系统
中图分类号: TK511 文献标识码: A

随着全球能源危机的日益加剧,节约能源、有效利用能源逐渐成为人们追求的目标。建筑能耗作为能源浪费的一个重要方面,近年来研究的热度一直很高。20世纪90年代以来,各国对太阳能利用的普遍重视,使太阳能技术的应用与研究进入了较成熟与新的发展时期[1]。在太阳能的利用中,太阳能热泵把太阳能作为热泵的低位热源,是利用太阳能的一种有益尝试。
1 太阳能热泵供暖系统

在国外,由于太阳能技术比较成熟,因此相对于国内来说太阳能热泵供暖系统的研究也比较早。20 世纪 50 年代, Jodan 和 Therkeld 指出了太阳能热泵可以同时提高集热器效率和热泵热性能。在过去的几十年内,国外学者们从设计、计算模型、测试的角度对太阳能热泵供暖系统进行了一些研究,
这些研究基本分为以下三类[2]:1)带有热储存装置的太阳能热泵供暖系统;2)直膨式太阳能热泵供暖系统;3)太阳能-土壤源热泵供暖系统。
我国对太阳能热泵的研究起步较晚,天津大学、上海交通大学、哈尔滨工业大学、东南大学、青岛理工大学等先后对太阳能热泵进行了实验及理论研究,取得了一定的成果。天津大学赵军等对串联式太阳能热泵供热水系统进行了实验研究和理论分析,上海交通大学王如竹等对直膨式太阳能热泵热水器进行了试验研究,青岛理工大学的董华等将太阳能热泵系统与地板辐射供暖系统结合进行了实验研究,哈尔滨工业大学余延顺等对太阳能-土壤源热泵系统在寒冷地区的应用作初探,通过对系统供暖工况的动态模拟,得出寒冷地区太阳能保证率以及太阳能集热器面积的确定方式[3-8]。

太阳能热泵供暖系统由太阳能集热器、热泵、蓄热装置、供暖末端装置和控制系统组成。系统以太阳能为主能源,以电能作为
适时补充能源,热泵能够在太阳能不足时对系统提供热能补充,是太阳能与热泵的最佳耦合方式。
太阳能热泵系统的工作原理:工质在蒸发器内吸热后变为低温低压过热蒸汽,在压缩机中经过绝热压缩变为高温高压气体,再经冷凝器定压冷凝为高压中温的液体,放出工质的气化热,与冷凝水进行热交换,使冷凝水被加热为热水,供用户使用;液态工质再经过膨胀阀绝热节流后变为低温低压气液两相混合物,并回到蒸发器定压吸收低温热源热量,蒸发变为过热蒸汽;如此形成一个完整
的循环过程。
太阳能热泵系统的关键技术
太阳能热泵系统的关键技术主要包括系统的结构形式、循环工质的选择、压缩机选择、集热器和蓄热器的设计。
太阳能集热器是太阳能供暖系统中最重要的组成部分,其性能与成本对整个系统的运行成败起着决定性的作用。太阳能热泵的系统中,由于太阳能是一个强度多变的低位热源,一般都设太阳能蓄热器。在用电低谷时,利用电加热器加热相变蓄热装置中的相变材料,使其融化,将热量以潜热(小部分显热)形式蓄存起来。白天,通过与热泵蒸发器相连的水环路系统将相变蓄热装置中的热量吸取,经过压缩机压缩,由热泵系统