空气源热泵与太阳能热水系统集成设计探究

杨俊

（常州市节能技术服务中心，江苏常州213015）

【摘要】随着我国化石能源的不断开发，人们的生活环境被这些燃料的燃烧所释放的气体产生影响发生了日益严重的大气污染，人们开始向着清洁能源的开发上进行了重视。在热水系统方面，人们在太阳能热水系统的基础上，增添了空气源热泵，共同组成了空气源热泵与太阳能集成热水系统。通过对空气源热泵与太阳能集成热水系统进行分析，对其结构进行分析，通过对其优缺点的讨论，对空气源热泵与太阳能热水系统进行分类。

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关键词 太阳能；空气源热泵；集成；热水系统

0引言

以太阳能为主体的新能源在当今社会上得到了广泛的应用和不断的研发。太阳能属于新型的清洁能源，根据太阳的热辐射能对温度进行收集，除了能够提供热能之外，还能将热能转化为电能为人类活动提供能源支持。本文通过对空气源热泵与太阳能集成热水系统进行分析，对其结构进行分析，通过对其优缺点的讨论，对空气源热泵与太阳能热水系统进行分类。

1空气源热泵与太阳能集成热水系统

1.1太阳能热水系统

在人们的日常生活中，太阳能热水器能够为人们提供方便的热水。通过将光能转化为热能，使得储水器中的水的温度能够得到有效的提高，使人们能够方便的用到热水。按照太阳能的结构形式可以分为两种，分别是平板式的太阳能热水器和真空管式的太阳能热水器，一般的真空管式的太阳能热水器较为常见，这种太阳能热水器组成主要是有集热管、储水箱、支架和其他的相关结构构成，利用集热管将太阳能转化为热能，因为水在不同温度下处在的位置不同，利用这种现象将温水转移到上部，冷水转移到下部，通过这种循环将整体的液体提高到一定的温度，并利用管道将热水传输给用户使用。

1.2空气源热泵供水系统

空气源热泵热水器可以成为空气能热水器，它的工作原理是利用压缩机将空气中的收集到的低温热量进行压缩，然后利用转化成的热能为水体的加热提供能源。空气源热泵热水器相对于电辅助太阳能热水器来说具有更高效的利用率，在提供相同的热量下，空气源热泵更加的高效节能。

太阳能热水器是利用阳光进行工作的，在使用中会受到天气条件的影响，而且在安装的时候还非常的不方便，但是空气源热泵就没有这种问题。空气源热泵热水器的能量传递和转换是通过一定的介质进行的，所以电加热元件就可以不用直接的接触水体，能够有效的降低电热水器漏电现象的发生。燃气在遇到泄漏或者接触电的情况下会爆炸，人吸入的时候还可能出现中毒等危害，而空气源热也能很好对这些情况进行控制。

空气源热泵热水器不需要阳光，安装在室内室外都可以进行使用。太阳能在换水之后需要一定时间来进行加热，工作时间有间隔，而空气源热泵热水器只需要有空气就能进行工作，只要温度不是很低，就可以全天候的进行工作，能够较为快速的进行热水。

1.3空气源热泵与太阳能集成热水系统

将两者进行组合就成为了空气源热泵与太阳能集成热水系统，在整个工作过程中，主要包括空气压缩、蒸汽冷凝、导热介质节流和导热介质气化四个步骤，利用这四个步骤来实现空气源热泵与太阳能集成热水系统的全部工作。通过四个步骤的有效的循环的工作，实现连续性的工作。结合了空气源热泵热水系统和太阳能热水系统的这个集成热水系统在空气上受到的影响较少。在晴天光照较为充足的时候，可以以太阳能为基础，利用空气源热泵进行辅助加热；而在阴雨天光照较为弱的时候，就可以放弃太阳能热水器，完全的使用空气源热泵热水器来进行工作。通过这种模式的设定，能够使得热水系统的稳定性和持续性进行有效的保证，还能更加合理的对各种资源进行资源。

在对日加热总容量进行精确合理的计算之后，可以清楚的对热水系统进行分析，空气源热泵与太阳能集成热水系统的日工作时间与单位小时内的加热量成反比，所以应该控制好空气源热泵与太阳能集成热水系统的工作时间。在具体的工作时间上，还需要在系统的使用寿命和资源的消耗等方面进行考虑，最后决定该热水系统的工作时间控制在10小时左右，根据不同的情况还需要具体的进行分析确定。

2空气源热泵与太阳能集成热水系统的分类

2.1在连接方式方面上的分类

按照连接方式的不同可以分为串联、并联两个方式。

串联的连接方式是较为传统的连接方式，是将太阳能热水器和空气源热泵热水器进行依次的连接，这种连接方式的热量交换是利用集热器通过储热器来实现的，储热器通过将空气冷凝来实现将热量传递给热水系统的终端的目标，空气源热泵蒸发器可以利用直连膨胀式集热器来进行功能上的替代。在连接和搭设的过程中，因为机构简单，所以很方便的进行使用，而且这种方式的使用性能也很好，故而在当今市场上分布最广的装置。

并联式系统是将集热器和空气源热泵系统利用并联的方式进行联接的，两个部分都能提供热水，但是相互之间没有影响，根据不同的条件可以采用不同的供水方式。比如在光照条件较好的天气下可以使用两种供热方式，也可以单独的进行使用；而在光照条件不好的情况下为了保障太阳能热水器的正常使用，可以采用空气源热泵的单独使用来进行热水的提供。

2.2在功能类型上的分类

按照功能类型上的分类，可以分为分时段供应热水系统和连续性供应热水系统两种。

分时段供应热水系统又可以分为定温加热和温差加热，在定温加热系统中，空气源热泵起到辅助作用，按照不同的光照条件合理的对集热器和空气源热泵进行分配，这种供水方式因为有时间的限制，适合使用时间较小的场所；另一种温差加热需要根据所需要的热水量进行集热方式的选择，长时间的进行供水。

在连续性供应热水系统中，相对于分时段的供应系统，在系统上增添了恒温箱。在使用过程中，晚上进行空气源热泵的供水，白天利用集热器进行供水，将热水汇集到恒温箱来实现连续性的热水供应，这种方式的热水量稳定、供水连续性好，还能减少能源的消耗。

3结束语

本文对空气源热泵与太阳能热水系统的集成做了一定方面上的分析，可以看出此集成热水系统具有一定的发展前景，通过对该系统的进一步改善，更加便利、合情的为人们带来热水供给。

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［责任编辑：刘展］