太 陽 能 熱 泵 系 統

　　李 銳 &，張建國 &，俞 堅 &！ 王志峰 “！ 高瑞恒 &

　　（&’北京工業大學 環境能源學院，北京 &（（（”“；”）中國科學院 工程熱物理所，北京 &（（（*（）

　　摘 要：太陽能與熱泵相結合的技術是新能源利用技術發展的一個重要方面。文章介紹了太陽能熱泵的基本知識，并結合所做的相關試驗分析了太陽能和熱泵相結合應用的特點。

　　關鍵詞：太陽能+ 熱泵+ 熱水器+

　　中圖分類號：，-.&. 文獻標識碼：/ 文章編號：&01&2.“3”（“（（#）（#2（（4（2（4

　　”#$%& ’（%） *+，* -“。/0 121）

　　56 789，：;《=》 ？9@A2B8C，DE ？9@A，F《=》 ：$92GHAB，》《I 7892$HAB

　　！ 太陽能熱泵的發展背景

　　隨著世界能源消費量的大幅度增長！人們把能源利用的重點轉移到可再生能源的開發和利用上來。太陽能以其取之不盡、廉價、安全、無需運輸、清潔無污染等特點受到人們的重視，光熱、光電、光化學等太陽能利用技術已迅速地發展起來。由于太陽能受季節和天氣影響較大、熱流密度低，導致各種形式的太陽能直接熱利用系統在應用上都受到一定的限制。隨著生活水平的提高，熱用戶對于供熱的要求也越來越高，太陽能利用的一些局限性日益顯現出來：！在

　　太陽輻照時間少的國家和地區，其應用受到很大限制；”白天集熱板板面溫度的上升會導致集熱效率下降；#在夜間或陰雨天沒有足夠的太陽輻射時，無法實現 “# $ 的連續供熱，如采用輔助加熱方式，勢必又要消耗大量的其它能源；$加熱周期較長；%傳統的太陽集熱器與建筑不易結合，在一定程度上影響了建筑的美觀；

　　&常規的太陽熱水器需要在房頂設水箱，在夜間氣溫較低時，儲水箱和集熱器向外界散熱造成大量的熱量損失。

　　為克服太陽能利用中的上述問題，人們不斷探索各種新的更高效的能源利用技術，熱泵技術在此過程中受到了相當的重視。熱泵是通過消耗一定量的外功把熱能從低溫熱源輸送到

　　高溫熱源的設備。根據熱源不同，可分為水源、地源、氣源等形式的熱泵；根據原理不同，又可分為吸收 % 吸附式、蒸汽噴射式、蒸汽壓縮式等形式的熱泵。蒸汽壓縮式熱泵因其結構簡單，工作可靠，效率較高而被廣泛采用，其工作原理如圖 & 所示。

　　圖 ！ 蒸汽壓縮式熱泵原理示意圖

　　&2低溫熱源；”2蒸發器；42節流裝置；#2高溫

　　熱源； .2冷凝器；02壓縮機

　　蒸汽壓縮式熱泵在實際應用中也遇到了一定的問題，最為突出的就是當冬天的大氣溫度很低時，熱泵系統的效率比較低。針對此問題一些研究者提出：既然太陽能熱利用系統中的集熱器在低溫時集熱效率較高，而熱泵系統在其蒸發溫度較高時系統效率較高，那么可以考慮采用太陽能加熱系統來作為熱泵系統的熱源。