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太阳能与热泵技术应用在暖通空调中的进展太阳能与热泵技术在暖通空调（HVAC）领域的应用近年来取得了显著进展，为建筑节能和可持续发展提供了重要支持。太阳能技术通过光伏板或集热器将太阳辐射转化为电能或热能，用于供暖、制冷及热水供应。结合热泵技术，可以进一步提高能源利用效率。热泵通过逆卡诺循环从低温环境中提取热量，将其转移到高温环境，实现高效供热或制冷。
在实际应用中，太阳能驱动的热泵系统逐渐成为主流。例如，太阳能光伏为热泵提供电力，减少对传统电网的依赖；而太阳能集热器则可直接为热泵提供高温热源，降低压缩机能耗。此外，地源热泵与太阳能的耦合系统也得到推广，通过地下换热器稳定热源，进一步提升系统性能。
这些技术的融合不仅提高了能源利用率，还显著降低了碳排放。随着储能技术和智能控制系统的进步，太阳能与热泵的集成系统能够更好地适应间歇性能源供应，并优化全年运行效率。未来，随着成本下降和技术完善，这类系统有望在全球范围内广泛应用于住宅、商业和工业建筑，助力实现“双碳”目标。
第24卷，总第140期 2006年11月，第6期
dbj／t15-192-2020 平板动力载荷试验技术标准《节能技术》 ENERGYCONSERVATIONTECHNOLOGY
Vol.24,Sum.No.140 Nov.2006,No.6
太阳能与热泵技术应用在暖通空调中的进展
（湖南大学土木工程学院，湖南长沙410082）
Development and Application of the Technology
当前，我国建筑能耗占全国总能耗20%左 右1,建筑能耗中的暖通空调能耗约占其50%~ 60%，另外制备卫生热水的能耗也在建筑能耗中占 有较大比例2。参照发达国家建筑能耗增长的历 程，可以预见我国建筑能耗，特别是暖通空调及卫生
热水能耗所构成的建筑冷热源能耗占国内总能耗的 比重会越来越大(3~5)。目前我国的能源利用率较 低，研究新型的节能技术具有重要意义。近些年来， 太阳能和热泵技术在我国发展迅速，国内外很多学 者做了相关的研究，并取得了些工程实例。人们 逐渐认识到太阳能和热泵技术对于利用一次能源， 减少使用煤炭、石油等化石能源，改善建筑冷热源结 构有很好的理论和实践意义。本文将针对目前太阳 能与热泵技术的发展和应用情况进行介绍。
1.2太阳能采暖和太阳能热水工程
而于基本结构的相似性，我们可以将太阳能采
暖系统和太阳能热水系统组合成一套太阳能组合系 统。在太阳能组合系统中，一般都有两套能源设施 （太阳能及其辅助能源设施），用于提供两个热负荷 （采暖负荷和生活热水负荷）所需要的热量。只要白 天有足够的太阳辐射，就由太阳集热器提供热量；否 则，就由辅助能源(油、气、电、木材等)补充太阳能的 不足。何梓年介绍说，国外科学家认为可以按照太 阳集热器提供采暖热量的储存方式和太阳集热器与 辅助加热器在供暖系统中的关系进行分类，并列举 了儿种典型的系统模式，如图1和图2所示{7]。
? 并联式直接太阳能地板系统
图1所示系统由法国人设计。该系统的主要特 点是：太阳能贮水箱和辅助加热器以并联方式交替 向采暖回路供热；没有采暖用的贮水箱，只有生活热 水用的贮水箱；被加热的地板既用作采暖的热辐射 器，又用作采暖的热贮存器；采暖地板同时跟太阳集 热器和辅助加热器并联连接。当把太阳能集热器收 集的热量提供给地板采暖时，如果室温达到所设定 的温度，就关掉集热器回路的循环泵；把辅助能源提 供的热量提供给地板采暖时，一且室内温度超过设 定温度，就要关掉采暖回路的循环泵；在夏季，生活 热水贮水箱用于储存太阳能
设置2个储水箱的混合式系线
图2所示系统由奥地利人设计。该系统的主要 特点是：太阳集热器和辅助加热器同时与同一个贮 水箱连接，采暖回路由此贮水箱供热；系统设置2个 贮水箱，分别贮存采暖热水和生活热水，2个水箱的 尺寸大小可以单独选择；采暖贮水箱的热分层是利 用三通阀来实现，它将太阳集热器提供的热水引人 采暖贮水箱的中部或顶部：采暖贮水箱的上部跟辅
随署太阳能光热转换技术的不断进步，太阳能 因其取之不尽、清洁无污染等特点越来越受到人们 的重视。然而太阳辐射热量有季节、昼夜的规律变 化，同时还受阴晴云雨等随机因素的强烈影响，太阳 辐射热量具有很大的不稳定性；太阳能制冷空调、太 阳能采暖和热水系统因热源温度的需要，使得太阳 能集热器蒸发温度较高，而这对集热器的集热效率 不利。为克服太阳能利用中的上述问题，人们不断 探索各种新的更高效的能源利用技术，热泵技术在 此过程中受到了相当的重视。同时蒸汽压缩式热泵 在实际应用中也遇到了一定的问题，最为突出的就 是当冬天大气温度很低时，热泵系统的效率比较低。 针对两者的问题，很多学者提出：既然太阳能热利用 系统中的集热器在低温时集热效率较高，而热系系 统在其蒸发温度较高时系统效率较高，那么可以考 虑采用太阳能加热系统作为热泵系统的热源。
3.1非直接膨胀式太阳能热泵
在集热器中吸收太阳能，并在蒸发器中将热量传递 给制冷剂，或者直接通过换热器将热量传递给需要 预热的空气或水。根据太阳能集热环路与热泵循环 的连接形式，非直膨式系统又可进一步分为串联式、 并联式和混合连接式。其中并联式是指太阳能集热 环路与热泵循环彼此独立，前者一般用于预热后者 的加热对象，或者后者作为前者的辅助热源[17.18]。 并联式系统（如图3所示）是由传统的太阳集热 器和空气源热泵共同组成，它们各自独立工作，互为 补充。热泵系统的热源一般是周围的空气。当太阳 辐射足够强时，只运行太阳能系统，否则，运行热泵 系统或两个系统同时工作。
图3并联式太阳能系统
图4混合式太阳能热泵系统
混合连接系统也叫双热源系统（如图4所示）， 实际上是串连和并联系统的组合。系统设两个蒸发 器，一个以大气为热源，另外一个以被太阳能加热的 工质为热源。根据室外具体条件的不同，有3种不 同的工作模式：（1）当太阳辐射强度足够大时，不需 要开启热泵，直接利用太阳能即可满足要求。（2)当 太阳辐射强度很小，以至水箱中的水温很低时，开启 热泵，使其以空气为热源进行工作。（3)当外界条件 介于两者之间时，使热泵以水箱中被太阳能加热了 的工质为热源进行工作。
3.2太阳能一空气源热泵系统
在我国100kW以下的中小型空调中，有50%使 用了热泵机组。其中空气源热泵冷热水机组在我
4.1国内对太阳能热泵的研究情况
善了空气源热泵在低温环境下制热运行的性能，扩 大了它的使用区域，并使太阳能的利用效率大幅提 高，解决阴雨天气及冬季环境温度较低太阳能资源 不足时热水供应保证率，做到全年、全天候供应热 水。其系统构成如图5所示。该系统设计了一个太 阳能辅助加热空气源热泵机组（中国发明专利号 ZL03105237.1），如图6所示（21]
图6 太阳能辅助加热空 源热泵机组示意图
4.2国外对太阳能热泵的一些研究情况
国外有学者对带储热罐的太阳能热泵系统进行
对带储热罐的太阳能热
T放热产生的嘀流S、系统从低温热源T2吸热产 生的嫡流S及吸收式热泵从补偿热源T的吸热产 生的煸流S三部分组成。 根据前面的设定，吸收式热泵系统在高温热源 的放热过程产生的流与压缩式热泵系统相同，即
吸收式热泵系统从低温热源吸热产生的熵流可表示为
epc工程机电施工组织设计（83p）吸收式热泵系统从补偿热源吸热产生的熵流可表示为
吸收式热泵系统总熵流可表示为
Sn+S2+S3 q T2
热泵的供热系数作为热泵性能的评价指标，在 用于比较不同形式的热泵系统的性能及对热泵形式 进行选择时，存在一定的局限性。本文结合热力学 第二定律的有关原理，提出了评价热泵系统性能的 新指标一—单位损供热率，并分别对压缩式热泵 系统和吸收热泵的单位损供热率进行了推导。根 据热泵的单位损供热率，就可以对各种类型的热 泵的性能进行直观比较，并对热泵的形式作出合理 的选择。
将式(15）、式（16)代人式(11)，可得系统熵产 S=AS
由此高速公路水泥稳定碎石施工方案，就可以求出吸收式热泵系统的烟损 L=To·S
式中L一吸收式热泵系统的烯损； To一一大气环境温度。 (2）吸收式热泵系统的单位损供热率 根据上面的分析，吸收式热泵系统的单位损 供热率可表示为