广州地区热泵辅助太阳能热水系统性能分析(2)

热泵辅助太阳能热水

热水器在广州等南方地区的推广应用。本文将计算广州地区太阳能热水系统集热器的适用面积,分析空气源热泵、水源辅助热泵的太阳能热水系统运行性能及集热器面积对运行性能的影响。

1)直膨式太阳能热泵:在直膨式系统中,是

2　热泵辅助太阳能热水系统的形式

211　采用空气源热泵辅助的太阳能热水系统

一种基于逆卡诺循环的系统,将太阳能集热器与热

泵蒸发器结合成一体,节省了非直膨式系统中集热循环与热泵循环之间的换热设备[4]。晴天,经膨胀阀节流后的低温低压制冷剂首先流入太阳能集热/蒸发器中,通过吸收太阳辐射而蒸发后的制冷剂在压缩机内形成高温高压气体,然后被排入冷凝器中,制冷剂蒸汽通过与水进行对流换热而得到冷凝同时水得热而升温,冷凝后的制冷剂经膨胀阀又重新流入太阳能集热/蒸发器中,由此构成一次循环;阴天或夜间,太阳能集热/蒸发器也可以通过吸收大气中的显热和潜热来维持全天候地生产热水。

图1为采用空气源热泵作为太阳能热水系统辅助热源,与太阳能热水系统并联连接[3]。夏季太阳能热量充沛,能够满足热水的需求时,热泵不需工作。而在1～3月份气温较低,所需的热水量较大时,此时阴雨天较多,太阳能热量较少,不能满足热水量需求时,需启动热泵补充热量。但此时室外空气温度较低,热泵的效率和制热量也相应的降低,在室外空气温度低于7℃时蒸发器会结霜,空气源热泵的运行工况恶化,效率更低甚至无法工作,不得不启动电加热器,采用热泵的节能效果就无从体现。212　采用水源辅助热泵的太阳能热水系统

采用水源热泵辅助的太阳能热水系统,也称太阳能热泵(SAHP),一般是指利用太阳能作为蒸发器热源的热泵系统,对太阳能热水器来说,最后得到的高温热量仅相当于把太阳能集热器得到的热量再加上热泵压缩机所消耗的热量,或者说此时热泵的供热系数仅为1。

根据太阳能集热器与热泵蒸发器的组合型式,

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图1　空气源热泵辅助太阳能系统

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可分为直膨式和非直膨式。

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图2　非直膨式太阳能热泵

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　　2)非直膨式太阳能热泵:在非直膨式系统中,太阳能集热器与热泵蒸发器分立,通过集热介质在集热器中吸收太阳能,夏季太阳能热量充沛,能够满足热水的需求时,热泵不需工作[5]。而在1～3月份气温较低,所需的热水量较大时,

此时阴雨天

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