阳季春,周湘江:太阳能热泵技术国内外研究综述 61

和提高热泵COP的目的;在混合式太阳能热泵系统(如图3所示)中,太阳能集热器吸收热量储存于储热设备中,要求蒸发器可以根据需要既能从空气中吸收热量,又能从太阳能储热设备中吸收热量.混合式太阳能热泵系统的关键部件是蒸发器

.

SakaiI和TakagiM研究的一种串联式太

阳能热泵系统,为了减小太阳能集热器面积,

这种太阳能热泵系统采取的运行策略是白天使

用空气作为热泵热源,通过热泵给室内供热;

晚上利用白天太阳能加热的热水作为热泵系统

热源给室内供热.研究结果表明,该系统能部

[1]分解决空气源热泵系统结霜问题.

MacarthurJW对串联式太阳能热泵进行

结构优化,并对其投资回收期进行了计算.研

究结果表明,太阳能热泵储热器的容量和太阳

能集热器的面积是太阳能热泵设计要重点考虑

的因素,储热器容量和集热器过大或过小都会

极大降低太阳能热泵的经济性;同时给出了在

2当地条件下,对于90m的供热面积,最理想

太阳能集热器面积和储热器容积分别为30m

和3 5m.3[2]2图2

串联式太阳能热泵原理示意图图3 混合式太阳能热泵原理示意图

FreemanTL等人利用TRSYS软件对并联式、串联式和混合式3种间接膨胀式太阳能热泵系统进行了较全面的模拟研究,研究结果表明,在空气作为热源的情况下,并联式太阳能热泵系统可能是最实用的系统,并且比串联式和混合式系统的热性能更优越,但TLFreeman没有对水源热泵系统的性能进行研究.

AndersonJV等人对并联式太阳能热泵系统的设计方法进行了研究.认为要设计一套高效实用的并联式太阳能热泵系统,首先确定要满足设计负荷太阳能系统能够承担的制热部分负荷和制热水部分负荷各是多少,再确定热泵应该承担的供热或供热水负荷.研究结果表明该方法简单、可靠.[4][3]

KaygusuzK和AyhanT根据当地的气候特点设计出一种间接膨胀式太阳能热泵实验系统,该系统太阳能集热器为平板集热器,储热材料为相变储能材料,并建立该系统的理论模型.实验结果显示,在该地区实验条件下3种方式太阳能热泵系统中混合式太阳能热泵系统的季节性能系数最高,串联式太阳能热泵系统季节性能系数最低;混合式太阳能热泵性能明显优于串联式和并联式系统.从太阳能集热器效率看,串联式系统太阳能集热器效率较高。

文献[6]提出一种将太阳能与多功能热泵技术有机地结合的新型热泵系统,称之为间接膨胀式太阳能多功能热泵系统(IESA-MDHP),重点对研制的IESA-MDHP实验样机的供热性能进行了实验研究.实验结果表明,IESA-MDHP系统的COPhp在3 30~4 71之间变化,而COPsys在2 88~3 96之间变化,明显高于传统的家用空气源热泵系统

GeorgievA建立了一套研究串联式太阳能热泵系统的实验台,并设计出合理的实验方案,通过控制蒸发器、冷凝器侧水平均温度和冷凝器侧水流量对热泵COP和整个系统热效率进行测试,并对测试结果进行拟合,推导出COP和整个系统热效率的实验关联式,为该类太阳能热泵系统的应用提供

[7]理论指导.

在间接膨胀式太阳能热泵的研究中,其他的研究者如MorrisonGL和旷玉辉、ComakliOmer、YumrutasRecep、YamankaradenizR和WangHuajun等都从不同侧面对这一系统进行了研究,并得到[8-13][5]