6)考慮到制冷劑的充注量和泄漏問題,直膨式太陽(yáng)能熱泵一般適用于小型供熱系統(tǒng),如戶用熱水器和供熱空調(diào)系統(tǒng)。其特點(diǎn)是集熱面積小、系統(tǒng)緊湊、集熱效率和熱泵性能高、適應(yīng)性好、自動(dòng)控制程度高等尤其是應(yīng)用于生產(chǎn)熱水,具有高效節(jié)能、安裝方便、全天候等優(yōu)點(diǎn),其造價(jià)與空氣源熱泵熱水器相當(dāng),性能更優(yōu)越。
7)非直膨式系統(tǒng)具有形式多樣、布置靈活、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn),適合于集中供熱、空調(diào)和供熱水系統(tǒng)。易于與建筑一體化。
3、太陽(yáng)能熱泵熱水器的研究現(xiàn)狀
早在20世紀(jì)50年代初,太陽(yáng)能熱利用的先驅(qū)者Jodan和Therkeld就指出了太陽(yáng)能熱泵的優(yōu)越性,即可同時(shí)提高太陽(yáng)能集熱器效率和熱泵系統(tǒng)性能。隨后,日本、美國(guó)、瑞典、澳大利亞等發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛投入了大量的人力、物力對(duì)太陽(yáng)能熱泵進(jìn)行深入的研究與開發(fā),在各地實(shí)施了多項(xiàng)太陽(yáng)能熱泵示范工程,例如賓館、住宅、學(xué)校、醫(yī)院、圖書館以及游泳館等,取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)效益。在能源和環(huán)境問題日益嚴(yán)峻的今天,太陽(yáng)能熱泵因其具有顯著的節(jié)能性和環(huán)境友好性,得到了越來越廣泛的關(guān)注。近年來,土耳其、印度尼西亞等發(fā)展中國(guó)家也對(duì)太陽(yáng)能熱泵進(jìn)行了大量的研究[5][6]。在產(chǎn)業(yè)化發(fā)展方面,美國(guó)的Solar King系列太陽(yáng)能熱泵供熱設(shè)備以及澳大利亞的Quantum系列太陽(yáng)能熱泵熱水器等就是比較典型的產(chǎn)品范例。
我國(guó)對(duì)太陽(yáng)能熱泵的研究起步較晚,有關(guān)文獻(xiàn)和報(bào)道均在十幾年內(nèi)。天津大學(xué)、東南大學(xué)、青島建筑工程學(xué)院、上海交通大學(xué)等先后對(duì)太陽(yáng)能熱泵進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)及理論研究,取得了一定的成果。天津大學(xué)對(duì)串聯(lián)式太陽(yáng)能熱泵供熱水系統(tǒng)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)研究和理論分析表明,該系統(tǒng)可以一年四季可靠運(yùn)行,向用戶提供50℃生活熱水,COP達(dá)到2.64~2.85(冬天),2.61~3.5(夏天)[7]。青島建筑工程學(xué)院對(duì)串聯(lián)式太陽(yáng)能熱泵供暖系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,該系統(tǒng)具有多功能調(diào)節(jié)能力,冬季熱泵供暖時(shí)熱泵機(jī)組工作穩(wěn)定,COP平均值達(dá)到2.71,具有明顯的節(jié)能效果[8]。上海交通大學(xué)對(duì)直膨式太陽(yáng)能熱泵熱水器進(jìn)行了試驗(yàn)研究,該熱水器可全天候提供45~50℃生活熱水150L,每天耗電量約為1kW·h(夏)~2 kW·h(冬),其分體式結(jié)構(gòu)尤其適合于高層或多層建筑,此外,這種熱水器在陰雨天可以照常工作,其工作形式轉(zhuǎn)變?yōu)榭諝庠礋岜肹9]。
4、太陽(yáng)能熱泵與建筑結(jié)合的應(yīng)用
近年來,隨著太陽(yáng)能事業(yè)的發(fā)展和建筑節(jié)能的要求,隨著城市的發(fā)展和人民生活水平的提高,“太陽(yáng)能與建筑一體化”和“全天候供熱”已成為我國(guó)太陽(yáng)能熱利用的重要議題。“太陽(yáng)能與建筑一體化”就是把太陽(yáng)能產(chǎn)品作為建筑部件安裝,使其有機(jī)結(jié)合起來,符合建筑美學(xué)要求,并盡可能地利用太陽(yáng)能等新能源和可再生能源替代常規(guī)能源以減少建筑能耗對(duì)常規(guī)能源的依賴,降低建筑能耗占我國(guó)總能耗的比例,并提高常規(guī)能源利用率。由于太陽(yáng)能熱泵具有集熱效率高、供熱性能系數(shù)高、形式多樣、布置靈活、一機(jī)多用、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn),能較好地滿足“太陽(yáng)能與建筑一體化”的要求。由于太陽(yáng)能具有低密度、間歇性和不穩(wěn)定性等缺點(diǎn),常規(guī)的太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)很難滿足“全天候”的要求,為滿足“全天候”的要求,常規(guī)方法是采用電加熱或燃?xì)饧訜釣檩o助熱源,但容易引發(fā)安全問題,且消耗了大量?jī)?yōu)質(zhì)能源,而采用太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)就能較好地解決“全天候”的問題。目前,我國(guó)太陽(yáng)能熱泵主要應(yīng)在公共建筑物上,例如,北京奧運(yùn)村和奧運(yùn)場(chǎng)館的生活熱水和加熱的能量都采用太陽(yáng)能熱泵供熱系統(tǒng)。
5、太陽(yáng)能熱泵技術(shù)存在的問題
我國(guó)太陽(yáng)能熱泵的發(fā)展和應(yīng)用還存在著一些問題:
1)投資經(jīng)濟(jì)性。能源結(jié)構(gòu)和燃料價(jià)格直接影響太陽(yáng)能熱泵的經(jīng)濟(jì)性,例如,我國(guó)西部地區(qū)以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)以及較低的燃料價(jià)格必將影響太陽(yáng)能熱泵的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí),太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)初投資偏高也是影響其經(jīng)濟(jì)性的重要因素之一。
2)性能可靠性。各種類型的太陽(yáng)能熱泵性能有待提高,要使部件之間的匹配關(guān)系達(dá)到投資運(yùn)行最佳效益,要將系統(tǒng)設(shè)計(jì)與建筑設(shè)計(jì)結(jié)合起來,既要考慮系統(tǒng)性能又要考慮建筑美觀,要實(shí)行智能化控制,這需要各個(gè)專業(yè)、各個(gè)領(lǐng)域的人共同努力、相互配合。
3)公眾對(duì)這一技術(shù)缺乏足夠的了解和認(rèn)識(shí)。目前,在我國(guó)制約太陽(yáng)能熱泵應(yīng)用的主要障礙是系統(tǒng)初投資較高以及政府、建筑設(shè)計(jì)人員和公眾對(duì)這一技術(shù)缺乏足夠的了解和認(rèn)識(shí)。通過政府部門、科研機(jī)構(gòu)和工程技術(shù)人員的共同努力,借鑒國(guó)外的成功經(jīng)驗(yàn),我國(guó)太陽(yáng)能熱泵將得到較快的推廣和發(fā)展。
6 、結(jié)束語
太陽(yáng)能是地球上一切能的主要來源,是無窮無盡無公害的潔凈能源,也是21世紀(jì)人類最有希望的能源。我國(guó)地域遼闊,年日照時(shí)間大于2000h的地區(qū)約占全國(guó)國(guó)土面積的2/3,處于利用太陽(yáng)能較有利的區(qū)域內(nèi)。太陽(yáng)能熱泵技術(shù)是太陽(yáng)能熱利用技術(shù)和熱泵技術(shù)有機(jī)的結(jié)合,具有集熱效率高、供熱性能系數(shù)高、形式多樣、布置靈活、一機(jī)多用、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn),能較好地解決“太陽(yáng)能與建筑一體化”和“全天候”的問題。太陽(yáng)能熱泵技術(shù)將在太陽(yáng)能利用中占有重要地位,有著廣闊的發(fā)展前景。
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