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太阳能与空气双热源联合供热水的解决方案肖香见骆名文（广东美的商用空调设备有限公司）摘要：通过对当前国内各热水制取方式的系统性能、安装工艺、成本分析，总结出太阳能与空气源联合使用的优点。分析现有太阳能与空气双热源联合热水的现状，总结太阳能与空气双热源联合热水的系统设计原则，并设计出可行性较强的热水系统关键词：太阳能；空气源热泵；联合热水ThesolutionofsolarandairheatsourcewaterheaterXiaoXiangjianLuoMingwen(GuangdongMideaCommercialAir-conditionerEquipmentCo.,LtdAbstract:Accordingtotheanalysisoftheexistingsystemforwaterheatingsystemsinperformance,installationtechniquesandcost,summeduptheairandsolarsourceswaterheater’sadvantages.Analysisoftheexistingairandsolarwaterheatingcombinedtwo-heatthestatusquo,summinguptheairandsolarenergycombinedtwo-heatthehotwatersystemdesignprinciples,anddesignawaterheatingsystemwithhighfeasibility.Keywords:solarsource;airsourceheatpump;jointwaterheater1前言上世纪七十年代以来，世界能源形势变得日益严峻，能源的大量消耗对环境恶化也日益加剧。今年世界各国政府也越来越重视环境保护及废气的排放，联合国政府间气候变化专业委员会第27次全体会议指出全球气候变暖已经成为不争的事实，我国政府也出台了诸多相应的政策法规。太阳能热水器是采用真空管和其他太阳能采集设备将太阳能转化为水的热能，从而将水温升高，以满足生活生产用水的要求.我国的太阳能资源丰富,全国有2/3以上的地区年辐射总量大于502万千焦/米2,并且年日照时数在2000小时以上。再者太阳能清洁安全且取之不尽、用之不竭,所以太阳能作为一种新能源被开发利用,已经越来越被人们重视。太阳能热水器是对太阳能热利用经济高效的一种途径。从上个世纪末开始,太阳能热水器的产销量一直在飞速上升,正在迅速地走进千家万户。据有关新闻报道,尤其上海,近几年的太阳能热水器销售量攀升至前几年的7倍左右。热泵热水技术是基于热泵技术之上的一种热水供应方式，利用电能驱动将空气中的低品位热能转化成60℃热水中的高品位热能。这种方式水电分离，无废烟废热排出，能效比高，具有安全环保，节约能源等优点。国外学者对热泵热水系统研究得比较早，产品比较成熟。我国热泵热水机研究应用起步较晚，还有很多亟需提高之处，笔者根据多年的空气源热泵热水机开发经验，旨在对家用空气源热泵热水机产品设计做简单的阐述。2传统热水制取方式传统的热水方式主要有以下几种：燃油热水炉，燃气热水炉，电热水炉等，其中燃油燃气炉污染问题，燃油、燃气炉、电热水炉存在漏油漏气漏电等安全隐患，并且易结垢、效率低、运行费用高、需专人维护，最关键的缺点在于以上热水制取方式都不节能，经济性差，下表是传统热水制取方式与新兴热泵热水器的经济性安全性对比一体化热泵机组项目名称制冷热泵制热水单独热泵制热水燃煤热水器电热水器燃气热水器燃油热水器燃料电电煤电罐装煤气柴油燃烧值度度16.7kW/kg3.6kW/度15.9kW/kg42.7kW/kg热效率燃料单价元/度元/度0.7元/kg0.6元/度6.3元元/kg燃料耗量度度度0.49kg燃料总价元元元元元元获得总能量16.75kW单位能量价格0.028元0.040元元元元0.126元/kW危险性无无大中大中污染性无无严重无小中噪音小小大无大大在能源紧张的当今社会，能效低、安全性差的传统热水制取方式已经不能满足人们对高品质热水的需求，对新的热水制取方式的研究迫在眉睫。太阳能热水器和空气源热泵热水器是两个主要的新型热水产品太阳能热水器的优点：优点安全、节能、环保、经济。尤其是带辅助电加热功能的太阳能热水器，它是以太阳能为主，电能为辅的能源利用方式，使太阳能热水器能全年全天候使用。使用寿命一般为15年。缺点：安装复杂，如安装不当，会影响住房的外观、质量及城市的市容市貌;因太阳能热水器安装在室外，维护较麻烦。空气源泵热水器采用逆卡诺循环原理，以少量的电能，通过热泵工质把空气中的低温热能吸收进来，经过压缩机压缩后成为高温热能，传至水中，加热热水。由于使用一份电能可吸收3份空气能，从而可供应4份热能给加热热水系统，如使用环保型的制冷工质，则又是一种无污染的清洁能源设备。这类热水器由类似空调器室外机的热泵主机和大容量承压保温水箱组成，安装不受建筑物或楼层限制，使用不受气候条件限制，既可用作家庭的热水供应中心，也能为单位集体集中供应热水。热泵热水器与其它热水器相比，有以下显著特点：(1高效节能：热泵热水器的压缩机每耗一度电，可产生相当于电加热消耗4度电产生的热水，极大地节省了能源。目前国内空调市场规模很大，采用压缩式热泵热水器，可以和空调结合使用，在夏季合理利用冷凝废热制取热水，进一步提高用能效。(2安全性：热泵热水器制热过程是通过压缩机排出的高温高压制冷剂气体加热水箱中的水，电主要用于压缩机，制热后的气体通过盘管与水箱中的水交换热量，水电完全分离，既不存在漏电隐患，也避免了电加热管表面温度高，易结垢并影响加热效率的弊端，真正做到绝对安全。(3全天候：不受天气变化影响，晴天、阴雨天、夜间都能源源不断地高效制取热水。(4适用性强：分体式空气源热泵热水系统使得系统的安装非常灵活，装置的控制3太阳能热水器与热泵热水器的使用现状太阳能与热泵热水机联合使用的技术非常灵活，系统形式也是多种多样，一般可分为太阳能驱动热泵和太阳能辅助热泵两大类。太阳能驱动热泵主要指太阳能光电和热电驱动的压缩式热泵以及太阳能辐射热直接驱动的吸收式、吸附式和化学热泵等。太阳能辅助热泵通常指作为太阳能热利用系统辅助装置的热泵热水，包括独立辅助热泵和以太阳能辐射作为蒸发器热源的热泵。太阳能辅助热泵系统可分以下四大类：直膨式、串联式、并联式和双热源式。4太阳能与热泵联合使用的方式介绍及原则总结总结太阳能与空气源热泵热水机联合使用的案例，可得出以下联合使用原则：(1太阳能优先原则。全国各地的太阳能资源是参差不齐的，而太阳能属于免费的能源，因此在系统设计应充分利用太阳能，只要太阳能能满足用户的用水需求，就单开太阳能，不开启消耗电力的热泵热水器(2太阳能补水原则。一旦太阳能不能满足用户用水需求，需开启空起源热泵热水机，此时热泵热水机的补水应通过太阳能补水，而不是通过自来水补水，以充分利用太阳能的水温(3并联供水原则。太阳能与空起源热泵热水机的共用储水箱应采用并联，方便系统控制选择使用对象(4储水箱尽量采用开式水箱。太阳能水箱一般为开式水箱，储水箱也采用开式水箱，可以与太阳能水箱连接，让太阳能具备循环加热功能。5一种可行性较强的太阳能与热泵联合使用的系统设计根据以上原则，我们设计了一种可行性较强的太阳能热泵联合使用系统，其系统图如下：该系统包括包括热泵热水机（1）、储水箱（2）、电磁阀（3）、太阳能热水器（4）、电磁调节阀（5）、水泵（6）、水泵（7）。系统控制图如下vHz在此太阳能空气双热源热水器中，太阳能热水器和空气源热水器可根据当地太阳光照强度和用户热水需求量选用不同能力大小的机组。该太阳能空气双热源热水器在运行时具备以下四种运行模式：1、太阳能直接热模式。当太阳能水箱水温高于用户设定使用温度且储水箱水位低于用户设定水位时，开启电磁调节阀（5）、开启电磁阀（3），进入太阳能热水器（2）直热模式。2、太阳能循环模式。当太阳能水箱温度高于用户设定使用温度且储水箱水位等于用户设定水位，开启循环泵6、开启电磁阀（3），进入太阳能热水器（2）循环模式。3、热泵直模式。当太阳能水箱温度低于用户设定使用温度且储水箱水位低于用户设定水位，则开启制热热水器（1）直热模式（由热泵热水器自身控制）4、热泵循环模式。当太阳能水箱温度低于用户设定使用温度且储水箱水位等于用户设定水位，则开启热泵热水器（1）循环模式（由热泵热水器自身控制）以上四种模式的选择是通过感温包采集太阳能水箱温度、储水箱温度，水位开关采集储水箱水位来判断的。参考文献(1徐国英，张小松，管振水.太阳能一空气复合热源热泵热水器的运行特性【A].第三届全国制冷空调新技术研讨会论文集〔C〕.杭州:2仪〕5，153一157.(2徐国英，张小松.复合热源热泵系统集热/蒸发器的模型【A】.中国程热物理学会第十一界年会论文集(3吴业正.小型制冷装置设计指导.北京:机械工业出版社(4李舒宏，武文彬，张小松，等.太阳能热泵热水装置的试验研究与应用分析〔J]东南大学学报，205，35(1: