太阳能、热泵双能源市场分析及原理介绍

摘 要 在目前太阳能制冷还缺乏市场竞争力的情况下，太阳能、热泵双能源采暖、制冷和生活热水系统是一个值得推广的解决采暖、制冷和生活热水的好方案。首先，它使用的太阳能是可再生的绿色能源。它消耗的少量电能也是绿色能源，没有污染。其次，它是目前最节能的可行方案。如果综合采暖、制冷和生活热水所节省的运行费用，经济效益还是非常可观的。

家用太阳能、热泵双能源系统介绍
1. 太阳能、热泵双能源系统的实用性
和太阳能制冷的上述系统不同，太阳能、热泵双能源系统的实用性是很强的。因为它实际上就是一个以热泵作为辅助能源的太阳能热水系统。由于这一系统极高的节能效果和较低的运行费用，还是具备很强的市场竞争力的。太阳能、热泵双能源系统在以热泵作为辅助能源的太阳能热水系统的基础上，不需要增加多少费用的情况下，就能够实现除了提供生活热水之外，还能够提供采暖和制冷的功能。因为热泵机组是现成的，只要增加风机盘管就可以实现采暖和制冷，如果对采暖要求较高，还可以采用地板辐射采暖。

2. 家用双能源系统的工作原理

家用太阳能、热泵双能源采暖、制冷和生活热水系统的原理如图1：

3. 太阳能制热水：图2是图1的简化图，图显示了中心泵站内的水路。中心泵站内部包括了太阳能循环泵、热泵循环泵、板式换热器、两个三通阀和一个单向阀。

太阳能集热器将太阳能转换为热能，太阳能集热器通过太阳能循环泵与储热水箱中的盘管进行强迫循环，将集热器中的热能送给盘管，盘管换热器与水箱内的水换热，从而加热水箱内的水。水箱内储存的热水通过热水出水口提供给用户使用。

4. 热泵制热水：热泵通过热泵循环泵与储热水箱中的水进行强迫循环，直接加热水箱内的水。此时热泵工作在制热水状态，两个三通阀都是A与C通。

5. 太阳能采暖：太阳能集热器通过太阳能循环泵与储热水箱中的盘管进行强迫循环，盘管换热器与水箱内的水换热，从而加热水箱内的水。热泵不工作，只是作为一个水路的通道。热泵循环泵将储热水箱内的热水的热量送给板式换热器，地暖循环泵将板式换热器的热量送给地暖盘管，从而实现地板辐射采暖。

6. 热泵采暖：热泵工作在制热水状态，热泵循环泵直接将热泵输出的热量送给板式换热器，地暖循环泵将板式换热器的热量送给地暖盘管，从而实现地板辐射采暖。

7. 热泵工作在制冷冻水状态，热泵循环泵直接将热泵输出的冷量送给板式换热器，地暖循环泵将板式换热器的冷量送给风机盘管，从而实现空调制冷。

热泵采暖与热泵制冷除了热泵机组的工作状态不同——一个工作在制热水，另一个工作在制冷水状态外，还有一个不同点就是末端的工作对象不同——一个末端是地暖盘管，另一个末端是风机盘管。它们的切换都是通过智能控制器来实现的。

2　工程型太阳能、热泵双能源系统方案

需要说明的是上述方案仅适用于家用的小型系统，对于大型的系统就不太适用了。

工程型太阳能、热泵双能源系统的工作原理如图3所示。

图3 工程型太阳能、热泵双能源系统的工作原理

图3中序号1是热水水箱，提供生活热水，该水箱正常情况下由太阳能集热系统加热，阴雨天太阳能集热系统提供的热量不足时，由热泵的主机（序号7）辅助加热。辅助加热时，热泵主机输出的热量是通过板式换热器（序号3）输入热水水箱的，此时热水泵A（序号5）和热水泵B（序号2）都工作。

太阳能采暖时热水泵B（序号2）和主循环泵（序号13）都工作。热水泵B负责将热水水箱内的热能送入板式换热器（序号3），主循环泵负责将板式换热器内的热能送入空调水箱（序号14）和采暖末端（序号10），采暖末端可以是风机盘管也可以是地暖盘管，达到采暖的目的。

热泵采暖时只需开启主循环泵和热泵的主机以及热泵的子机（序号8），子机可以有许多台，子机互相并联。主循环将热泵主机和子机输出的热能送入空调水箱和采暖末端，达到采暖的目的。

热泵制冷时也是开启主循环泵和热泵的主机以及热泵的子机，不同之处是此时热泵的主机以及热泵的子机都工作在制冷状态。主循环将热泵主机和子机输出的冷冻水送入空调水箱和制冷末端，制冷末端为风机盘管，从而达到制冷的目的。

和家用系统不同的是，工程系统采暖和制冷末端的变化很大，可能有许多房间，采暖或制冷时可能只开其中的一间，也可能所有的房间全部开启。所以为了适应这一需求，我们增加了空调水箱，同时又增加了多台热泵子机。这些热泵子机可以根据负荷情况，每台都可以随时单独开启或关闭。

每个房间有一个温控器，可以调节房间内的温度和控制该房间的分水器和集水器的工作状态。

3　结论
在目前太阳能制冷还缺乏市场竞争力的情况下，太阳能、热泵双能源采暖、制冷和生活热水系统是一个值得推广的解决采暖、制冷和生活热水的好方案。其理由如下：

1. 首先，它使用的太阳能是可再生的绿色能源。它消耗的少量电能也是源自绿色能源，没有污染。

2. 其次，它是目前最节能的可行方案。

3. 上面列举的仅仅是冬季采暖的经济效益，如果综合采暖、制冷和生活热水所节省的运行费用，经济效益会更加可观。

4. 地板辐射采暖虽然初投资较大，但是使用效果最好也最舒适，同时也是最适合用于太阳能和热泵作为能源的系统。

5. 根据不同的气候条件，选用不同的热泵。在南方，可以选用空气源热泵；在北方，可以选用地源热泵。

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