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清华紫光太阳能直流变频空气能与太阳能联合系统的应用

清华紫光太阳能直流变频空气能与太阳能联合系统的应用

太阳能技术是可再生能源应用的主要应用方向之一,在全国大部分地区都有很好的发展前景;并且太阳能在建筑中的应用是现阶段太阳能应用中最具有发展潜力的领域,太阳能是永不枯竭的清洁能源,量大,资源丰富,绿色环保。

清华紫光太阳能1、前言

当今世界,节能与环保问题日益提上日程。能源是经济和社会发展的重要物质基础,化石能源如煤炭、石油、天然气等常规能源短缺,其不可再生性决定了终有一天将会枯竭;且以燃煤为基础的传统能源所带来的负面影响也越来越不能适应社会可持续发展的要求。因此,节约能源和开发利用清洁、可再生能源的任务十分紧迫。

空气能热泵是以空气中的热量为能量源,能够在任何地区及条件下使用。空气能的使用不会造成环境污染,并且空气能理论上不受资源条件限制,也不受任何政策法规限制。可以说,空气能取之不尽,用之不竭;相较于其他形式的热泵技术,发展空气能热泵有着更广阔的应用空间。

但是,空气能热泵的应用范围受到气候条件的约束,其工作效率与工作温差成反比。随着室外温度的降低,用户的需热量不断增加,空气源热泵的制热量反而随之减少;即工作温差越大,工作效率越低。

太阳能技术是可再生能源应用的主要应用方向之一,在全国大部分地区都有很好的发展前景;并且太阳能在建筑中的应用是现阶段太阳能应用中最具有发展潜力的领域,太阳能是永不枯竭的清洁能源,量大,资源丰富,绿色环保。

1)太阳能的能流密度低,集热器实际采集到的太阳能辐射照度不高;

2)太阳能因地而异,因时而变,太阳辐照度全年变化大,一般夏季最大、春秋季节次之、冬季最小,而热水的需求量刚好与太阳的辐照度相反;

3)太阳能具有间歇性和不可靠性,受气候条件等各种因素的影响不能维持常量,特别是连续的阴雨天气。

空气能热泵技术和太阳能技术自身存在的这些局限性,决定了变频空气能热泵系统和太阳能热水系统总需要配辅助加热。如果空气能热泵系统与太阳能系统能够联合使用,互相弥补自身的不足,则可提高资源利用率,达到最大限度的节能效果,使热水采暖系统的运行费用降到最低。

清华紫光太阳能2、变频空气能热泵与太阳能系统联合运行的可行性

直流变频空气能热泵技术可以实现冬季环境温度-25℃以上的冬季采暖、夏季制冷、全年生活热水三联供。但是,空气能热泵受到气候条件的约束,其制热能力随着环境温度的降低而衰减是目前无法解决的问题。

要解决冬季低气温下的制热效果,单靠加大系统中主机的数量是不行的,因为到了夏季,主机设备能力很可能会大大过剩,不够经济;应用辅助电加热是一个可取的办法,比燃油、燃气锅炉简单可行,也适用于利用夜间低价谷电;利用排水或建筑中水、地下水的热量,理论上是可行的,但要进行水的汇集和处理,无形中造成系统复杂化、初投资的增加;而利用太阳能系统是一个廉价、可行的方法,太阳能是完全免费的,在利用过程中,仅需消耗水泵能耗,运行费用最低,所以在经济许可的情况下,应尽可能增大太阳集热器的面积,可以提高太阳能的利用率。

清华紫光太阳能3、直流变频空气能热泵与太阳能系统联合运行的使用方式

空气能热泵-太阳能系统技术适宜供全年生活热水、冬季供暖、夏季制冷的全年综合利用。在实际工程中,采用新能源后,系统初投资较高,尤其是对太阳集热器,全部是增量成本,最好能全年综合利用。例如:冬季,由空气能热泵和太阳能系统联合供应末端设备供暖 生活热水;夏季,空气能热泵供应风机盘管、毛细管网等末端制冷,太阳能系统制热水;在过渡季,不进行供暖、制冷时,太阳能除提供生活热水外,将多余的热量储存起来,供冬季供暖。这样的做法既可以减少空气能热泵的制热输出,提高COP能效比,又可以做到太阳能的综合利用,避免太阳集热器的空晒,增加太阳集热器的寿命。

变频空气能热泵与太阳能系统联合运行的原则是:以空气能热泵系统为主,太阳能系统为辅,但在运行控制上要优先采用太阳能,并加以充分利用。在供热运行模式下,生活热水和室内采暖同时运行,优先热水模式;在制冷运行模式下,生活热水主要由太阳能系统供应,室内空调制冷由空气能热泵供应,热泵在太阳能制热不足时优先热水模式。

清华紫光太阳能4、结论

空气能热泵与太阳能系统联合运用是一项符合社会可持续发展,节能环保的技术措施;同时是空气能热泵行业和太阳能行业的重大突破。吸取空气、太阳、水等低品位热源的热量是制取生活热水和空调制冷|制热、地暖等的良好手段;但是,由于热泵循环固有的特性,对于利用空气能为热源的机组,冬季制热的可靠性受到了挑战。因而,直流变频.空气能热泵通过变频压缩技术,可以增加机组的制热量和提高制热性能系数;利用太阳能或其他非燃烧性的热源作为辅助热源,可以降低电耗和成本,提高制热能效COP值。

空气能、太阳能等作为可再生能源,在建筑领域的能源利用中发挥着越来越重要的作用,它们的利用是解决我国能源和环境问题的重要措施之一。本文阐述了空气能热泵系统与太阳能系统联合使用的可行性,为可再生能源的综合利用提出建议。