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太陽能+熱泵熱水系統(tǒng)（二）——太陽能熱泵熱水機基本原理

　　太陽能熱泵熱水機基本原理

　　太陽能熱泵(SAHP)一般是指得用太陽能作為蒸發(fā)器熱能的熱泵系統(tǒng)，區(qū)別于以太陽能光電或熱能發(fā)電驅(qū)動的熱泵機組。根據(jù)太陽能集熱器與熱泵蒸發(fā)器的組合型式，可分為直膨式和非直膨式。在非直膨式系統(tǒng)中，太陽能集熱器與熱泵蒸發(fā)器分立，通過集熱介質(zhì)在集熱器中吸收太陽能，并在蒸發(fā)器中將熱量傳遞給制冷劑，或者直接通過換熱器將熱量傳遞給需要預(yù)熱的空氣或水。在直膨式系統(tǒng)中，是一種基于逆卡諾循環(huán)的系統(tǒng)，將太陽能集熱器與熱泵蒸發(fā)器結(jié)合成一體，節(jié)省了非直膨式系統(tǒng)中集熱循環(huán)與熱泵循環(huán)之間的換熱設(shè)備。

　　晴天，經(jīng)膨脹閥節(jié)流后的低溫低壓制冷劑首先流入太陽能集熱/蒸發(fā)器中，通過吸收太陽輻射而蒸發(fā)后的制冷劑在壓縮機內(nèi)形成高溫高壓氣體，然后被排入冷凝器中，制冷劑蒸汽通過與水進行對流換熱而得到冷凝同時水得熱而升溫，冷凝后的制冷劑經(jīng)膨脹閥又重新流入太陽能集熱/蒸發(fā)器中，由此構(gòu)成一次循環(huán)，陰天或夜間，太陽能集熱/蒸發(fā)器也可以通過吸收大氣中的顯熱和潛熱來維持全天候地生產(chǎn)熱水。

　　空氣與太陽復(fù)合能熱泵熱水機組示意圖如下:

　　綜合以上概述，可以分析出時間參數(shù)、環(huán)境參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)等一系列系統(tǒng)參數(shù)對太陽能熱泵熱水系統(tǒng)性能的影響趨勢，主要有以下幾點：

　　隨著運行時間的增加，熱水溫度與冷凝溫度之間的差縮小使得熱水升溫速率減慢，熱水平均加熱功率減小，與此同時壓縮機耗電量隨冷凝溫度的升高而略有增加，因而平均供熱性能隨之降低。

　　隨著太陽輻射強度的加強，在直膨式SAHP系統(tǒng)中，由于集熱器中的集熱溫度與制冷劑蒸發(fā)溫度始終保持一致，系統(tǒng)獲得一個較高的蒸發(fā)溫度，COP值就相應(yīng)提高，而此時環(huán)境溫度卻對系統(tǒng)COP影響較小。

　　隨著集熱面積的增加，散熱損失隨之加大，所以集熱器性能降低，而熱泵性能卻隨蒸發(fā)溫度增加而有所改善;隨著水箱容積的增大，剛開始集熱效率和COP值迅速增加，之后趨于平緩;隨著壓縮機轉(zhuǎn)速的增加，集熱器蒸發(fā)溫度降低，導(dǎo)致集熱器對環(huán)境散熱減少，而此時的制冷劑流量的提高使得系統(tǒng)COP降低。

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