關(guān)于太陽能與空氣能熱水系統(tǒng)結(jié)合的應(yīng)用與研究

陳月妃

摘 要：本文就太陽能與空氣能熱水系統(tǒng)結(jié)合應(yīng)用實(shí)例展開分析，并對(duì)太陽能與空氣能熱水系統(tǒng)結(jié)合領(lǐng)域研究進(jìn)展進(jìn)行了簡單論述，希望論述內(nèi)容能夠?yàn)橄嚓P(guān)業(yè)內(nèi)人士帶來一定啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：太陽能；空氣能；采暖

前言：太陽能與空氣能均屬于可再生能源范疇，單獨(dú)使用具備較高局限性也是兩種熱源共同具備的特點(diǎn)，而為了突破太陽能具備的間歇性和稀薄性不足、解決空氣能冬季效率低下問題，正是本文圍繞太陽能與空氣能熱水系統(tǒng)結(jié)合開展具體研究的原因所在。

1.太陽能與空氣能熱水系統(tǒng)結(jié)合應(yīng)用實(shí)例

為提升研究價(jià)值，本文選擇了位于我國廣西桂柳地區(qū)的某小區(qū)三室兩廳居室作為研究對(duì)象，由此開展了太陽能與空氣能熱水系統(tǒng)結(jié)合的應(yīng)用實(shí)踐研究，

1.1初步方案

1.1.1結(jié)合原理

對(duì)于本文研究的太陽能與空氣能熱水系統(tǒng)結(jié)合應(yīng)用來說，這里的結(jié)合需要得到太陽能、空氣能、儲(chǔ)熱水箱、循環(huán)水泵、暖氣片、管網(wǎng)、控制系統(tǒng)的支持。在太陽能與空氣能熱水系統(tǒng)結(jié)合應(yīng)用中，空氣能在太陽輻射足夠情況下無需啟動(dòng)，而當(dāng)太陽能輻射不足、出現(xiàn)陰雨雪天氣時(shí)，空氣能子系統(tǒng)將自動(dòng)啟動(dòng)，由此即可始終滿足房屋的生活熱水和供暖需求。

1.1.2安裝方案

研究對(duì)象住宅面積為106m2、實(shí)際采暖面積62m2、建筑外墻為240mm磚墻，圖1為太陽能與空氣能熱水系統(tǒng)結(jié)合安裝方案，房屋的陽臺(tái)不屬于供暖區(qū)域。在安裝方案中，選擇了中科藍(lán)天壁掛式集熱式太陽能熱水器，并使用了該熱水器自帶的80L承壓水箱，集熱面積為1.44m2的平板太陽能集熱板掛于房屋的陽臺(tái)外，空氣能熱水器則安裝于樓層?xùn)|北角外平臺(tái)。結(jié)合q=45W/m2冬季供暖標(biāo)準(zhǔn)，可以確定空氣能壓縮機(jī)輸出功率為2700w，如果房屋每天供暖15個(gè)小時(shí)，其每天最大制熱量需求為40500W[1]。

1.1.3供暖末端選型及計(jì)算

銅鋁復(fù)合暖氣片具備易維護(hù)、散熱快優(yōu)點(diǎn)，暖氣片的單片高度為1800mm，分別裝于客廳、餐廳、臥室1、臥室2、臥室3的墻上，考慮到衛(wèi)生間的特殊性，特別為其配置了銅鋁復(fù)合小背簍散熱片。由于選用的銅鋁復(fù)合暖氣片為單根1800mm暖氣片，因此結(jié)合房間面積最終確定了客廳安裝7片、餐廳安裝5片、臥室1安裝6片、臥室2安裝4片、臥室3安裝3片。

1.2實(shí)現(xiàn)方案

對(duì)于本文研究的太陽能與空氣能熱水系統(tǒng)結(jié)合應(yīng)用來說，如何最大化發(fā)揮太陽能與空氣能的聯(lián)合效應(yīng)屬于研究重點(diǎn)，因此設(shè)計(jì)人員確定了將空氣能熱水器置于太陽能熱水器后端的設(shè)計(jì)，由此即可保證空氣能熱水器在太陽能熱水器正常工作時(shí)無需耗電加熱，太陽能的最大化利用也將有效實(shí)現(xiàn)能源消耗的降低，圖2為太陽能與空氣能熱水系統(tǒng)結(jié)合實(shí)現(xiàn)方案。結(jié)合圖2不難發(fā)現(xiàn)，方案中的空氣能熱水器冷水口與太陽能熱水器出水口相連，臥室1通過單向閥與太陽能冷水口相連，空氣能熱水器的熱水口直接連接供熱末端，由此太陽能與空氣能熱水系統(tǒng)結(jié)合應(yīng)用形成了高水準(zhǔn)的熱水循環(huán)，房屋的生活熱水和供暖需求由得到了較好滿足。值得注意的是，在圖2所示方案的熱水使用中，太陽能和空氣能的兩極加熱能夠有效避免注水帶來的熱水溫度下降，生活熱水和供暖熱水需求得到了更高水準(zhǔn)滿足[2]。

太陽能與空氣能熱水系統(tǒng)結(jié)合應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)需要涉及管道的預(yù)埋，這一預(yù)埋使用了特厚20（4分）規(guī)格的PPR等徑彎頭38個(gè)、DN20（4分管）規(guī)格的過橋彎10個(gè)、全銅20（塑）×1/2（絲）規(guī)格的PPR內(nèi)牙2個(gè)、全銅20（塑）×1/2（絲）規(guī)格的PPR內(nèi)牙彎頭16個(gè)、PPR雙頭活接規(guī)格的銅球閥3個(gè)、4分止回閥規(guī)格的單向閥5個(gè)、24V揚(yáng)程水泵規(guī)格的增壓閥1個(gè)、304不銹鋼波紋管規(guī)格的進(jìn)水軟管3個(gè)、6分全銅球芯角閥規(guī)格的角閥6個(gè)、4分全銅大流量球芯閥規(guī)格的三角閥10個(gè)、4分全銅三通接頭規(guī)格的三通接頭10個(gè)。

2.太陽能與空氣能熱水系統(tǒng)結(jié)合領(lǐng)域研究進(jìn)展

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展、人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，近年來我國太陽能與空氣能熱水系統(tǒng)結(jié)合領(lǐng)域研究取得了較為喜人的成果，應(yīng)用范圍廣泛化、關(guān)注冬季采暖等均屬于這類成果的典型表現(xiàn)。

2.1應(yīng)用范圍廣泛化

《船舶太陽能空氣能聯(lián)合熱水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》、《基于能量優(yōu)化配置的空氣能輔助太陽能熱水系統(tǒng)的研究》、《太陽能-空氣能集熱蒸發(fā)器現(xiàn)狀與發(fā)展方向分析》、《太陽能-空氣能雙熱源溫室加熱控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》均屬于近年來我國太陽能與空氣能熱水系統(tǒng)結(jié)合領(lǐng)域研究取得的成果，而結(jié)合這類研究展開分析不難發(fā)現(xiàn)，船舶熱水供給、能量優(yōu)化配置、集熱蒸發(fā)器、雙熱源溫室加熱控制系統(tǒng)均屬于近年來太陽能與空氣能熱水系統(tǒng)結(jié)合研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域，例如，在張辰開展的《船舶太陽能空氣能聯(lián)合熱水控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》研究中，該研究圍繞船舶太陽能空氣能聯(lián)合熱水系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)、熱水控制系統(tǒng)軟件程序及監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)、恒壓供水系統(tǒng)模糊控制及控制系統(tǒng)的測試分析開展了深入研究，這一研究有效提升了該領(lǐng)域研究深度；而在劉承容開展的《基于能量優(yōu)化配置的空氣能輔助太陽能熱水系統(tǒng)的研究》中，空氣源作為太陽能的輔助熱源的熱水系統(tǒng)基本理論、空氣源熱泵輔助太陽能熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的控制系統(tǒng)研究、系統(tǒng)能量優(yōu)化運(yùn)行模式研究和效益分析屬于其中的主要研究內(nèi)容，這些同樣大大豐富了該領(lǐng)域的研究。

2.2關(guān)注冬季采暖

在近年來太陽能與空氣能熱水系統(tǒng)結(jié)合領(lǐng)域研究中，二者結(jié)合開展的供暖也受到了學(xué)界高度關(guān)注，《太陽能空氣能地板供暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)》、《淺析江淮地區(qū)太陽能和空氣能聯(lián)合供暖的經(jīng)濟(jì)效益》、《壁掛式太陽能空氣集熱器最佳供暖方式研究》、《太陽能和空氣能聯(lián)合供熱水、供暖系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)》均屬于其中代表，例如，在曾玲開展的《太陽能空氣能地板供暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)》研究，該研究涉及了太陽能空氣能熱水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算、太陽能空氣能地板供暖系統(tǒng)的仿真分析，最終確定了10kW空氣能熱泵和8m2平板太陽能集熱器能夠在20年中節(jié)省29958元人人民幣；而在郭藝丹等人開展的《淺析江淮地區(qū)太陽能和空氣能聯(lián)合供暖的經(jīng)濟(jì)效益》中，該研究對(duì)太陽能和空氣能聯(lián)合供暖控制系統(tǒng)原理、運(yùn)行成本分析開展了深入研究，研究最終確定了江淮地區(qū)平均每天供暖所需成本為3.29元，這一結(jié)論直觀證明了太陽能與空氣能熱水系統(tǒng)結(jié)合在冬季采暖領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值。

結(jié)論：綜上所述，太陽能與空氣能熱水系統(tǒng)結(jié)合應(yīng)用具備較高現(xiàn)實(shí)意義。而在此基礎(chǔ)上，本文涉及的廣西桂柳地區(qū)某小區(qū)三室兩廳居室研究實(shí)例，則證明了研究的價(jià)值。因此，在相關(guān)領(lǐng)域的理論研究和實(shí)踐探索中，本文內(nèi)容能夠發(fā)揮一定參考作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]張東鳳，劉永華，趙夢龍.基于太陽能-空氣能雙能源溫室加溫的試驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)及節(jié)能效益分析[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)：1-4.

[2]熊帝戰(zhàn)，楊旭東，王鵬蘇.太陽能空氣-熱水兩用集熱器設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究[J].太陽能學(xué)報(bào)，2017，38（04）：1117-1122.