摘? 要:隨社會環(huán)保建設(shè)理念的不斷進步,人們越發(fā)重視對新能源的開發(fā)與利用,當(dāng)前急需研究一類不但環(huán)保且有經(jīng)濟節(jié)能的中央空調(diào)系統(tǒng)。作為一類新型節(jié)能環(huán)保技術(shù),太陽能與空氣雙熱源熱泵熱水系統(tǒng)的推廣具有很高的價值,鑒于此,文章對其進行了詳細論述,旨在為行業(yè)發(fā)展提供助力。
關(guān)鍵詞:太陽能;空氣源熱泵;雙熱源;熱水系統(tǒng);應(yīng)用
中圖分類號:TU832 文獻標識碼:A? ? 文章編號:2096-6903(2020)09-0000-00
0前言
隨著我國市場經(jīng)濟的迅猛發(fā)展,人們生活品質(zhì)得到顯著提升,在這個大背景下,我國能源壓力越來越大,特別是空調(diào)建筑,其能源消耗正在迅速增加,使得我們急需開發(fā)與利用能源,為此,人們逐漸重視對太陽能、風(fēng)能等新能源的應(yīng)用。在太陽能技術(shù)開發(fā)利用研究中,需對當(dāng)面成熟的技術(shù)加以利用,結(jié)合實際工程建設(shè)與施工經(jīng)驗,改革升級相關(guān)技術(shù)。太陽能與熱泵技術(shù)有效結(jié)合,一種是利用太陽能集熱器作為熱泵蒸發(fā)器的太陽能熱水系統(tǒng),另一個是把空氣熱泵作為太陽能系統(tǒng)輔助加熱設(shè)備,因為兩種技術(shù)不同,所以都存在一定的優(yōu)勢與不足,在具體應(yīng)用中,要將技術(shù)應(yīng)用水平進行提升,并將系統(tǒng)的作用充分發(fā)揮出來,最佳的途徑就是將二類技術(shù)進行有效結(jié)合[1]。
1太陽能與空氣雙熱源熱泵相關(guān)系統(tǒng)
1.1輔助加熱機組
(1)工作原理。運行輔助供熱機組時,輔助換熱系統(tǒng)主要以加熱器為基礎(chǔ)。如果系統(tǒng)始終處于低溫環(huán)境,則需開啟熱泵加熱模式,太陽能熱水在相關(guān)熱交換器的幫助下處理,且蒸發(fā)器設(shè)備中流進的室外空氣可做換熱,進而有效控制溫度,最終將制冷劑作用發(fā)揮出來,有效改善工作條件,提高了在相對高溫環(huán)境下蒸發(fā)吸收的溫度[2]。
(2)其一,增加了制熱性能系數(shù),當(dāng)環(huán)境溫度不改變,太陽能輔助加熱可提高整個系統(tǒng)蒸發(fā)溫度,最終實現(xiàn)機組制熱性能提升。其二,可減少系統(tǒng)除霜時間,防止蒸發(fā)器結(jié)霜,系統(tǒng)的輔助加熱,可有效降低結(jié)霜概率。并且更好的縮短除霜時間,以實現(xiàn)能耗的降低,為熱泵機組連續(xù)不斷運行提供保證。第三,改善了空調(diào)壓縮機工作環(huán)境??照{(diào)壓縮機同環(huán)境溫度比,其壓縮比的影響較大。低溫環(huán)境下,會增加壓縮比,排氣濕度也易超出系統(tǒng)允許范圍,導(dǎo)致壓縮機出現(xiàn)連續(xù)起停問題,從而嚴重影響了整個系統(tǒng)的正常運行和性能,同時也會對系統(tǒng)與機組的使用壽命造成影響。若應(yīng)用太陽能作輔助熱源,則可將系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度進行提升,此外,它還能有效解決低溫環(huán)境下壓縮機使用中的問題,從而能夠最大程度實現(xiàn)機組性能的提升。
1.2太陽能集熱器設(shè)備
要想最大程度滿足人們冬季取暖和其他季節(jié)對熱水的需求,則應(yīng)采用閉式循環(huán)系統(tǒng)類型的集熱設(shè)備,并能在相對壓力下正常工作。除了太陽能集熱器的熱性能與質(zhì)量外,太陽能集熱器安裝總面積會影響到太陽能集熱器的有效熱,若確定了太陽能資源與自然環(huán)境條件,將性能良好的太陽能集熱器安裝在較小的區(qū)域內(nèi),則獲取的熱量將更多,所以,想要最大程度獲得良好的投資回報,則應(yīng)該優(yōu)選高效率的集熱器,為滿足冬季熱水供應(yīng)需求,太陽能采暖系統(tǒng)需要采用循環(huán)系統(tǒng),但循環(huán)系統(tǒng)對承壓能力的標準和要求較高[3]。
2太陽能、空氣雙熱源熱泵系統(tǒng)優(yōu)勢
此類系統(tǒng)在實際運行中,具備節(jié)能性與可靠性等優(yōu)勢,據(jù)相關(guān)調(diào)查可知,在應(yīng)用該類系統(tǒng)時,能有效結(jié)合先進技術(shù),兩個系統(tǒng)原有的運行方式相互結(jié)合,提高了運行效率,通過防止結(jié)霜,可以成功延長整個設(shè)備的使用壽命,充分保證了其可靠性與穩(wěn)定性。此外,相比于傳統(tǒng)的系統(tǒng),每一年可有效節(jié)約68%的亮點,不但能夠使能耗降低,又能更好的實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保目的[4]。
3太陽能、空氣雙熱源熱泵熱水系統(tǒng)運行方式
3.1太陽能加熱
在日照條件較好情況下,將系統(tǒng)控制器、太陽能熱水器和集熱器溫度有效結(jié)合起來,是太陽能循環(huán)泵發(fā)揮最大功能的最佳途徑,集熱器的作用是對熱量進行收集,然后熱量利用換熱器進行輸送。
3.2太陽能輔助熱泵機組加熱
太陽能集熱器在陰雨天會比熱水箱溫度低,所以,想使用熱水卻不能直接進行加熱,這時會啟動熱泵機組加熱熱水箱,我國秋冬時節(jié),其溫度將比熱泵機組正常運行的溫度低,這樣會使熱泵機組供熱效率受到影響,繼而使蒸發(fā)器表面結(jié)霜,而想要將熱泵輔助供熱循環(huán)作用充分發(fā)揮出來,與環(huán)境溫度高的低溫太陽能熱水進入熱泵機組相比,輔助系統(tǒng)的工作提高了熱泵的效率,避免蒸發(fā)器表面發(fā)生結(jié)霜現(xiàn)象,在很大程度上使熱泵機組的能耗得以節(jié)約。
3.3太陽能、熱泵機組同時加熱
若有良好的日照條件,則熱水器熱量消耗會很大,此時太陽能集熱系統(tǒng)就達不到其需要,加之太陽能集熱器少,從而導(dǎo)致整個熱水系統(tǒng)的供熱需求無法有效滿足。這時,太陽能、熱泵機組一起工作的模式,可對熱水系統(tǒng)供熱需求進行更好滿足。
3.4熱泵機組加熱
在雪、雨等特殊的天氣條件下,加熱水箱可通過空氣源熱泵機組加熱,而太陽能在這種環(huán)境下,卻始終處在待機狀態(tài)。
4太陽能和空氣雙熱源熱泵熱水系統(tǒng)
4.1運行可靠性
熱水系統(tǒng)中,最重要的部分就是空氣雙熱源熱泵和太陽能,近年來,在研究持續(xù)深入下,特別是在大力倡導(dǎo)的環(huán)保理念和可持續(xù)發(fā)展理念下,持續(xù)完善并改革該技術(shù),特別是現(xiàn)今國家全面倡導(dǎo)環(huán)保理念及可持續(xù)發(fā)展理念,將太陽能技術(shù)和空氣熱泵系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢充分發(fā)揮出來,有助于原有系統(tǒng)功能的改善,不但可將系統(tǒng)的整體工作效率提升,還可有效保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
4.2節(jié)能性
分析平均熱耗數(shù)據(jù),集熱面積會通過太陽能系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)平均熱量來確定。通常狀況下,太陽能采暖可對大多數(shù)環(huán)境下熱水系統(tǒng)的熱需求進行滿足,太陽能熱泵和空氣源熱泵機組可滿足剩余熱量需求,系統(tǒng)整體運行中,與傳統(tǒng)的能源熱水系統(tǒng)相比,太陽能集熱器的效率相對較高,最高將達100%,輔助供熱能耗相對較低,太陽能和空氣雙熱源熱泵水系統(tǒng)同傳統(tǒng)的能源熱水系統(tǒng)相比,有更加突出的效果,可以有效滿足國家環(huán)保標準,進而可延長系統(tǒng)使用期限,工作效率更優(yōu),因此,現(xiàn)實意義巨大,可以進行廣泛的應(yīng)用和推廣。
5系統(tǒng)應(yīng)用問題
在熱源熱水系統(tǒng)、太陽能和空氣源熱泵的實際應(yīng)用中,應(yīng)注意解決應(yīng)用中的問題,具體情況如下:(1)詳細分析系統(tǒng)內(nèi)外部特性參數(shù),充分了解整個系統(tǒng)運行中的影響因素。(2)若太陽能輻射強度、熱水需求、空調(diào)負荷等出現(xiàn)改變的狀況,要切換系統(tǒng)工作情況,且要確保整個系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。(3)充分保證整個系統(tǒng)足夠穩(wěn)定與安全,要重視系統(tǒng)設(shè)計,測量系統(tǒng)的運行性能,建立系統(tǒng)仿真模型,對系統(tǒng)內(nèi)外特性參數(shù)進行良好分析。為了了解內(nèi)部和外部運行參數(shù)對整體性能的影響,將實際運行參數(shù)作為輸入,并將仿真試驗結(jié)果與實測數(shù)據(jù)進行比較。一方面可以進行仿真測試,一方面能夠持續(xù)優(yōu)化設(shè)計,以達到系統(tǒng)的節(jié)能性與穩(wěn)定性目標。
6結(jié)語
總體而言,隨著社會發(fā)展,城市化腳步不斷加快,城市中人們生活對熱水有較大的需求量,對于傳統(tǒng)的供暖設(shè)備而言,其耗電量巨大,為此,想要更好的實現(xiàn)節(jié)約節(jié)能,則應(yīng)該使用太陽能與空氣源熱泵雙熱源系統(tǒng),這樣能夠?qū)崴到y(tǒng)的運行效果進行提升,還可延長其應(yīng)用期限,最關(guān)鍵的是還可有效降低對電力資源的損耗,使后續(xù)的發(fā)展和進步擁有堅實的基礎(chǔ)。
參考文獻
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[2]武斌,田琦,董旭,等.太陽能+空氣源熱泵熱水機組系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型構(gòu)建與分析[J].暖通空調(diào),2019(11):125-131.
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[4]張世超.太陽能—空氣源熱泵雙熱源聯(lián)合干燥系統(tǒng)枸杞干燥研究[D].合肥:合肥工業(yè)大學(xué),2019.
收稿日期:2020-07-15
作者簡介:劉彬(1985—),男,山東滕州人,碩士,工程師,研究方向:供熱通風(fēng)與空調(diào)。