太陽(yáng)能作為一種巨大的可再生清潔能源，每大到達(dá)地球表面的太陽(yáng)輻射能為5．57×1018MJ，相當(dāng)于190萬(wàn)億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，約為目前全世界一次能源消費(fèi)總量的1．56×10 倍。近30年來(lái)，太陽(yáng)能利用技術(shù)在研究開(kāi)發(fā)、商業(yè)化生產(chǎn)、市場(chǎng)開(kāi)拓方面都獲得了長(zhǎng)足發(fā)展，成為世界快速、穩(wěn)定發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)之一。占民用總電耗50％的家用空調(diào)，目前趨向于熱泵系統(tǒng)的研 。從原理上看太陽(yáng)能熱泵主要包括兩種，一種是把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電能，作為驅(qū)動(dòng)能源，利用此電能來(lái)制冷制熱：一種是以常規(guī)電能為驅(qū)動(dòng)能源，利用太陽(yáng)能集熱器提高蒸發(fā)器中制冷劑的蒸發(fā)溫度，獲取制熱效果，即太陽(yáng)能輔助熱泵。
本文主要介紹利用太陽(yáng)能集熱的熱泵空調(diào)器的制熱原理及其與傳統(tǒng)空調(diào)器的供熱性能比較。

    1、熱泵空調(diào)器工作原理

    用人工的方法將低溫區(qū)的熱量移送到高溫區(qū)， 若轉(zhuǎn)移熱量是為獲得低于環(huán)境的溫度或滿足 某種化工工藝的低溫需要，此種方法稱為“制冷”；若為將低溫區(qū)無(wú)用的熱量移送到高溫區(qū)成為有用的或用途更大的熱量，此種方法稱為“熱泵”。

    對(duì)熱泵來(lái)說(shuō)特別重要的是，從熱泵的冷凝器中供給熱水采暖系統(tǒng)的有用熱流量，相對(duì)于熱泵所消耗的驅(qū)動(dòng)功率，或一段時(shí)間內(nèi)所消耗功的比值。所取得的有用熱流量和所消耗的驅(qū)動(dòng)功率之比，稱為供熱系數(shù)。

    在冬季，室外溫度較低時(shí)，室外換熱器經(jīng)常結(jié)霜，傳熱效率大大降低，影響室內(nèi)供熱效果。目前有許多文獻(xiàn)對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行了分析并提出了一些應(yīng)對(duì)措施，但仍不能從根本上解決結(jié)霜問(wèn)題，并且某些措施實(shí)施起來(lái)存在不少問(wèn)題。

    2、太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)

    隨著能源的日益消耗，未來(lái)的建筑物能量系統(tǒng)一定是太陽(yáng)能普遍應(yīng)用的復(fù)合能量系統(tǒng)。眾所周知，熱泵是一種利用高位能使熱量從低位熱源向高位熱源的裝置。在供熱循環(huán)中，太陽(yáng)能集熱器收集到的10~20℃的低溫?zé)崮堋Ｍㄟ^(guò)熱泵的作用，可使熱媒溫度提升到3O～5O℃。根據(jù)制冷劑是否在集熱器中蒸發(fā)，可分為直接膨脹式和非直接膨脹式。

    2．1 非直接膨脹式太陽(yáng)能熱泵空調(diào)，通過(guò)太陽(yáng)能熱泵冬季供暖實(shí)驗(yàn)研究，測(cè)得熱泵機(jī)組的平均供熱系數(shù)COP為2．71。

    2．2直接膨脹式是將太阡J能集熱器用作熱泵蒸發(fā)器，內(nèi)充制冷劑，制冷劑吸收太陽(yáng)能而膨脹。典型的直接膨脹式太陽(yáng)能熱泵空調(diào)由壓縮機(jī)、冷凝器、熱力膨脹閥和太陽(yáng)能集熱器(蒸發(fā)器)組成。

    3、性能系數(shù)(COP)分析

    直接膨脹式太陽(yáng)能熱泵有以下特點(diǎn)：(1)熱性能較好：(2)可省一組熱交換器，成本較低；(3)可避免夜晚熱水逆流和凍結(jié)的問(wèn)題。如采用無(wú)玻璃蓋的平板型集熱器，COP值會(huì)更高。(4)當(dāng)集熱器表面溫度降得低于外界空氣溫度時(shí)，集熱器仍然可從外界空氣或雨水中吸取熱量，供熱泵使用。此時(shí)集熱器同時(shí)起外界空氣熱交換器的作用。

    分析在以下假設(shè)條件下進(jìn)行：

    (1)系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)：

    (2)流體在輸送中能量損失忽略；

    (3)集熱器、換熱器中的流體是飽和狀態(tài)；

    3．1壓縮機(jī)

    3．2蒸發(fā)器(太陽(yáng)能集熱器)

    1)室外空氣溫度低于集熱器的溫度

    2)室外空氣溫度高于集熱器的溫度，集熱器除了吸收太陽(yáng)輻射熱之外，還能吸收空氣的輻射熱。
   
    3.3冷凝器

    對(duì)熱泵來(lái)說(shuō)，冷凝器熱流量比蒸發(fā)器熱流量更重要。冷凝器熱流量是熱泵供給的熱流

    3.4壓縮機(jī)的熱損失

    壓縮機(jī)通過(guò)消耗火用所得到的熱量，并不全部包含在流往冷凝器的工質(zhì)蒸氣中。通過(guò)壓縮機(jī)和冷凝器之間的排出管路以及冷凝器表面，熱量還會(huì)散失。
   
    3．5與常規(guī)熱泵的比較

    當(dāng)熱媒水溫度25~61℃時(shí)，直接膨脹式太陽(yáng)能熱泵供熱性能系數(shù)可達(dá)2．5～3．7，而常規(guī)的熱泵空調(diào)一般都處于2～3之間。可見(jiàn)利用太陽(yáng)能輔助熱泵，COP提高了25％，明顯提高了空調(diào)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，適合我國(guó)太剛能資源豐富的廣大地區(qū)。

    4、太陽(yáng)能熱泵空調(diào)器的發(fā)展前景

    與常規(guī)空調(diào)器相比，太陽(yáng)能熱泵空調(diào)器具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：1)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性比常規(guī)空調(diào)， 達(dá)到節(jié)能目的；2)同一套太陽(yáng)能熱泵空調(diào)系統(tǒng)可以將夏季制冷、冬季采暖和其它季節(jié)提供熱水結(jié)合起來(lái)，顯著地提高了太陽(yáng)能系統(tǒng)的利用率和經(jīng)濟(jì)性。

    我們?cè)趶?qiáng)調(diào)太陽(yáng)能熱泵空調(diào)優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，也應(yīng)看到它目前存在的局限性，因而在推廣應(yīng)用過(guò)程中注意解決這些問(wèn)題： 由于太陽(yáng)能密度較低以及晝夜、季節(jié)等氣候因素的影響。因此，要真正用好太陽(yáng)能熱泵空調(diào)器供熱，應(yīng)研制高效集熱器，提高集熱效果，降低現(xiàn)有真空管集熱器的成本?？梢灶A(yù)見(jiàn)，隨著太陽(yáng)能技術(shù)及熱泵技術(shù)的不斷提高與開(kāi)發(fā)，用于采暖的太陽(yáng)能熱泵空調(diào)器必將成為空調(diào)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)，得到越來(lái)越多的關(guān)注和應(yīng)用。