[01045466]寒冷地区太阳能辅助多功能低温热泵性能研究

甘肃、内蒙等西北寒旱地区冬季寒冷、供热期长、全年生活热水需求较多，能源消耗大，由冬季采暖及全年生活热水带来的直接或间接的环境污染非常严重。老式建筑极少采用保温措施，采暖设施陈旧，加之空调设备的日益普及，造成供热及供冷设备繁多、初投资大、效率低下、利用率不高、能源浪费严重等诸多显著问题，使得当地能源、环境与人民生活水平提高之间的矛盾日益尖锐，极大地制约了当地经济的快速发展。另一方面，这些地区太阳能资源及其丰富，冬季环境湿度较低，为利用太阳能辅助热泵进行供热提供了可能。太阳能集热技术的应用既提高了系统性能系数（COP），又提高了太阳能集热器集热效率，使得太阳能热利用率显著增加，同时在环境温度很低（-20℃）时，热泵系统仍能正常运转。另外，较低的环境湿度，使得空气源热泵室外机更不易结霜，提高了系统运行的效率和可靠度。该项目构建的新型双介质太阳能集热器，该集热器同时以空气和水作为集热介质，将太阳能集热器中的热空气直接通到空气源热泵室外翅片管式换热器的翅片上既可以提高蒸发温度，又可以有效化霜，同时，太阳能集热器中的热水可直接供暖或作为生活热水全年使用，实现了太阳能与空气源热泵新的集成方式。既满足全年生活热水需求，又很好地解决了冬季采暖问题。双介质太阳能集热器中加热的空气在引风机的作用下进入室外风冷式换热器的翅片间，作为空气源热泵系统的低温热源；热泵系统中制冷剂在节流机构中节流降压后进入室外风冷式换热器，吸收空气中热量被加热后进入压缩机，被压缩成高温高压的制冷剂蒸气后进入四通换向阀，进入热水水箱中冷凝器，放热后进入节流机构，完成一个循环。太阳能集热器中加热的水在循环水泵的作用下直接送入室内热水水箱，用于冬季采暖或全年生活热水；集热器中加热的空气在引风机的作用下送入室外风冷式换热器的翅片上，作为空气源热泵的热源，可以提高蒸发温度及辅助化霜。该系统具有以下优点：采用多介质太阳能集热器，可单独加热液体或空气，也可同时加热两种介质，提高集热器集热效率；太阳辐射较好时可直接采用太阳能集热器产生生活热水，无需空气源热泵系统，系统节能性显著提高；构建的多介质太阳能集热器采用集热、换热独立通道，空气和水在各自密封通道中吸热，不会冲蚀选择性吸收涂层，增加集热器使用寿命，提高集热效率；将太阳能集热器产生的热空气直接送入空气源热泵室外机，实现了辅助化霜，提高了系统蒸发温度及COP值；在寒冷的冬季采用空气集热可避免管道及平板集热器结冻的问题。 该成果可广泛应用于工农业生产中农产品、中药材干燥，工民用建筑、游泳池、洗浴场所等采暖、空调、生活热水供应，将有助于建成以城镇自有能源资源为基础的分布式供能系统，改善城镇人居环境，缓解日益增长用能需求与日益短缺的化石能源供应之间的尖锐矛盾，推动城镇自然环境和城镇经济的可持续发展。但由于甘肃及西北地区太阳能及热泵空调产业发展缓慢致使该系统成套性差，成本偏高，不利于其进一步推广应用。 该成果尚无获得相关奖项。