并联式 太阳能热泵热水供应机组的一体化技术.doc

1、并联式太阳能热泵热水供应机组的一体化技术并联式太阳能热泵热水供应机组的一体化技术-目前常见的以太阳能为主的供热组合方式浅析时间:2006-12-1813:53:00来源:作者:张志祥特别推荐:2008年中国太阳能行业投资报告太阳能展会百强-通往成功的桥梁目前市场上大型太阳能热水工程因其卓越的性价比和整体性、美观性，得到了越来越广泛的认可和应用。而单纯的太阳能集热系统因为先天性的热源不稳定因素，在实际应用中不能满足有热水不间断供应要求的宾馆、浴室等营业性场合的需求，需要有辅助能源的支持(太阳能热水系统每年大约有四分之一的时间需要辅助能源支持)。目前，比较常用的方法是太阳能与各种锅炉串联、太阳能电

2、辅助加热、太阳能与热泵组合等3种方式。在此，本文作一简要分析(单纯的热泵事实上不是直接利用太阳能，尽管它节能，但没有电是无法工作的，本文对此不单独讨论)。1.太阳能与各种锅炉串联。这种方式通常应用在客户原有的单纯锅炉供热系统的改造中。随着常规能源(电、油、煤、天然气等)的价格居高不下，用水大户们想法设法降低使用成本，加上众多太阳能厂家的大力推广，两种采热方法的有机结合便有了市场。用户保留原有设施(锅炉)的原因无非两个，一是舍不得放弃已经花费不菲的初投资;第二个，也是主要的原因，对太阳能供热设备没有真正的放心，为了避免太阳能设备的不可靠而不得已采取的预防措施，确保24小时能供上热水。当然，还有一

3、个外部因素，不是所有地方都禁止使用锅炉的，尤其是电、油、天然气是允许使用的。然而，太阳能与各种锅炉串联的供水模式虽然省下了大量的常规能源(每年约可节约四分之三的常规能源)，但是锅炉较高的使用费用，包括维护、检测、人工支出等基本没有降下来。2.太阳能电辅助加热。这是目前较为典型的供热水模式，即在阴雨天气及冬季等阳光不足的情况下，靠电辅助加热器来加热水，使之达到洗浴温度。这种方式清洁实用，无须增加看护人手，而且初期投资少，是较为经济和方便的一种方式，应用很广泛。但是因电力负荷较大，加上很多营业性场合电价高昂，在相对漫长的冬季电耗也是比较可观的。同时因其初期投资较低，维护费用少，相比较前一种供热方式

4、，仍然是实用的。3.太阳能与热泵组合。这种方式是最近两年发展起来的，它相比较前两种方式无疑是进了一大步。热泵的年综合性能系数目前基本上能达到3.5左右，在作为辅助能源加热时，和电辅助加热器相比，节约数额是可观的，尤其是用水量大的场合。但是目前市场上的这种组合方式因两个问题，严重影响了实际使用效果:一是热泵自身的原因。很多厂家的热泵其实就是简单的将空调室外机拿去改装一下，当作热泵来供热水。其实真正意义上的供热水热泵和空调的室外机有着很大的区别，这种简单改装带来的弊病无穷。许多厂家生产的热泵工作温度范围是很狭窄的，通常环境温度0以下热泵就不再工作，而是起用隐藏在内部的电热管加热，这在冬季其效率可想

5、而知。二是热泵与太阳能简单组合造成的原因。许多厂家或销售商为客户安装的热水系统是简单地把太阳能系统和热泵机组连接起来，很多情况下这两种产品甚至不是一个厂家生产的。实际上，单纯的热泵与热泵、太阳能组合系统中的热泵，它们的工作状态和控制要求有着本质的区别。单纯的热泵是作为唯一热源来设计的，它不会去考虑当日的日照情况，不管什么情况它都是按一天8小时工作的制热量来设计和运行。而与太阳能热水系统并联工作的热泵部分需要充分考虑当日的气候条件、环境温度、日照情况等等，来判断启动时机，避免造成浪费。它应该定位为辅助热源，即配角，而单纯热泵是主角。所以不同技术背景下设计的产品是不可以混为一谈的。2004年夏季，

6、扬州日利达太阳能有限公司针对当时市场各种太阳能供热水工程状况，决定开发一种最具科学性、实用性、经济性的大面积集中太阳能热水系统。在这种背景下，公司决定与国内在压缩机领域居领先地位的西安交通大学联手合作，开发一种新型的太阳源热泵热水系统。该项目的设计重点有4点:1.低温热源的选取。对于热泵系统而言，低温热源的稳定程度会影响热泵的性能和可靠性;2.加热时间的限制。热泵的工作特性，即加热能力和环境温度密切相关，在环境温度下降后，其供热量会呈线性下降趋势，这与目前的其他的辅助加热方式存在很大差异。作为辅助热源的热泵，和单独的热泵机组存在本质的不同。单独的热泵是小功率长时间加热，而作为辅助的热泵部分是在

7、太阳能集热系统充分工作后，利用热泵部分作为补充，在太阳辐射减弱后启动，在短时间内提升水的品位。这也是前文所述为什么不能简单地将热泵与太阳能连在一起使用的原因之一;3.热泵模块数量与太阳能集热系统的配套问题。如果所有用户的用水需求量是一样的，那么这个问题就简单了，然而这是不可能的;4.整个系统组合后的控制方案。尽量让使用简洁化，功能完善人性化，需要一组控制就能将所有单元，包括太阳能部分(大型的工程仅太阳能部分就有很多单元)和热泵部分的控制系统进行整合。只有解决了这些问题，才能更大限度地节能。经过一年多的反复研究实验，西安交通大学和扬州日利达太阳能有限公司联合成立的课题组终于取得了决定性成功，目前

8、两套太阳源热泵热水机组分别在西安交大能动学院的办公楼顶和扬州日利达太阳能有限公司的行政大楼顶正常运行。其中，位于西安交大的热水系统已经运行10个月之久，而且空气源热泵机组置于调温室内，反复模拟一年四季的环境状况，取得大量的实验资料。最低实验环境温度为零下13，系统运行正常。只有方向正确了，才会到达目标。我们从目前日利达太阳源热泵热水机组的特点就可以看出它的设计理念和成长轨迹。而这些现在形成的特点也是当初设计开发这套系统的目标，如今都按预期达到设计要求的效果。归纳起来，该系统主要有以下几个特点:1.低温环境下性能突出。能够在零下5的情况下正常工作，极限温度零下13，满足国内大多数区域使用要求。2

9、.加热能力强，性能可靠。大功率，启动迅速，压缩机名义功率7HP，标准冷量20kW，每小时温升40热水达640L，主要部件均进口。3.结构紧凑，安装简单。系统采用黑箱设计原则，现场安装只需要将电源和数据信号线快速连接即可，无需现场软件调试。4.采用数字信号控制，智能化适应天气变化，自行分析开始加热时间，系统带有自动保护、故障判断、历史数据保存及软件升级功能，可实现远程控制。5.除霜模式先进。采用热气除霜技术，无需切换，无需反向运行。从目前太阳能集热系统的市场情况及发展趋势来看，利用空气源热泵作为太阳能系统的辅助能源，会成为热水供应设备市场上的主要运用模式。谁最节能、最可靠，就会得到更多的认可和更广泛的应用。文/张志祥扬州日利达太阳能有限公司电话:0514-5122106