太阳能热泵技术及其在供热中应用

    随着经济发展和科技的进步，能源和环境是当今世界突出的两大社会问题，
这促使人们更多地意识到能源对人类的重要性，而愈来愈重视太阳能利用和
节能热泵技术。目前我国太阳能的热利用主要集中在被动式太阳房采暖和热水
器提供家用热水上，而主动式太阳能供热系统的开发的利用相对落后。采用节

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能装置

热泵与太阳能集热设备、蓄热机构相联接的系统方式，不仅能够有

效地克服太阳能本身所具有的稀薄性和间歇性，而且可以达到节约高位能和
减少环境污染的目的，具有很大的开发、应用潜力。热泵技术是一种很好的节
能型空调制冷供热技术，是利用少量高品位的电能作为驱动能源，从低温热
源高效吸取低品位热能，并将其传输给高温热源，以达到泵热的目的，从而
转能质系数低的能源为能质系数高的能源（节约高品位能源），即提高能量
品位的技术。随着人们对获取生活用热水的要求日趋提高，具有间断性特点的
太阳能难以满足全天候供热。要解决这一问题，热泵技术与太阳能利用相结合
无疑是一种好的选择方法。

    1 热泵的基本原理及其类型

    热泵是一反向使用的制冷机，与制冷机所不同的只是工作的温度范围。蒸发
器吸热后，其工质的高温低压过热气体在压缩机中经过绝热压缩变为高温高
压的气体后，经冷凝器定压冷凝为低温高压的液体（放出工质的气化热等，
与冷凝水进行热交换，使冷凝水被加热为热水供用户使用），液态工质再经
降压阀绝热节流后变为低温低压液体，进入蒸发器定压吸收热源热量，并蒸
发变为过热蒸气完成一个循环过程。如此循环往复，不断地将热源的热能传递
给冷凝水。

    根据热力学第一定律，有：Qg=Qd+A，根据热力学第二定律，压缩机所
消耗的电功 A 起到补偿作用，使得制冷剂能够不断地从低温环境吸热
（Qd），并向高温环境放热（Qg），周而复始地进行循环。因此，压缩机的
能耗是一个重要的技术经济指标，一般用性能系数
（coefficientofperformance，简称 COP）来衡量装置的能量效率，其定义
为：

    COP=Qg/A=（Qd+A）/A=1+Qd/A

    显然，热泵 COP 永远大于 1。因此，热泵是一种高效节能装置，也是制冷
空调领域内实施建筑节能的重要途径，对于节约常规能源、缓解大气污染和温
室效应起到积极的作用。

    所有型式的热泵都有蒸发和冷凝两个温度水平，采用膨胀阀或毛细管实现
制冷剂的降压节流，只是压力增加的不同形式，主要有机械压缩式、热能压缩
式和蒸气喷射压缩式。其中，机械压缩式热泵又称作电动热泵，目前已经广泛
应用建筑采暖和空调，在热泵市场上占据了主导地位；热能压缩式热泵包括

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吸收式和吸附式两种型式，其中水 溴化锂吸收式和氨 水吸收式热水机组