太阳能热泵技术研究

    论文摘要：热泵技术是一种很好的节能型空调制冷供热技术，把热泵技术
与太阳能热利用技术结合可提高太阳能集热器效率和热泵系统性能，同时解
决全天候供热问题。因此，研究开发太阳能热泵正日益受到重视。本文论述了

 

太阳能热泵的技术原理和特点以及在提供热水方面的应用和研究现状等。
  
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　引言

  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。

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　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。热泵
系统的工作原理如图 1 所示[1][2]。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
(coefficient of performance，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