太阳能辅助加热空气源热泵机组是基于上述第一种方式而产生的,如图2所示。在机组的蒸发器上增加了一辅助换热器。热泵在低温环境下制热运行时,高于环境温度的太阳能热水流经该辅助换热器,与将进入蒸发器的室外空气进行热量交换提高其温度,从而使制冷剂在相对较高的环境里蒸发吸热,提高了蒸发温度,改善了压缩机的工作状况。
图2、太阳能辅助加热空气源热泵机组示意图
1.2.2太阳能辅助加热空气源热泵机组性能特点[7]
与普通的空气源热泵相比较,太阳能辅助加热空气源热泵机组在低温工况下运行具有如下几个明显的特点:
(1)COP显著提高
在同样的环境温度下,太阳能辅助加热使制冷剂系统的蒸发温度得以提高,机组的制热性能系数较普通空气源热泵机组有了明显的提高,热泵制热性能系数随蒸发温度变化情况如图2所示。
(2)防止蒸发器结霜,减少除霜时间
由于辅助热源的加热作用,提高了进入蒸发器的空气温度,使其结霜的可能性降低,这样就可以防止蒸发器表面结霜,使其保持较高的换热效率,同时,机组的化霜次数和时间也大大减少,可以节省大量的电能,并保证热泵机组连续不间断的运行。
(3)改善空调压缩机工作环境,延长机组使用寿命
在环境温度较低时,空调压缩机的压缩比急剧升高,压缩机的排气温度常常会超过压缩机允许的工作范围,从而导致压缩机频繁的启停,无法正常工作,长此以往,将会损伤压缩机的整体性能,减少空调设备的使用寿命。通过太阳能作为辅助热源提高系统蒸发温度,间接的改善了压缩机的工作环境,不但解决了压缩机在外界低温环境下不能正常工作的问题,并且可以使整个热泵机组的使用寿命有效延长。
1.2.3太阳能辅助换热器的设计
辅助换热器位于热泵蒸发器的外侧,作为热泵机组的一个部件与热泵机组同步设计生产,采用和蒸发器同样外型尺寸和材质的翅片管换热器。辅助换热器的换热面积、空气通过温升及其与热泵蒸发器的间距应根据太阳能集热器可以提供的辅助热量、太阳能水温、环境温度及热泵机组蒸发温度、排风量等参数进行设计计算。
1.3太阳能集热器
目前在太阳能热水工程中通常采用的太阳能集热器主要有平板型太阳能集热器、全玻璃真空管集热器、U型管式真空管集热器、热管式真空管集热器和直流式真空管集热器五种[8]。对于全年使用的比较大型的太阳能中央热水系统,要求太阳能集热器应具有一定的承压能力,比较高集热效率,比较小的管道阻力,抗冻能力强,易于维护。在这几种太阳能集热器中,全玻璃真空管集热器虽然热集热效率高,市场占有率大,但因其不能承压运行,容易冻裂,不适宜用在大面积的太阳能热水系统中,绝大部分都被用作家用太阳能热水器的集热部件。其它四种均为金属吸热体的太阳能集热器,可以承压运行,适用于在大型的太阳能热水工程中应用。
来源:网易暖通论坛 (11)