太陽能輔助熱泵是由太陽能集熱器和熱泵系統組成的聯合系統向室內供熱供冷以及供熱水以保證室內的舒適度。熱泵以蓄熱器蓄存的熱水為低位熱源，因此系統中可採用低溫集熱，集熱效率高，所需的集熱器面積可以減少，但系統較複雜，投資費用較高，適用於大型建築物。
基本介紹
- 中文名：太陽能輔助熱泵
- 外文名：Solar assisted heat pump
- 優點：節能環保、集熱效率高
- 作用：集熱供暖
- 組成結構：熱泵、太陽能集熱器
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發展背景
研究開發和利用新能源，已經成為世界各國能源研究與開發的共同戰略目標。20世紀70年代能源危機以來，太陽能作為可利用的新能源，逐步成為國內外研究的重點。最近研究表明：到2050年，核能將占第一位，太陽能占第二位；21世紀末，太陽能將取代核能占第一位。太陽能以其取之不盡、安全、無需運輸、清潔無污染等特點受到人們的重視。由於太陽能受季節和天氣影響較大、熱流密度低，導致各種形式的太陽能直接熱利用系統在套用上都受到一定的限制。
隨著生活水平的提高，熱用戶對於供熱的要求也越來越高，太陽能利用的一些局限性日益顯現出來：（1）在太陽輻照時間少的國家和和地區，其套用受到很大限制；（2）白天集熱板板面溫度的上升會導致集熱效率下降；（3）在夜間或陰雨天沒有足夠的太陽輻射時，無法實現24h的連續供熱，如採用輔助加熱方式，勢必又要消耗大量的其它能源；（4）加熱周期較長；（5）傳統的太陽集熱器與建築不易結合，在一定程度上影響了建築的美觀；（6）常規的太陽熱水器需要在房頂設水箱，在夜間氣溫較低時，儲水箱和集熱器向外界散熱造成大量的熱量損失。
為了克服太陽能利用中的上述問題，人們又提出了採用太陽能加熱系統作為蒸汽壓縮式熱泵系統的熱源。蒸汽壓縮式熱泵在實際套用中最大的問題是當冬天的大氣溫度很低時，熱泵系統的效率比較低。而太陽能熱利用系統中的集熱器在低溫時集熱效率較高，而熱泵系統在其蒸發溫度較高時系統效率較高，那么可以考慮採用太陽能加熱系統來作為熱泵系統的熱源。
這樣既克服了太陽能加熱系統的問題又解決了熱泵系統冬季效率低的問題。太陽能熱泵系統由於利用太陽能具有節能環保的作用而得到快速的發展。
型式分類
太陽能輔助熱泵通常是指作為太陽能熱利用系統輔助裝置的熱泵系統，包括獨立輔助熱泵和以太陽輻射熱能作為蒸發器熱源的熱泵。這類熱泵多數以供熱為主，涉及建築採暖、生活熱水供應以及工業用熱等套用領域，對太陽能集熱溫度要求不高，而且具有靈活多樣的系統形式、合理的經濟技術性能和良好的商業實用化前景。根據集熱介質的不同，太陽能輔助熱泵一般可分為直膨式和非直膨式兩大類。
直膨式
直膨式系統系統中，製冷劑作為太陽能集熱介質直接在太陽能集熱/蒸發器中吸熱蒸發，然後通過熱泵循環將冷凝熱釋放給被加熱物體。這種系統極具小型化和商品化發展潛力，但是由於太陽能輻射條件受地理緯度、季節轉換、晝夜更替及各種複雜氣象因素的影響而隨時處於變化中，而工況的不穩定必將導致系統性能的波動。
非直膨式
非直膨式系統中，太陽能集熱介質通常採用水、空氣或防凍溶液等流體，使它們在太陽能集熱器中吸收熱量，然後將此熱量直接傳遞給加熱對象或作為蒸發器熱源經熱泵循環升溫後再加熱物體。
根據太陽能集熱循環與熱泵循環的不同連線形式，非直膨式太陽能輔助熱泵又可分為串聯式、並聯式和雙熱源式三種基本形式。串聯式是指太陽能集熱循環與熱泵循環通過蒸發器加以串聯，蒸發器熱源全部來自集熱循環所吸收的熱量；並聯式是指太陽能集熱循環與熱泵循環彼此獨立，後者僅作為前者不能滿足供熱需求時的輔助熱源；雙熱源式與串聯式基本相同，只是熱泵循環中包括了兩個蒸發器，可同時利用包括太陽能在內的兩種低溫熱源或二者互為補充。
雙熱源式太陽能輔助熱泵由於採用包括太陽能在內的兩種低溫熱源或二者互為補充，使系統具有更好的穩定性。另外，可以在系統中增加蓄熱裝置，減小熱泵機組額定容量、降低系統運行費，提高太陽能依存率（定義為來自太陽的有效得熱占所需熱負荷的比例），並且夏季還可進行與太陽能無關的蓄冷運行以滿足房間空調的需求。
研究方向
由於太陽輻射具有不連續性、波動性大等缺點，而太陽輻射強度的變化必將導致熱泵系統性能的波動。因此，如何既能充分利用太陽能又能保證系統的穩定性和可靠性，是太陽能熱泵系統走向實際套用必須解決的重要問題。同時，商業分體空調與家用電熱水器的廣泛套用，使家庭電能的消耗大幅度增加。因此，可以考慮將太陽能熱泵與熱水供應聯合運行，用於替代分體空調與電熱水器。由此，可以利用太陽能，滿足用戶空調與生活熱水的要求，降低用戶的耗電費用。
太陽能驅動熱泵
太陽能熱利用技術與熱泵技術的結合非常靈活，系統形式也多種多樣，一般可分為太陽能驅動熱泵和太陽能輔助熱泵兩大類。太陽能驅動熱泵主要是指太陽能光電或熱電驅動的壓縮式熱泵以及以太陽能輻射熱直接驅動的吸收式、吸附式、噴射式和化學熱泵等。
這類熱泵大多以實現太陽能製冷空調為主要目的，一般對太陽能集熱溫度要求較高，而且普遍存在體積大、成本高、效率低等問題，較難實現小型化和商業化發展。
