太陽能熱泵結構組成
太陽能熱泵熱水系統主要由三部分組成:能量採集區、能量轉換區和能量利用區,能量採集區是由槽式集熱器和熱力輔助設備組成。能量轉換區是由熱水熱泵主機、水箱組成。能量利用區就是熱水使用場所室內部分,包括熱水管道、水龍頭等。
(1)槽式集熱器
利用槽式聚光鏡,直接將太陽光反射到位於鏡面焦點處的集熱管上,加熱導熱介質。導熱介質最高溫度可達300℃。槽式集熱器由四部分組成:聚光鏡、集熱管、跟日裝置、機架。
槽式集熱器特點:①光熱轉化效率達65%。②聚光鏡形狀精確,反光精度高,表面易清洗,聚光能力強。③控制系統靈活,追蹤精度高,偏差小於0.01。④有抗風沙、風雪、冰雹功能,能靈活地自動規避自然災害。⑤不存在傳統真空管的凍管、爆管問題。
(2)熱力式熱泵
熱力式熱泵機組通過200℃左右的介質驅動天然混合工質MR717,經過冷凝、節流、蒸發、吸收過程,吸收空氣中的熱量實現制熱循環。熱力式熱泵特點:
a、使用一次能源驅動,制熱效率可達2.0以上。
b、運行費用更低,與燃氣鍋爐相比全年可節約50%左右燃氣用量。
c、超低溫制熱,即使在-30℃低溫下,依然正常高效制熱。
d、創新的融霜技術,保證客戶端穩定熱量的輸入,50%的熱量足以將冰霜清理乾淨。
e、使用壽命可達20年,熱泵主機內無壓縮機,只有溶液泵和風扇兩個運動部件。
太陽能熱泵系統特點
①占地面積小,是真空管或平板太陽能的1/4~1/6。
②-45~-30℃正常制50~55℃熱水。
③與傳統太陽能加空氣源熱泵相比,初投資更低。
④有抗風、沙、雪、冰雹設計,不存在凍管爆管問題。
⑤清潔能源,無污染、無排放。
⑥雙能源保障,運行節能、穩定。
⑦以導熱油為導熱介質,無高壓風險。
⑧無需搭建鍋爐房,非壓力容器,無需專人看管,無需年檢。
太陽能熱泵聯合套用技術
太陽能屬於一種可再生的清潔能源,分布廣、儲量大,同時具有很強的季節性和地域性。太陽能直接加熱熱水用於生活所用或冬季供暖,產生的熱水波動很大,遇到極冷低溫或陰雨天氣甚至不能利用。熱泵屬於一種逆向循環,其效率較高,尤其在小溫差下的效率更高。但極端天氣對熱泵影響很大,其中,空氣源熱泵在冬季極低溫度時制熱效果很差甚至不能工作。綜合太陽能和熱泵特點, 可以將熱泵和太陽能熱水系統聯合使用,將太陽能儲熱水箱中回收的熱量經熱泵加熱用於冬季供暖,進而提高聯合系統的效率。
太陽能熱泵技術經濟性分析
我國一次能源日益枯竭的現狀已經不容忽視,在我國一次能源的消費中,煤炭的消費比重較大,而清潔能源的消費比例明顯不足。作為清潔能源的核能和可再生能源的太陽能、風能等受技術和資金限制發展緩慢,在社會能源使用中占據比例很低,太陽能的巨大潛力還沒有發揮出來。
傳統的北方冬季供暖、南方夏季製冷,北方冬季不僅供暖、夏季還要製冷;南方夏季不僅製冷、冬季還要供暖。在社會總能耗中建築能耗所占的比重正在逐年增大,所占比重已經達到社會總能耗的1/3,所以對降低建築能耗問題的研究潛力巨大。傳統小容量鍋爐供暖形式包括集中供熱形式普遍存在熱效率低、污染嚴重等問題,只是集中供熱形式的弊端往往被人們忽視。未來用能形式究竟採用哪種方案更加科學、合理,這也是廣大能源工作者一直在研究和探討的問題。常規太陽能熱水器在與太陽能熱泵熱水器獲得等量熱水的情況下,投資較高、占地面積較大,而太陽能熱泵熱水器占地面積較小、效率更高。因此開發高效的太陽能熱泵熱水器,對於開發太陽能的巨大潛力具有重大意義。