白琨

摘 要：新能源热泵技术利用的是可再生无污染的新能源为建筑物提供暖气或者冷气，能大幅度降低暖通空调的能耗，有利于缓解目前我国资源紧张的现状，实现人与自然的和谐统一。太阳能作为一种高度清洁的能源，现在已经广泛应用于各个行业中，将太阳能应用到热泵技术中能有效解决我国乃至世界的能源危机。文章主要就太阳能热泵技术在暖通空调中的应用及发展展开探讨。

关键词：太阳能热泵；暖通空调；应用；发展

1 前言

随着经济的发展和人们生活水平的提高，人们对生活环境中的舒适程度越来越重视，各种建筑物中已经逐渐离不开暖通空调。暖通空调的应用和普及极大提高了人们的生活质量，但是所消耗的能源也非常多，大量数据表明，暖通空调所使用的能源占建筑物能源消耗总量的一半以上。基于目前我国资源能源短缺和国家大力倡导可持续发展的现状，暖通空调领域应该采用更加节能的新技术来有效降低能耗，而选择资源丰富并且能与环境实现统一的新能源是降低暖通空调能耗的有效途径。

2 太阳能热泵技术的工作原理

太阳能热泵系统是太阳能利用技术和热泵技术的有机结合体，太阳能热泵采暖系统最显著的优势在于仅仅利用极少的电能就能获得很大的热量，低温热源的利用程度非常高。将太阳能热泵与地源热泵或者空气源热泵结合起来使用能够有效解决太阳能分散的特点。与采暖系统相比，太阳能制冷系统的成本要高一些，因为制冷系统增加了热交换器和储冷水箱等设备，在压缩机的作用下，制冷剂通过蒸发来吸收储冷水箱的热量，从而达到降低温度的效果。

3 太阳能热泵技术在暖通空调中的应用

3.1 太阳能采暖

太阳能采暖，主要是把将分散的太阳能，通过集热器转换成方便使用的热水，再把热水输送到发热末端，进而形成建筑工程房间的采暖的系统，也叫做太阳能采暖系统。通过应用相关太阳能采暖设备，把太阳光能给转化成为暖通空调系统所需的热能。从而满足人们的生活需要。一般，太阳能采暖分为主动式采暖和被动式采暖两种形式。首先，主动式太阳能采暖主要是通过使用一定的电能，使加热的水在管道中循环流动，完成房间供热的过程。此采暖系统中涉及到的采暖设备主要有：风机、水泵、散热器、储热器和集热器等。随着设备的不断发展，特特别是太阳能集热器的发展，主动式太阳能采暖系统逐渐得到应用。其次，被动式太阳能采暖系统。这种采暖方式不需要任何辅助性的能源，只需建筑方位的合理布置和建筑构件的恰当处理。节能效果非常明显，也是常用的一种采暖方式。主要是使太阳光通过玻璃的透射，照射到墙体的黑色吸热表面，墙表温度得到升高，墙体进行蓄热。当建筑需要供热时，墙体与玻璃之间的热空气就会以自然对流的形式进入房间，而通过墙下通风口进入玻璃和墙体之间的室内冷空气，就会被夹层加热，从而形成自然的供热循环。即使是没有太阳光的时候，墙体所储存的热量也能够对室内空气进行加热。这种采暖方式很大程度上降低了能源消耗。

3.2 太阳能热水器

太阳能热水器，主要是一种利用太阳光将水温加热的装置设备。一般分为真空管式太阳能热水器和平板式太阳能热水器，其中真空管热水瓶应用非常普遍，效果也很明显，而且节能安全。主要依靠真空集热管把太阳能转换成热能，利用热水上浮冷水下沉的原理，使水产生微循环而提供所需的热水。太阳能热水器的应用给人们的生活带来了极大的方便。

3.3 太阳能空调

根据太阳能光热转换的运行原理，太阳能空调在暖通空调中应用广泛，太阳能空调的应用主要有两方面的功能。其一，制冷。就是利用太阳能集热器，为吸收式制冷机提供所需要的热媒水，一般，热媒水的温度越高制冷机的性能系数就越高，这样的空调系统制冷效果也就越好。其二，制热。以太阳能和可再生的生物质燃料为主要能源，利用超导太阳能集热器吸收太阳辐射能，经超导液传递到复合超导能量储存转换器，经过中央控温系统进行调控，完成自动供暖循环，达到供暖的目的，这是一种绿色供暖方式。

4 太阳能热泵技术在暖通空调中应用的问题及解决措施

虽然太阳能具备清洁性、经济性及储备无限性等优点，但也有间歇性、不稳定性等缺点，如果单独使用太阳能热泵系统进行供热，可以出现以下情况。太阳辐射条件好的情况下，太阳能集热器的集热效果好，太阳能储备量相对校多，室内热负荷就会降低。若遇到太阳辐射不好的情况，太阳能集热器的集热效果自然下降，就无法满足用户的需求。尽管使用更大面积的太阳能集热器可以提高太阳能储备量，但会加大安装难度，不利于运维检修。此外，太阳能热泵供暖技术使用也面临着成本投入、工作协调等方面的挑战。与常规的太阳能供热技术相比，太阳能热泵供暖技术的一次性建设投资和运行成本都比较高，若經济实力不足很难安装该系统。太阳能热泵供暖系统的智能化控制程度较高，技术专业性也较高，对各专业人员的工作协调性提出了更高要求，需要各专业人员通力合作，方能有效应用太阳能热泵供暖系统。

针对太阳能热泵供暖系统在建筑应用实践中的主要问题，提出了以下对策：第一，在太阳能热泵供暖系统中加入空气源热泵、水源热泵，组建混合式太阳能热泵供暖系统，共同进行建筑室内供暖。具体方式：将太阳能室的散热器和热泵室的散热器一同接入建筑室内，把空气源热泵和水源热泵串联在一起，公用一套压缩机及附属设施；将太阳能集热器收集到的热源储备在蓄热水箱中，经室内散热器给用户直接供暖。当然，除了通过通过太阳能热源热泵直接供暖外，也可以通过空气源热泵、水源热泵直接供暖，解决了太阳能不充足情况下的供暖问题；第二，在不增加经济负担情况下，尽可能的加大建筑供暖方面的经济投入，采用太阳能热泵供暖技术。若经济条件不允许，可以对传统的太阳能供暖系统进行技术改造，如采用新型平板式内聚光太阳能集热器，提高系统集热效果；第三，加大各专业间的技术合作，做好协调、配合等工作，结合当前太阳能热泵供暖系统的技术缺陷展开针对性的研发，不断促进太阳能热泵供暖技术水平提升，达到更好的节能效果。

5 太阳能热泵技术在暖通空调中的发展

5.1 水源热泵

水源热泵的应用主要有两种性能，供热与制冷。首先，制冷，主要是通过高品位能源的少量输入，使低温位置的热能向高温位置的热能转移。而水体分别作为热泵供暖和空调制冷的能源，一般在夏季，要将建筑物中的热量释放到水源中去，因为水源温度低，能够很好地带走热量，从而达到室内空调制冷的目的。

5.2 地源热泵

地源热泵是热泵种类的一种，主要是通过利用浅层地热资源，如地下水、土壤或地表水等，既能够供热又可以制冷，是一种高效节能的空调设备。首先，地源热泵也是通过高品位能源的少量输入，从而实现低温位置热能向高温位置热能的转移。在冬季，地源热泵把地能中的热量提取出来，温度提高后，把热能输送到室内，完成采暖过程；在夏季，地源热泵再把室内的热量提取出来，重新释放到地能中去。供暖制冷效果非常好，而且真正做到了节能环保。

总之，太阳能热泵技术是太阳能和热泵技术的有机结合，两者的融合利用可提高系统的能效比，同时克服了传统太阳能和热泵各自的缺点，既提高了系统对使用环境的适应性，降低了系统的运行费用，也拓宽了其应用范围。不过太阳能热泵技术也是优点和缺点并存的，这需要技术人员不断对太阳能热泵技术加以改进，这样太阳能热泵技术的发展空间才会更加广阔。

参考文献：

[1] 高铭.太阳能热泵供热技术研究与应用[J].江西建材，2017（20）.

[2] 吴建华，王钦.地源热泵与太阳能三联供技术在节能设计中的应用[J].南方农机，2017（8）.