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太陽能+熱泵熱水系統（二）——太陽能熱泵熱水機基本原理

　　太陽能熱泵熱水機基本原理

　　太陽能熱泵(SAHP)一般是指得用太陽能作為蒸發器熱能的熱泵系統，區別于以太陽能光電或熱能發電驅動的熱泵機組。根據太陽能集熱器與熱泵蒸發器的組合型式，可分為直膨式和非直膨式。在非直膨式系統中，太陽能集熱器與熱泵蒸發器分立，通過集熱介質在集熱器中吸收太陽能，并在蒸發器中將熱量傳遞給制冷劑，或者直接通過換熱器將熱量傳遞給需要預熱的空氣或水。在直膨式系統中，是一種基于逆卡諾循環的系統，將太陽能集熱器與熱泵蒸發器結合成一體，節省了非直膨式系統中集熱循環與熱泵循環之間的換熱設備。

　　晴天，經膨脹閥節流后的低溫低壓制冷劑首先流入太陽能集熱/蒸發器中，通過吸收太陽輻射而蒸發后的制冷劑在壓縮機內形成高溫高壓氣體，然后被排入冷凝器中，制冷劑蒸汽通過與水進行對流換熱而得到冷凝同時水得熱而升溫，冷凝后的制冷劑經膨脹閥又重新流入太陽能集熱/蒸發器中，由此構成一次循環，陰天或夜間，太陽能集熱/蒸發器也可以通過吸收大氣中的顯熱和潛熱來維持全天候地生產熱水。

　　空氣與太陽復合能熱泵熱水機組示意圖如下:

　　綜合以上概述，可以分析出時間參數、環境參數和結構參數等一系列系統參數對太陽能熱泵熱水系統性能的影響趨勢，主要有以下幾點：

　　隨著運行時間的增加，熱水溫度與冷凝溫度之間的差縮小使得熱水升溫速率減慢，熱水平均加熱功率減小，與此同時壓縮機耗電量隨冷凝溫度的升高而略有增加，因而平均供熱性能隨之降低。

　　隨著太陽輻射強度的加強，在直膨式SAHP系統中，由于集熱器中的集熱溫度與制冷劑蒸發溫度始終保持一致，系統獲得一個較高的蒸發溫度，COP值就相應提高，而此時環境溫度卻對系統COP影響較小。

　　隨著集熱面積的增加，散熱損失隨之加大，所以集熱器性能降低，而熱泵性能卻隨蒸發溫度增加而有所改善;隨著水箱容積的增大，剛開始集熱效率和COP值迅速增加，之后趨于平緩;隨著壓縮機轉速的增加，集熱器蒸發溫度降低，導致集熱器對環境散熱減少，而此時的制冷劑流量的提高使得系統COP降低。

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