本科毕业设计论文
题目太阳能辅助空气源热泵热水供应系统设计
学院名称机械电子工程学院
专业班级热能与动力工程
学生姓名
学号
指导教师
填表时间： 2014 年月日
摘要
目前，太阳能辅助空气源热泵热水系统已经在建筑中得到广泛推广。太阳能辅助空气源热泵系统实现了空气和太阳能两种可再生能源的综合利用和优势互补，是一种高效洁净的新型热水制备方式。
本设计在简述国内外太阳能辅助空气源热泵系统研究的基础之上，设计了满足该居民楼全年供应热水要求的太阳能—空气源热泵热水供应系统运行方案，设计了平板型太阳能集热器；对热泵系统中，建立压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀数学模型，并编制了冷凝器、蒸发器的仿真程序；最后对系统进行经济性分析；其中重点是冷凝器、蒸发器的结构设计，以及仿真编程和系统的经济性分析。
本设计设计的太阳能空气源热泵热水供应系统中，包括太阳能热水供应回路和空气源热泵热水供应回路；太阳能优先供应热水，当太阳能供应不足时，空气源热泵再供应热水，最大化的使用太阳能。对系统进行经济性分析，计算出传统方式和本系统的全年总费用、初投资，得出投资回收年限，表明该系统具有节能，经济的优势。
关键词：太阳能；空气源热泵；蒸发器；冷凝器；性能分析
ABSTRACT
Now the solar assisted air source heat pump hot water system has been widely spread in the building. Solar-assisted air source heat pump system realized the utilization and complementary advantage of two renewable energy：air and solar，being a new and high efficient preparation method.
This design introduces the solar-assisted air source heat pump system at home and abroad research. Operation scheme of solar hot water - air source heat pump hot water supply system meet the residential building year-round water-supply. This subject also designed a flat solar collector and established mathematical model of compressor, condenser, evaporator, expansion valve. This paper compiles the condenser, evaporator simulation program. Finally the design makes analysis efficiency of system, which focuses on the simulation programming and the structure design of the condenser and evaporator, and systems analysis of the economy.
Solar air source heat pump hot water supply system designed in this paper composed of the solar hot water supply loop and air source heat pump hot water supply loop. Solar energy supply hot water first. When the solar energy supply is insufficient, the air source heat pump supplies ho t water. System is maximize used of solar energy, to achieve the purpose of energy saving. Economic analysis calculates total cost of the traditional way and the annual, then we get it’s the investment recovery period. Above all results indicated that the system has the energy saving and being economical.
Key words: Solar energy; Air source heat pump; Evaporator; Condenser;
Performance analysis
目录
摘要 (2)
ABSTRACT (3)
1 绪论 (1)
1.1 本课题的研究目的及意义 (1)
1.2太阳能辅助空气源热泵系统的研究现状 (2)
1.3 本设计的主要研究内容 (4)
2 太阳能辅助空气源热泵热水系统方案 (6)
2.1 太阳能辅助空气源热泵热水系统要求 (6)
2.2 热水供应系统方案设计 (7)
2.3本章小结 (9)
3太阳能集热器数学模型及结构设计 (10)
3.1设计参数 (10)
3.2 平板型太阳能集热器的数学模型 (11)
3.3 平板型太阳能集热器结构 (17)
3.4本章小结 (19)
4 热泵装置各部件数学模型 (19)
4.1 压缩机数学模型 (20)
4.2 蒸发器数学模型及仿真 (23)
4.3冷凝器数学模型及仿真 (33)
4.4膨胀阀模型 (40)
4.5辅助电加热器的选取 (42)
4.6 本章小结 (42)
5.系统节能性和经济性分析 (43)
5.1 系统的节能性分析 (43)
5.2系统的经济性分析 (45)
5.3 本章小结 (46)
6 总结与展望 (47)
参考文献 (49)
致谢 (51)
附录一 (52)
英文翻译 (52)
附录二 (67)
蒸发器仿真程序 (67)
1 绪论
进入21世纪世界对能源的需求越来越大，然而化石能源（如煤炭、石油、天然气等）面临枯竭的困境，并且化石能源的燃烧也会对大气造成污染。因此开发研究新型能源和可再生能源是当前重重之重。太阳能作为最常见，最清洁的能源是首选的新能源；空气源热泵将低位能转变成高位能，节能清洁。
本设计所研究的太阳能空气源热泵热水系统不仅具有节能，清洁的有点，而且还能节约费用，在以后会用更广泛的用途。
1.1 本课题的研究目的及意义
我国主要是用煤炭、燃油、燃气、电锅炉等形式提供商业建筑热水，主要采用电热水器、燃气热水器、太阳能热水器等形式提供民用建筑热水。我国能耗利用率不高，建筑能耗约占总能耗的30%，其中商业建筑热水能耗占总能耗20%一40%，民用建筑热水能耗占20%[1]，所以，在建筑节能工作和提高社会能源使用率上，降低传统燃煤供暖所造成的大气污染，减少建筑能耗，大力推广及使用清洁能源是顺应时代的趋势，对我国缓解和解决大气污染具有重要意义[2]。
从利用热能角度，采用电力、燃气、燃油等高品位热源的热水器，虽然加热效率较高，但实际加热过程中伴随着巨大的熵增损失，将热泵技术和太阳能热利用技术有机结合起来，以空气源热泵作为传统太阳能热水器的辅助热源，来保证太阳能热水器的全天候工作，在我国，对于太阳能资源十分丰富的地区而言，这项课题具有一定的实用价值和现实意义。太阳能热水器具有节能及环保等优势，在太阳能资源较丰富的地区得到了一定的应用，但常规太阳能热水器易受气候的影响，不能全天候运行。热泵作为一种高效节能装置，其应用逐渐普及，将热泵节能技术与太阳能热水系
统有机地结合起来，可弥补后者的不足，并实现其高，全天候运行，对节能、环保都有重要的意义[3]。
1.2太阳能辅助空气源热泵系统的研究现状
太阳能—空气源热泵在建筑中的应用已经得到了广泛的推广，这符合走可持续发展道路，节约能源，环保的政策。我国地域广阔，蕴藏这丰富的太阳能资源，因地制宜的在不同的建筑采用不同形式的太阳能—热泵系统，可有效地促进建筑节能水平的提高和人民生活水平的改善，既节约的能源，有保护了环境，符合国家资源和环境战略，太阳能热泵有巨大的发展前景。太阳能集热器本身具有受环境影响大，有间歇性的特点，它与空气源热泵相结合能充分克服太阳能本身的这些缺点，而且还可以达到节约高位能和减少环境污染的目的，具有很大的开发，应用潜力。
1.2.1 国内外太阳能—热泵系统研究现状
国外关于太阳能和热泵联合的研究，可以追溯到20 世纪50 年代由Jordan 和Therkled 提出早期太阳能热泵系统的研究主要集中在民用建筑或公共设施供热这样的大型系统[4]。太阳能热泵的结构型式多种多样，不同结构型式的系统具有不同的性能特性。Chandrasekhar[5]等人根据加拿大七个代表性城市的天气资料，对多种不同结构型式的太阳能热泵热水系统进行了室内供暖及供热水的性能模拟。Macarthur[6]对串联式太阳能热泵进行结构优化，并对其投资回收期进行了计算。研究结果表明，太阳能热泵储热器的容量和太阳能集热器的面积是太阳能热泵设计的重点考虑因素，储热器容量和太阳能集热器过大或过小都会极大降低太阳能热泵的经济性；同时给出当地条件下，对于90m2的供热面积，最理想太阳能集热器面积的储热器容积分别为30m2和3.5m2。
在大规模应用方面，国外的研究侧重于与建筑结构及目标对象相结合
包括：以空气源热泵作为住宅的供暖(冷)机组的研究，在大型建筑物或建筑群的供暖(冷)的研究，在室内或室外露天游泳池中的应用研究，在建筑物余热(排风废热)回收与利用中的应用研究，对冷凝废热回收与利用中的应用研究，人工冰场和游泳池相结合的系统研究以及该技术在工农业中的应用等，美、日、西欧都是热泵主要的应用国家，但他们热泵的发展模式却不尽相同，美国热泵行业的发展主要以单元式热泵空调为先导，生产以空气作为低位热源的单元式热泵空调机组，此后又在空气—空气单元式热泵空调机组的基础上又开发了应用于商业建筑的空气—水热泵和水环热泵系统。
我国对太阳能热泵热水系统的研究起步比较晚，大部分研究集中于直膨式，而并联式即空气源热泵辅助太阳能热水系统的研究比较少。国内研究者对于并联式空气源热泵辅助太阳能热水系统的研究主要有：刘业凤[7]等针对现有的太阳能热泵随太阳能辐射强度变化导致系统不稳定的问题，提出了一种太阳能空气双热源式热泵及热水系统，实现夏季供冷、冬季采暖和全年供生活热水的功能，此系统有环保节能和运行稳定的特性，但是系统无法实现太阳能热泵和空气源热泵同时运行，当太阳能热泵热量不能满足需要的时候使用电加热。王燕俊[8]的太阳能复合热水系统设置了两个冷凝器，普通空冷冷凝器实现热泵空调器的制冷、制热功能，另外一个水冷冷凝器将热泵热水系统和太阳能热水系统结合，利用太阳能和热泵的优势生产热水，此系统可以实现制冷、供暖，制备热水同时进行，实验结果表明，系统运行时，适当增加循环水量，在满足水负荷的前提下，降低热水终温，可有效提高系统整体性能，若使用变频压缩机和电子膨胀阀，不同的工况下实时调节制冷剂的冷量，也可以提高系统整体性能。
马伟斌[9]等提出太阳能—空气双热源热泵中央热水系统在太阳能与热泵结合方面做了很好的尝试，系统可有效解决北方寒冷地区太阳能全年稳定供热水问题,对太阳能空气双热源热泵中央热水系统的原理、特点和应用
前景作了详细的论述。卢春萍[10]等对太阳能-空气源热泵并联供热系统的主要附件建立热力模型，利用VC 语言开发了该供热系统的运行模拟软件，通过模拟来预测该太阳能系统的运行情况，使设计人员对该系统的动态特性有一个较全面的了解，通过模拟得出，在我国北方比较干燥的地区，使用蒸发式制冷新风机组,将极大地减少初投资和设备的运行费用。
上海理工大学教授丁国良[11]对制冷空调装置智能仿真深入研究，提出制冷系统从部件到整体装置的建模与求解方法，基于现代控制理论的空调动态负荷计算理论，以及基于模型的智能化仿真，促进了国际制冷界的设计方法的现代化。林康立[12]通过对某办公楼太阳能和空气源热泵中央热水系统工程的研究，说明了在热水系统中太阳能与空气源热泵结合可以取长补短，实现全年全气候供应热水，节能效果明显，环保和减排效果也较好，但是初投资增大，适应范围也有限。
太阳能空气源双热源复合热泵将风冷热泵技术和太阳能热水技术有机结合，突破了风冷热泵系统低温环境下运行效率低或无法运行的缺陷，充分利用太阳能和空气能等绿色新能源，可以实现夏季供冷、冬季供暖，全年提供生活热水等多工况运行，充分满足人们生活的需求。操作灵活方便，能够产生更经济的效益。但是这种热泵在我国的使用还不是很广，主要是设备比较复杂，初投资较大，另外只能实行切换式运行，不能同时吸收太阳能和空气的热量。所以如果想大面积推广使用，还需要降低成本，提高能源的利用率。
1.3 本设计的主要研究内容
设计的太阳能辅助空气源热泵热水系统是满足居民生活热水需求，实现节能经济的特点。设计系统包括太阳能热水循环和热泵热水循环，系统满足24小时不间断供应热水。具体内容：
（1）设计太阳能辅助空气源热泵热水系统的方案，简述其工作原理和控制方案。
（2）建立平板型太阳能集热器数学模型，并进行结构计算；计算太阳能集热器的热效率和系统的太阳能保证率。
（3）建立压缩机的数学模型，并依据系统的需求经行选型。建立膨胀阀的数学模型，并进行选型。
（4）建立蒸发器、冷凝器数学模型，用VB语言编蒸发器、冷凝器的仿真程序，对蒸发器、冷凝器进行模拟仿真和分析。
（5）对设计系统进行经济性和节能性分析，通过与传统方式的对比，得出设计系统的节能、经济的优点。
2 太阳能辅助空气源热泵热水系统方案
2.1 太阳能辅助空气源热泵热水系统要求
2.1.1 热水供应系统的功能要求
根据冬季济南某小区一栋楼居民生活用热水的需要，本文设计的太阳能—空气源热泵热水系统满足该栋居民四季正常生活用热水，如洗澡、洗手、厨房用水等，系统供应热水必须是24小时连续。另外，还要满足当太阳能供应不上或供应不足时，热泵单独运行能满足居民的正常生活用水。考虑特殊情况，当热泵也无法工作时，使用电加热的方式供应热水。
本课题供应热水运行模式系统是基于济南某小区一栋居民楼居民热水的需求进行的：
（1）一栋五层居民楼，每层六户，每户大约80m2，楼顶平面积为480 m2。
（2）每户按照4口人计算，一共120人。
（3）系统的应用地点选在山东省济南市。
2.1.2 热水供应系统构建要求
借鉴现在很多热水供应系统的装置都放置在楼顶，特别是学校的澡堂、宾馆，这样既美观又减小了占地面积。本课题设计的太阳能—热泵热水系统中的太阳能集热器、热泵、恒温水箱、储热水箱放置在居民楼的楼顶，这样可以不用再使用泵将热水打到每户，减少初投资。如果居民楼楼顶是阁楼式的，便在楼顶搭建铁架，支撑太阳能集热器、热泵。
供热水的管道必须用保温材料包裹好，以避免在热水运输工程中的热量的损失，特别是在冬季。太阳能集热器最好的朝向是正南，北半球面向正南接受太阳能最多，但是如果居民楼建筑特殊，允许南偏东或者南偏西
10o~15o。储热水箱尽量靠近太阳能集热器[13]。
2.2 热水供应系统方案设计
根据太阳能辅助空气源热泵热水系统运行模式功能要求、构建要求及主要设计参数资料，依据易实现、构造简单、投资成本低的原则，参考了一些成功的案类资料和经验，设计本文系统运行方案。
2.2.1 系统组成
本文设计系统有两个子循环回路组成：太阳能集热器热水循环回路和空气源热泵热水循环回路。太阳能集热器热水循环回路主要由太阳能集热器、温度传感器、水泵、控制器、储热水箱、恒温水箱；空气源热泵热水循环回路由蒸发器、压缩机、冷凝器、热力膨胀阀、循环水泵等组件组成。
太阳能—空气源热泵热水系统原理图如2.1所示
储热水箱
恒温水箱
生活供水
辅助电加热器
太阳能集热器
自来水
冷凝器
膨胀阀
压缩机
蒸发器
空气
图2.1系统原理图
2.2.2系统工作原理
该热水供应系统当晴天的时候太阳能集热器工作产生热水，利用水泵
使热水在储热水箱和太阳能集热器之间循环，不断加热，储热水箱中的水达到设定温度时进入恒温水箱。恒温水箱中的水保持恒定温度，并提供给用户使用。自来水直接供应给储热水箱，以便自来水在太阳能集热器和贮热水箱循环时加热。当白天阳光不足、晚间或者阴雨天时，太阳能集热器不能供应足热水时，空气源热泵就工作产生热水满足要求。冷凝器与恒温水箱组成一个热水循环回路，不短加热热水，保持恒温水箱的水温。
热泵内的循环：制冷剂（R22）在压缩机中被压缩成高压高温的过热气态，进入冷凝器中，与水换热，将水加热到所需要的温度。换热后的制冷剂再进入热力膨胀阀，等焓降压，之后再进入蒸发器中，吸收空气的热量蒸发成气态，最后又进入压缩机，完成整个循环。
此外，在恒温水箱内还用电加热器，避免当太阳能集热器和空气源热泵都无法工作供应热水的情况。当恒温水箱中的水温度达不到时，电加热器直接加热恒温水箱内的水，保持恒温水箱内水温恒定。
2.2.3热水供应系统运行方案
设计的太阳能辅助空气源热泵热水系统能够满足一天24小时不间断供应热水。储热水箱中有温度传感起和水位传感器，储热水箱中有一个温度设定值和水位上限值、水温下限值。恒温水箱中也有温度传感器和水温传感器，但是恒温水箱中温度有三个设定值（设定值1、设定值2和设定值3）和水位上限值、水温下限值。
晴天时，早上太阳能集热器还无法正常工作，不能将水温加热到居民所需的温度时，空气源热泵便开始工作，加热水直到设定温度3。当太阳能集热器能正常工作，将储热水箱中的水温加热到设定温度时，热泵停止运行，便由太阳能集热器供应热水。下午太阳辐射变弱，不足以使太阳能集热器加热水温到所需的值，恒温水箱中的水温会下降，低于设定值1时，空气源热泵便开始工作。晚上太阳能集热器无法工作，只能由空气源热泵
供应热水。
阴天时，太阳能集热器无法正常工作，只能由空气源热泵来供应热。此时，储热水箱和恒温水箱之间的阀门关闭，只有当恒温水箱中的水位定于上限水位时，储热水箱中的水才进入恒温水箱，保持恒温水箱的水位。
储热水箱中的水位传感器，当储热水箱中的水位低于设定值时，自来水自动加水。储热水箱中的温度传感器用来：当太阳能集热器把储热水箱中的水加热到设定的温度值时，储热水箱与恒温水箱之间的阀门打开，储热水箱的水流入恒温水箱。恒温水箱中的温度传感器用来：当恒温水箱中的水低于设定值1时，空气源热泵运行，加热恒温水箱中的水到设定值3，以保持恒温水箱水温恒定；当恒温水箱中的水低于设定值2时，恒温水箱中的电加热器工作，直接加热恒温水箱中的水到设定值3，维持水温。
储热水箱中的水位传感器：自来水管道上的阀门与水位传感器相连，当储热水箱中的水位低于下限的设定值时，阀门打开，储热水箱自动加水，水位达到水位上限值时，阀门关闭。恒温水箱中的水位传感器与储热水箱水位传感器作用相同，当水位低于下线设定值时，储热水箱连通恒温水箱的阀门打开，给恒温水箱加水。恒温水箱中的水位传感器是优先与温度传感器的，就是当水位传感器低于设定值时，不论水箱中温度如何，都要给恒温水箱加水。
冬天出现及低温的时，空气源热泵可能会结霜，而无法正常工作，电加热器就会工作，保证居民正常使用热水。设计系统除了正常使用的热泵以外还有备用的，防止当工作中热泵出现故障无法正常供应热水的情况。
2.3本章小结
本课题研究的是太阳能辅助空气源热泵热水系统的装置设计，先进行系统的设计，了解本课题系统的基本功能要求和运行模式。设计是基于初
始设计参数，进而设计或选型各个装置。
3太阳能集热器数学模型及结构设计
3.1设计参数
3.1.1 热负荷计算
（1）济南地区气象资料
①年平均气温 14.7℃
②季节日平均气温：夏季（6月~8月，92天），26.7℃；春秋季（3月~5月、9月~11月。一共183天），15.5℃；冬季（12月~2月，90天），1.5℃。
③最高月平均气温：27.5℃；最低月平均气温：—0.4℃。
④该地区年日照时间2616.8h ，太阳能年总辐射量5016~5852W/m 2·y ，日照百分率47﹪~62﹪.
（2）自来水温度：春季，15℃；夏季，22℃；秋季，15℃；冬季，2℃。
（3）日用热水量：21.6t ，其中人的洗浴70~150L/人；厨房：50~80L/人；衣物洗涤20~40L/人；室内卫生用水10~30L/人[14]。
（4）日用热负荷：按冬季平均日气温1℃，上水温度2℃，热水温度45℃， ()==21t -t m ×c Q 3889.574MJ
式中，t 1,2—热水温度、自来水温度，℃；
3.1.2 恒温水箱容积计算及材料选择
（1）居民用热水高峰时段为晚上7：00—10：00，共3个小时。
（2）热水供应系数为0.75[12]。
（3）高峰时段总的用水量：每个人洗浴取100L ，厨房没人用水50L ，计算的用水量为13.5m 3。
（4）恒温水箱容积选取13.5?，长×宽=2.6×2.6m ，高为2m 。
（5）恒温水箱由外壳、内胆、保温层组成。外壳对恒温水箱保温材料等起防护作用，并对水箱起支撑作用。本课题设计的恒温水箱外壳选用201不锈钢，厚度为1mm ；内胆决定水箱耐压程度和寿命，选用304不锈钢，厚度为1.5mm ；保温层在外壳与内胆之间，起减少热损失的作用（保温24h ，热水温度的下降应不大于4℃）。本设计选用聚氨酯保温层，厚度为50mm [15]。
3.2 平板型太阳能集热器的数学模型
平板型太阳能集热器主要由吸热板、透明盖板、保温层、壳体等几部分组成：
保温层壳体吸热板透明盖板
图3.1太阳能集热器结构图
为了便于对系统进行理论分析，建立数学模型时作如下假设：
（1）系统处于热平衡状态；
（2）吸热板的厚度很小，沿厚度方向的温度梯度可以不考虑；
（3）流体在管内的流动是均匀的；
（4）在传热过程中，认为储热水箱的水温保持均匀一致；
（5）集热器与储热水箱之间的管路损失不记；
（6）在每个小时的时间间隔内，认为系统处于准静态过程；
（7）通过集热器透明盖板的热流是一维的；
（8）通过集热器透明盖板的降温是可以忽略；
（9）通过集热器背部隔热材料的热流是一维的；
（10）天空可以认为是一个在等效天空温度在发射长波辐射的黑体；
（11）通过集热器前面和背面的热损失都对于同一环境温度；
（12）集热器四周的壳体在吸热板上的阴影是可以忽略；
（13）热物性与温度无关。
3.2.1 平板型太阳能集热器能量平衡方程
分析平板型太阳能集热器的热物性能主要建立在热力学第一定律基础之上进行。平板型太阳能集热器吸热板吸收太阳辐射的能量，其中一部分被太阳能集热器热流带走，另一部分通过集热器结构散失到环境中。集热热流带走的能量成为太阳能集热器的有用热量，散失到环境中的热量成为热损失。
图3.2所示为平板型太阳能集热器的能量平衡图： Qu
Q c l
Q a
图3.2 太阳能集热器能量平衡图
其能量平衡关系可以用数学方程表示为[15]：
cl u a Q Q Q += （3.1） 式中 Q a — 单位时间内集热器吸收的太阳能辐射能，W ；
u Q — 单位时间内集热器的有用输出能量。W ；
cl Q — 单位时间内集热器的能量损失，W ；
其中，Q a 可用下式计算[16]：
()e c c a ταA I Q = （3.2）
式中 c I — 集热器集热面积上的太阳能辐射强度，W/m 2；
c A — 集热器集热面积，m 2；
()e τα— 有效透过-吸收积；（在实际应用中可以近似取为1.02
τα，其中τ为透明盖板的透过率，α为集热器吸热板涂层的吸收率。）
3.2.2 平板太阳能集热器总热损失系数
太阳能集热器热损失主要由地步散热、侧面散热和顶部散热三部分组成， Ue
Ue I
Ut
Ub
图3.3 太阳能集热器热损失图
即：
t b e cl Q Q Q Q ++= （3.3） 又， ()a p cl c cl T -T U A Q = （3.4） 其中 t e b cl U U U U ++= （3.5）
式中 b U — 底部热损失系数，W/（m 2·K ）；
e U — 侧面热损失系数，W/（m 2·K ）；
t U — 顶部热损失系数，W/（m 2·K ）；
T p — 吸热板的温度，℃；
T a — 盖板的温度，℃。
（1）底部热损失系数[15]b U ：
b U = 2
1R R 1+ （3.6） 式中 1R — 集热器背部隔热材料的导热热阻，（m 2·K ）/W ；
2R — 集热器壳体底部与环境之间的对流换热热阻，（m 2·K ）/W ；
（2）侧面热损失系数e U ：
对于大多数集热器，计算侧面热损失系数是非常复杂的，但是，在一个设计良好的系统中，侧面热损失应该很小，因此不必很精确地确定它。大型集热器通常可以忽略侧面热损失，但是小型集热器的侧面热损失则不能忽略。达菲和贝克曼指出：对于302m 的集热器，其侧面损失小于顶部和底部热损失的1%；但对于1×22m 的集热器，其侧面热损失约为顶部和底部热损失的3%[16]。
对于边缘热材料厚度约为地步隔热材料厚度相同的平板集热器，可将侧面热损失作为底部热损失的一个附加因子考虑[13]，侧面热损失系数表示为：
e U = b U ()()??
????++212132l l l l l l b （3.7）
式中1l ，2l ，3l ，b l 分别如图所示。
l b 宽×长=l 1×l 2
l b l 1
图3.4 平板型太阳能集热器隔热材料尺寸
（3）顶部损失系数：
顶部热损失是由各平行板间的对流和辐射换热所引起的。顶部热损失系数t U 的确定比较繁琐，需要假定盖板的温度，然后用迭代法加以计算。克雷恩于1973年提出了一个计算t U 的经验公式[17]：
t U =()131.01344-???
???????????+??????+-??? ??w a p p h f n T T T n + ()()
()[]()n f n n T T T a p a -??????-++++p 1-p p 22p ε12ε-10425.0εT σ （3.8）
在式（3.8）中，
f = (1.0—0.04w h +0.0005w h )(1+0.058n) （3.9） w h = 5.7 + 3.8ν （3.10） 式中 n — 透明盖板的层数；
ν— 环境风速，取值2.5m/s ；
太阳能－空气双热源式热泵及热水系统 随着面积超过100m2的住宅和别墅的出现，以及人们对空调房间内空气品质的要求越来越高，研究开发一种经济效益和环保效益均优的户式中央空调系统（有的称家用中央空调）已经迫在眉睫。同时，研究开发和利用新能源，已经成为世界各国能源研究与开发的共同战略目标。20世纪70年代能源危机以来，太阳能作为可利用的新能源，逐步成为国内外研究的重点。最近研究表明：到2050年，核能将占第一位，太阳能占第二位；21世纪末，太阳能将取代核能占第一位。太阳能以其取之不尽、安全、无需运输、清洁无污染等特点受到人们的重视。由于太阳能受季节和天气影响较大、热流密度低，导致各种形式的太阳能直接热利用系统在应用上都受到一定的限制。随着生活水平的提高，热用户对于供热的要求也越来越高，太阳能利用的一些局限性日益显现出来：（1）在太阳辐照时间少的国家和和地区，其应用受到很大限制；（2）白天集热板板面温度的上升会导致集热效率下降；（3）在夜间或阴雨天没有足够的太阳辐射时，无法实现24h的连续供热，如采用辅助加热方式，势必又要消耗大量的其它能源；（4）加热周期较长；（5）传统的太阳集热器与建筑不易结合，在一定程度上影响了建筑的美观；（6）常规的太阳热水器需要在房顶设水箱，在夜间气温较低时，储水箱和集热器向外界散热造成大量的热量损失。为了克服太阳能利用中的上述问题，人们又提出了采用太阳能加热系统作为蒸汽压缩式热泵系统的热源。蒸汽压缩式热泵在实际应用中最大的问题是当冬天的大气温度很低时，热泵系统的效率比较低。 而太阳能热利用系统中的集热器在低温时集热效率较高，而热泵系统在其蒸发温度较高时系统效率较高，那么可以考虑采用太阳能加热系统来作为热泵系统的热源。这样既克服了太阳能加热系统的问题又解决了热泵系统冬季效率低的问题。太阳能热泵系统由于利用太阳能具有节能环保的作用而得到快速的发展[1-2]。 1 太阳能热泵系统的型式
太阳能双源热泵采暖系统 北京聚天华节能科技发展有限公司自主研发，拥有完全知识产权。公司对整个系统进行了可行性论证、市场调查、项目立项和研发、试制及测试，项目从2008年立项至今。系统节能性能获得了北京工业大学、清华大学和科技部的热能、节能等方面的专家充分的认可。已申报太阳能双向热泵主机、铜热管高效太阳能集热器、蓄热式余热回收换热器等七项国家专利（其中发明专利四项）和多项软件/作品著作权。 双源热泵是通过主机的双向岔流结构将两个热源（阶梯）并接起来。通过双源切换合理使用两个热源，以达成末端用能需求。 2008年11月我们便在北京市昌平区马池口镇建立了试验项目，使用太阳能为该项目提供采暖季和过度季采暖和生活热水（当时没有做制冷季空调设计）。该项目为一个小独院民居，采暖面积70平米，使用地板采暖。铺设太阳能集热器24平米，双源主机额定功率6千瓦。系统经受了08年11月~11年9月三个采暖季和三个过度季的系统运行的考验，为我们对系统的每一次改进提供了宝贵的数据依据。在试验项目运行的三年时间里，我们的系统经历了主机升级两次和控制系统改版（软件、硬件大小改动）十一次。 科技部科技创新基金得主，科技部和中关村科技园区支持的科技创新项目。2010年5月我们申报了国家科技部的创新基金，专家组经评审核议，对双源热泵采暖系统的创新性和节能性能给予了充分的肯定和一致的好评。科技部、中关村科技园区、丰台科技园给予我们一定的资金和政策支持。 双源热泵采暖系统的适用范围：低层建筑、低密度建筑，采光良好，有一定的自由空间（用来布置太阳能集热器，建设机房，放置中控机柜、蓄热水箱和双源热泵主机等）。使用地源热泵要求房子周围有空地可以打地源井；使用水源热泵要求附近有江河湖泊。系统要使用土壤源热泵，所以对地下土层土质有一定要
如何使空气能热泵热水器运行更节能、省钱 在十几年的推广应用中，商用空气能热泵热水器应用在酒店、宾馆、学校、医院等用水量大的地方突显成效，主机的工作时间多数达到总时数50%以上，性价比合理体现。在黄河流域以南地域的不完统计，一般对用户的保证为全年平均每吨水用电在13度，与其它常规能源比有明显的优势。 实际应用中主要是大循环加热方式、定温放水加热方式、直接过水加热方式和静止加热方式四种，以上四种加热方式分别就应用效果简要分析。 大循环加热方式的特点是系统简单，施工方便、投资小，适用于集中用水的场合，一箱水用完，再放满水进行加热，是节能明显的方案。如果是连续用水随时补水就会因温差加热控制主机启动长期工作在高温段40-55度，是系统工作COP值最低的温区，没有明显的节能效果，这类用户的结论是空气能不节能，等于花高价买了电锅炉。所以大循环加热方式在连续用水的工作环境，不可采用。 定温放水实际上是把加热水箱和储热水箱分开的制水和用水分开的加热系统，加热水箱可以是内置盘管的静止加热方式，也可以是循环加热方式。当加热箱小水箱的水达到了设定的温度就向储热水箱大水箱中放水；当大水箱中满水时，小水箱继续加热作补水储备，也就是说大水箱必须有容积满足小水箱的容积，同时小水箱水达到设定温度值二个条件才可以。这种加热方式充分分挥了热泵的优势，从自来水的初始水温加热到设定水温平均能效最高。我们曾多次提到空气源热泵是泳池加热的首选，泳池水要求26度，空气源热泵在标准工况下进行恒温加热，5度左右温差恒温加热能效可达到8。所以定温放水加热方式是空气能热泵热水器系统最节能的最可靠的加热方式。这种方式系统比大循环复杂，控制上要求较高、成本稍高，但高出的初投资和节能效果上比是最合理的。 直出水机在稳定的自来水压力和较高的环境中况下直出设定温度热水的空气能热水系统，一种采用电子控制电动阀变化开启度的方法变化出水量，保证出水温度的方法；另一种是通过主机系统工作变化，采样后传送给比例阀变化开启度变化出水量保证出水温度的方法，该系统对自来水的压力，环境温度敏感。气温变化对出水量影响很大，所以要按当地最低温时产水量选择热泵机组，自来水压力不稳定的地区不宜选用。这类机型多适用于我国南方。北方地区有霜冻区域不宜选用。长时间连续工作易结霜，用水温度质量要求高，管路做回水加热恒温的不宜选用。 静止加热方式类似于目前常见的家用型热水器，但是多数为开式非承压水箱，这部分可以用于定温放水的小水箱部分作加热水箱，也可以直接对储热水箱大水箱进行加热。这种方式的出现是因为有些地区水质较差或选用地下水，造成对主机加热部分换热器的堵塞，很难清洗，采用这种开式加热方式方便清洗，甚至可以更换加热器，解决了水质差，地下水区域的空气能热水器的应用难题。 以上四种方式尽管定温放水加热方式节能适用，但是如果巧妙的进行系统管理会出现节能奇迹。 工程上为了保证供水经常采用超大容量蓄水法，就是正常用水量10吨储备15-20吨。
B8太阳能及热泵集中热水系统技术条款 一、招标范围： 1、按国家相关技术标准、规范、热水系统图纸和招标文件的要求完成太阳能供热及空气源热泵辅助加热系统的施工图深化设计、设备采购供应、安装、调试工程等所有项目。 2、供应设备包括但不限于：太阳能集热器、保温承压水罐、膨胀罐、循环水泵组、热水回水泵组、空气源热泵、不锈钢管、各种阀门、电磁阀、自动化仪表及控制系统、机房内设备连接管路以及管路保温。安装内容包括集热装置、热泵系统、热水循环管路及部件、储水箱、配套水泵的安装及其管道连接。自动化仪表及控制系统包括温度计、压力表、传感器、循环水泵和热水回水泵的控制系统及与楼控系统的接口。 2．总承包单位负责提供冷水补水管道及接驳，楼内热水系统热水供水管道及回水管道的设备、管材、附件（包含水表井内的热水供水总管、热水回水总管、给水管的安装和水表井至各住户的热水供水支管、给水支管）的安装和预留预埋（含各种套管、预埋铁等）、太阳能集中供热水及空气源热泵辅助加热系统工程的混凝土结构工程（含设备基础等）；中标单位提供施工详图及现场校核配合。 3．给排水：室内生活热水供回水管道、冷水补水管道以进入太阳能及热泵机房内的第一个阀门为界，阀门之前的管道安装由总包负责，阀门之后的管道及设备安装由中标单位负责。太阳能及热泵系统的调试由中标人负责，生活热水系统的联合调试由中标人配合总包完成。机房的排水及照明、通风设施由总包负责。 4．电气：太阳能及热泵专用开关箱进线电缆的采购和安装由总承包单位负责；太阳能及热泵专用开关箱之后的配电箱、控制箱、电缆等的设计、采购、安装等由中标单位完成；中标人负责按总包图纸要求完成机房内设备与大楼防雷接地系统的连接。 5．其他未详界面由中标人严格按太阳能集中供热水及空气源热泵辅助加热系统设备采购、安装、调试施工图纸的整体配套集成要求进行完成。 二、技术要求：
太阳能+锅炉（或热泵）双能源生活热水系统 一、设备选用原则 1、太阳能集热器： 宜选用集热效率高，承压能力强，安装维护方便的产品，如金属吸热体的热管真空管式集热器、平板式集热器等。 太阳能集热器的面积应因地制宜，根据资金状况和用热需求尽可能安装足够的集热面积，但太阳能供热能力不能超过每日均供热需求，以免影响投资的经济性，并且在实际使用中出现供热富裕造成浪费。 2、锅炉（或热泵） 根据当地能源状况可选用燃气、燃油或电热锅炉。 为减少投资，便于安装，锅炉宜选用常压热水锅炉。 热泵可选用空气源热泵或地源热泵。 为保证水质，应选用内置换热器的间接加热式常压热水锅炉或直接加热式锅炉外单独设置换热设备加热热水。 锅炉功率应按满足最大日供热需求或设计最大小时耗热量确定，保证在阴雨天气没有太阳能资源时的热水正常供应。 3、储热水箱 储热水箱应采用成品水箱或现场拼装的保温水箱。 为保证水质，水箱内胆宜采用不锈钢材质。 水箱容量按太阳能集热系统每日所能加热的热水量确定，但不应低于热水系统最大小时热水用量。 二、系统安装方案及工作原理 1、太阳能和锅炉并联 工作原理： （1）太阳能集热系统 太阳能系统为强制循环系统，集热循环泵由集热器和水箱的温差控制，当集热内温度于水箱温度之差达到设定启动值时，循环泵运转，当二者温差小于设定停止值时，循环本停止。如此循环往复，将集热器所获取的太阳能热量源源不断
输送到储热水箱。 （2）锅炉 管理人员根据供应热水时间设定锅炉运行时段，在供热水时间到来之前，锅炉自动进入工作状态，此时锅炉控制系统根据水箱温度状况确定是否点火运行，保证热水用水时间内供水温度不低于设计温度。 （3）冷水补水 冷水直接补入储热水箱。水箱内设有液位控制传感器，通过太阳能控制系统可设置多级水位。在太阳能系统运行之前，水箱注水至最低水位，当太阳能系统运行，水温升高至设定温度时，补水电动阀打开，将水箱水位补充至高一级水位。如此逐级加热，直至将水箱注满水。 （4）方案原理示意图 本方案适用于定时供应热水的场所，锅炉定时启动，最大限度利用太阳能。 2、太阳能和锅炉串联 （1）太阳能集热系统 太阳能系统为强制循环系统，集热循环泵由集热器和水箱的温差控制，当集热内温度于水箱温度之差达到设定启动值时，循环泵运转，当二者温差小于设定停止值时，循环本停止。如此循环往复，将集热器所获取的太阳能热量源源不断输送到储热水箱。
太阳能热泵原理及技术分析 热泵技术是一种新型的节能制冷供热技术，长期以来主要应用于建筑物的采暖空调领域。因热泵制热在节能降耗及环保方面的良好表现，卫生热水供应系统也越来越多的采用热泵设备作为热源[2]。其中以室外空气为热源的空气源热泵，结构简单，不需要专用机房，安装使用方便，在卫生热水供应方面具有不可替代的优势，除了比较大型的空气源热泵热水系统外，现在已有多个品牌的小型的家用空气源热泵热水器也投放市场。但空气源热泵的一个主要缺点是供热能力和供热性能系数随着室外气温的降低而降低，所以它的使用受到环境温度的限制，一般适用于最低温度-10℃以上的地区[3]。 将热泵技术与太阳能结合供应生活热水，国内外进行了许多这方面的研究，主要有两种方式，一种是直接以空气源热泵作为太阳能系统的辅助加热设备，另一种是利用太阳能热水为低温热源或将太阳能集热器作为热泵的蒸发器的太阳能热泵系统。前者以太阳能直接加热为主以空气源热泵为辅，解决太阳能供热的连续性问题，但仍旧无法摆脱环境温度对热泵制热性能的影响；后者完全以太阳能作为热泵热源，大大提高了太阳能的利用效率，但太阳能资源不足时仍需要增加其它辅助热源，并且热泵供热能力受太阳能集热量的限制，规模一般比较小。 在大型的太阳能中央热水系统中，空气源热泵无疑是一种比较理想的辅助加热设备，为了改善空气源热泵在低温环境下制热运行的性能，扩大它的使用区域，结合国内外太阳能热泵研究中的先进经验，我们研制了一种适合于低温环境中工作的太阳能—热泵中央热水系统。该系统采用一种新型的采用低温太阳能辅助的空气源热泵机组和太阳能集热系统结合，太阳能和热泵互为辅助热源，最大限度的利用太阳能，解决阴雨天气及冬季环境温度较低太阳能资源不足时热水供应保证率，做到全年、全天候供应热水。 1太阳能—热泵中央热水系统组成 1.1太阳能—热泵中央热水系统基本组成 太阳能—热泵中央热水系统的主要组成部分为太阳能集热器和太阳能辅助加热空气源热泵机组，其他辅助设备与常规的中央热水系统相同，包括太阳能循环泵、热水加热环泵、换热器、热水箱及控制器等。 1.2太阳能辅助加热空气源热泵机组 1.2.1太阳能辅助加热空气源热泵机组工作原理 为使空气源热泵在低温环境中高效、稳定、可靠的运行，国内外众多科研单位和生产企业进行了研发和改进，归纳起来主要有三种方式。一是依靠外界辅助热源来提高热泵低温制热性能，比如通过电加热提高热泵制热出水温度、采用燃烧器辅助加热室外换热器、在压缩机周围敷设相变蓄热材料以增加低温条件下制热运行出力等等；二是通过改善制冷剂循环系统来提高热泵的低温制热性能，比如采用双级压缩的空气源热泵，设中间补气回路的空气源热泵等；三是采用变频系统，低温工况下让压缩机高速工作增加工质循环量，同时向压缩机工作腔喷液以防止其过热，从而使热泵机组能够正常运行。 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
太阳能空气源热泵空调系统的可行 性分析 诚信太阳能节能设备
目录 一、热泵的低位热源 (3) 二、空气作为热泵的低位热源 (4) 三、太阳能作为热泵的低位热源 (7) 1. 太阳能的优点 (7) 2. 太阳能的缺点 (8) 3. 作为热泵的低温热源 (8) 四、太阳能在建筑采暖中的利用 (10) 1. 太阳能采暖系统 (10) 2. 太阳能热泵采暖系统 (10) 五、太阳能空气源热泵采暖制冷系统 (10) 1、太阳能空气源热泵的技术经济优势 (10) 2.系统整体方案说明 (11) 3.系统技术说明 (11) 4、太阳能空气源热泵的系统形式 (12) 5、系统工作原理 (13) 6.系统设计关键点： (14) 7、系统特点 (15) 六、经济性分析 (16) 七、结论 (16)
随着经济的发展和人民生活水平的不断提高，我国正面临着越来越大的能源压力，特别是用于采暖、空调建筑能耗的增加，已成为我国不少城市缺电的诱因。地球上的化石燃料——煤、石油、天然气等将逐渐开采枯竭，开发包括太阳能、风能在的可再生能源利用的任务已十分迫切。所以，在提高太阳能热利用应用技术水平的同时，应积极创造条件，将现有成熟技术在实际工程中推广应用，以积累经验，通过实践进行技术的改善、提高，起到样板和示作用。 一、热泵的低位热源 被热泵吸收热量的物体一般称为热泵的低位热源。热泵的低位热源有很多种，主要有：空气、地下水、河湖水、土壤热、太阳能、工业废热。这些热源可以大量的无偿获得。 表1热泵的各种热源 选择低位热源时，一般要综合考虑以下几个原则： 1、低位热源要有较高的品位和足够的容量。热泵的热源温度的高低是影响 热泵运行性能的与经济性能的主要因素之一。在一定的供热温度下，热 泵热源温度与供热温度之间的温差越小，热泵的理论能效比就越大。 2、应该没有任何的附加费用或附加费用极少。 3、输送热量的载体的动力消耗要尽可能的少，以减少系统的输送费用，提
空气源热泵热水器应用技术及太阳能热水器与建筑一体化 应用技术指引 一、空气源热泵热水器 1、工作原理 热泵技术的基本原理基于逆卡诺循环原理。通俗的说，如同在自然界中水总由高处流向低处一样，热量也总是从高温传向低温。但人们可以用水泵把水从低处提升到高处，从而实现水的由低处向高处流动，热泵同样可以把热量从低温热源传递到高温热源。所以热泵实质上是一种热量提升装置。热泵的作用即是能从周围环境中吸取热量（这些被吸取的热量可以是地热、太阳能、空气的能量），并把它传递给被加热的对象（温度较高的媒质）。 热泵热水装置，主要由蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀四大部分组成，通过让工质不断完成蒸发（吸取环境中的热量）→压缩→冷凝（放出热量）→节流→再蒸发的热力循环过程，从而将环境里的热量转移到水中。热泵热水器工作时，蒸发器吸收环境热能，压缩机吸入常温低压介质气体，经过压缩机整合成为高温高压气、液体状态，进入冷凝器，高温介质泄热制取热水，经膨胀阀变成低温低压气体进入蒸发器进行吸热后进入压缩机进行高温压缩，开始下一轮制热生产，如此循环，从而达到不断制热的目的。 热泵原理示意图如下： 热泵在工作时，把环境介质中贮存的能量Q A 在蒸发器中加以吸收；热泵本 身做功消耗的能量，部分转化为热能Q B ；通过工质循环系统在冷凝器中放热Q C ， Q C =Q A +Q B ，由此可以看出，热泵输出的能量为机组做功产生的热能Q B 和热泵从环
境中吸收的热量Q ；因此，采用热泵技术可以节约大量的电能（热泵的节能原理 A 如下图所示）。 性能系数COP = 输出能量/输入能量，热泵热水器的COP约为4.6，即消耗1KW的电能得到4.6KW热能。 2、机组特点 ?机组具有宽广的环境温度适应性。其工作环境温度范围-10℃～50℃。 ?户外安装，不占室内安装空间。 ?专门针对热水工况的换热器设计，水质适应性强。 ?专门针对热水工程的自动运行控制设计，方便、节能、省电。 ?智能化自动除霜，并且可实现除霜参数的区域化调整与设定。确保除霜可靠与节能。 ?没有污染物的排放，安全环保。 ?智能化的故障显示、分析与处理系统。既方便用户使用，又利于维护保养。 ?可靠的系统设计，完善的保护功能，延长机组使用寿命。 常见应用领域：酒店热水系统、洗浴用水系统、单位集体宿舍用水系统、住宅热水系统、会所热水系统等。 3、热泵热水器冬季使用 空气源热泵热水器的经销商和用户最为担心的问题就是：在冬天气温寒冷、湿度较大的地区，热泵热水机组能否顺利过冬？ 空气源热泵热水器在冬天出现的问题，大多是因为系统匹配不合理的原因造
太阳能热水系统控制及原理 一、智能型太阳能、热泵互补热水系统原理说明： 注：进水在集热器入口，集热循环水泵出口，集热水箱底部出水供用户使用。 太阳能供水系统原理说明 新能源太阳能中央热水器由以下四大部分组成： 太阳能集热器：吸收太阳能，将光能转化为热能，使冷水在集热器内被加热； 保温水箱：储存热水，可保温3天，内胆为不锈钢，外包8厘米保温层，最外层是铝合金外壳； 热泵辅助加热系统：用于阴雨天辅助加热；
供热水管道：将经过增压泵加压后的热水引向各用水点，主管道有保温层，未端有回水管。 晴天，当太阳能把集热器内的冷水加热至55℃时（该温度可调），冷水管上的电磁阀门自动打开，冷水被自来水压力压入集热器内，集热器内的热水被挤出，然后进入到保温水箱中储存待用，当冷水到达集热器出口处的温度探头时，探头温度底于55℃，电磁阀门就立刻关闭，冷水停留在集热器内继续被太阳能加热，2-5分钟后，水温又达到55℃时，电磁阀门再次打开，集热器内的热水又被挤到保温水箱中，按此规律，一次又一次的产生热水进入水箱，水箱内热水逐渐增加，一直增加到水箱水满为止。水箱水满后，就停止进水，如果还有太阳，为了充分利用太阳能，循环泵会自动启动，把水箱内55℃的热水抽出来，经过太阳能集热器循环加热，使水温进一步升高至60-70℃，当水温达到70℃时，就停止循环加热，限制水温不要超过70℃，以免烫伤人，又可防止结水垢（产生水垢的温度条件是水温超过80℃）。 热泵加热系统只有在太阳能光照不足时才启动，为最大限度地利用太阳能，减少电能的消耗，我们将设定3个时间段检测保温水箱的水位。在上午10：30～11：30，如果保温水箱内热水水位还不到40%的位置，则自动启动热泵加热系统，往保温水箱补充50℃的热水，如果水位达到设定值，则热泵系统停止工作。
实用标准文档 文案大全目录 一、太阳能集热器技术参数 (1) 二、空气源热泵机组技术参数 (2) 三、设计方案 (3) 四、工程报价汇总表 (6) 五、工程项目和造价明细表 (7) 六、售后服务 (11)
一、太阳能集热器技术参数 主要功能特点（多项国家专利）： 优中选优的材料： ●外壳材料：高品质不锈钢板 ●内胆材料：进口SUS304 2B食品级不锈钢 ●防漏：“O”形翻边 ●保温层：机械聚胺脂整体发泡 50㎜ ●配套的支架：高品质不锈钢方管、全不锈钢紧固件 独特实用的设计： ●水槽内胆独有椭圆形封头设计：完全采用高频焊机和自动焊机自动焊接，杜绝手工焊的粗糙和渗漏的可能性，极大的增强封头的抗拉抗剪性——寿命更长； ●水嘴〖进口SUS304 2B食品级不锈钢材质〗与独有椭圆形封头高强度的连接：完全采用高频焊机机械焊接，杜绝手工焊的粗糙和渗漏的可能性，极大的增强水嘴的抗拉抗剪性——寿命更长； ●超宽的孔距、加长的水嘴、加宽的水槽——更利于现场施工和安装； ●“O”形翻边设计更利于防漏、数控冲床配套复合模具生产精确度更高；
二、空气源热泵机组技术参数
三、设计方案 残疾人康复中心安装节能热水系统，方案设计如下： 1 2、系统功能配置 1）太阳能中央热水系统构成设计： 太阳能中央热水系统工程包括太阳能主体加热系统和辅助加热系统：主体工程主要由集热器矩阵、不锈钢保温水箱、水箱底座、集热器支架等组成；辅助加热系统主要由热泵热水机组、自动供热水装置、自动控制装置、管道及保温等组成。 根据各楼层建筑结构，为保证产水和供水质量，同时便于今后太阳能系统规范检修，采用温差式强制循环方式受热。
空气源热泵热水器国家标准 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局发布 中国国家标准化管理委员会 前言 本标准附录B为规范性附录、附录A为资料性附录。 本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国冷冻空调设备标准化技术委员会（SAC/TC 238）归口。 本标准主要起草单位：广州中宇冷气科技发展有限公司、合肥通用机械研究院、江苏天舒电器有限公司、、广东美的商用空调设备有限公司、合肥通用环境控制技术有限公司。 本标准准参加起草单位：大连冰山集团有限公司、重庆九龙韵新能源发展有限公司、北京同方洁净技术有限公司、广州恒星冷冻机械制造有限公司、艾欧史密斯（中国）热水器有限公司、浙江正理电子电气有限公司、北京华清融利空调科技有限公司、佛山市伊雷斯制冷科技有限公司、劳特斯空调（江苏）有限公司、浙江星星中央空调设备有限公司、泰豪科技股份有限公司、广东申菱空调设备有限公司、上海富田空调冷冻设备有限公司、艾默生环境优化技术（苏州）研发有限公司、（中外合资）滁州扬子必威中央空调有限公司、宁波博浪热能设备有限公司。 本标准主要起草人：覃志成、张秀平、张明圣、王天舒、舒卫民、李柏。 本标准参加起草人：俞乔力、朱勇、刘耀斌、袁博洪、邱步、凌拥军、黄国琦、区志强、丁伟、沙凤岐、黄晓儒、易新文、姚宏雷、文茂华、谢勇、王磊、钟瑜、王玉军、汪吉平。 本标准由全国冷冻空调设备标准化技术委员会负责解释。 本标准是首次制定。 商业或工业用及类似用途的热泵热水机 1、范围 本标准规定了商业或工业用及类似用途的热泵热水机（简称“热水机”）的术语和定义、型式与基本参数、要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存等。 本标准适用于采用电动机驱动，蒸汽压缩制冷循环，名义制热能力3000W以上，以空气、水为热源，以提供热水为目的热泵热水机，其他用途的热泵热水机也可参照使用。 2、规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而构成本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准。然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T 191包装储运图示标志（GB/T191—2000，eqv ISO 780:1997） GB/T 1720 漆膜附着力测定法 GB/T 2423.17电工电子产品基本环境试验规程试验Ka：盐雾试验方法（GB/T 2423.17---1999，eqv IEC60068-2-11：1981） GB/T2828.1计数抽样检验程序第1部分：按接收质量限（AQL）检索的逐批检验抽样计划（GB/T 2828.1—2003,ISO 2859:1999 IDT） GB/T 6388 运输包装收发货标志 GB 8624建筑材料燃烧性能分级方法 GB/T 10870—2001容积式和离心式冷水（热泵）机组性能试验方法 GB/T 13306 标牌 GB/T 13384 机电产品包装通用技术条件 GB/T 17758单元式空气调节机 GB/T 18430.1蒸汽压缩循环冷水（热泵）机组第1部分：工商业用和类似用途的冷水（热泵）机组
太阳能与空气双热源联合供热水的解决方案 肖香见骆名文 （广东美的商用空调设备有限公司） 摘要：通过对当前国内各热水制取方式的系统性能、安装工艺、成本分析，总结出太阳能与空气源联合使用的优点。分析现有太阳能与空气双热源联合热水的现状，总结太阳能与空气双热源联合热水的系统设计原则，并设计出可行性较强的热水系统 关键词：太阳能；空气源热泵；联合热水 The solution of solar and air heat source water heater Xiao Xiangjian Luo Mingwen (Guangdong Midea Commercial Air-conditioner Equipment Co., Ltd Abstract: According to the analysis of the existing system for water heating systems in performance, installation techniques and cost, summed up the air and solar sources water heater’s advanta ges. Analysis of the existing air and solar water heating combined two-heat the status quo, summing up the air and solar energy combined two-heat the hot water system design principles, and design a water heating system with high feasibility. Key words: solar source; air source heat pump; joint water heater 1 前言 上世纪七十年代以来，世界能源形势变得日益严峻，能源的大量消耗对环境恶化也日益加剧。今年世界各国政府也越来越重视环境保护及废气的排放，联合国政府间气候变化专业委员会第27次全体会议指出全球气候变暖已经成为不争的事实，我国政府也出台了诸多相应的政策法规。
太阳能与空气源热泵供暖供热水能源监控与管理系统 新时空（北京）节能科技有限公司 2009-7
目录 一、项目概况................................................................................. 错误!未定义书签。 二、能源监控与管理系统选型......................................................... 错误!未定义书签。 三、BEMS系统功能设计 ............................................................... 错误!未定义书签。 1、组态画面图例： ................................................................................................................ 错误!未定义书签。 2、节能与减排数据分析计算依据 ....................................................................................... 错误!未定义书签。 四、各系统监控方案....................................................................... 错误!未定义书签。（一）暖通空调系统监控............................................................................................................. 错误!未定义书签。 1、太阳能集热、供热、蓄热................................................................................................ 错误!未定义书签。 2、热泵空调............................................................................................................................... 错误!未定义书签。 3、末端冷/温水循环系统 ........................................................................................................ 错误!未定义书签。（二）安全与简易运行模式......................................................................................................... 错误!未定义书签。（三）计量系统 ............................................................................................................................. 错误!未定义书签。（七）集中管理 ............................................................................................................................. 错误!未定义书签。 五、总体效果................................................................................. 错误!未定义书签。 1、高效性 ....................................................................................................................................... 错误!未定义书签。 2、安全性 ....................................................................................................................................... 错误!未定义书签。 4、控制节能效果........................................................................................................................... 错误!未定义书签。 六、控制点数表.............................................................................. 错误!未定义书签。附件一、设计总则.......................................................................... 错误!未定义书签。 1、系统设计原则........................................................................................................................... 错误!未定义书签。 2、设计依据................................................................................................................................... 错误!未定义书签。附件二、新时空BEMS能源监控与管理系统的特点 ........................ 错误!未定义书签。 1、控制系统技术领先................................................................................................................... 错误!未定义书签。 2、网络可靠，结构简单 .............................................................................................................. 错误!未定义书签。 3、先进的系统软件与操作显示画面.......................................................................................... 错误!未定义书签。
空气源热泵与太阳能 投资及运行费用分析表 1、空气源热泵热水设备及节能原理 （1）【空气源热泵热水设备简介】它是当今世界上最先进的制热设备之一。它由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器及控制部件组成，以环保型制冷剂为媒介，通过逆卡诺循环原理，将空气中的热量源源不断地吸收并搬运到水中，从而实现对水的加热。 （2）【空气源热泵热水设备工作原理】 热泵热水设备开始工作时，压缩机通电运转，蒸发器中低温低压的气态介质被压缩机吸入，并被压缩成高温高压的气态介质后输送进入冷凝器。高温高压的气态介质在冷凝器中由于受到外围低温水的冷却，介质能量被水吸收并由高温气态冷凝成低温液态。低温高压的液态介质进一步经膨胀阀节流降压，变成低温低压的液态介质后进入蒸发器。由于介质的蒸发温度比较低（如R22的蒸发温度为零下40C），远远低于一般环境温度。在这种工况下，低温低压的液态介质在蒸发器中就很容易产生蒸发现象，蒸发的同时也就吸收了外围环境中大量的热量，变成高温低压的气态介质。至此，热泵系统完成一个周期循环，但循环并未停止。蒸发后产生的气体再次被吸入压缩机，又开始下一轮同样的工作流程。正是通过这种连续不断、周而复始的循环工作过程，热泵热水设备不断将热量从外围环境中搬运到水中，从而实现对水的加热，最终生产出需要的生活热水。
Q3 （热水获得的热量）二Q1 （输入电能转化的热量）+Q2 （从环境中吸 收的热量） （3）【空气源热泵热水设备节能原理】 通过以上的文字介绍和图示说明， 我们可以得出一个结论，即：热泵热水设 备不是等同于燃煤、燃油、燃气锅炉等那样的能量转化设备（把一种化学能转化 为热能），而是一种热量搬运设备。它类似于水泵，只不过它搬运的介质不是水， 而是热”能量在转化的过程中，不可能100%都进行转化（损耗是必然的）， 即热效率会小于1。而在通过热泵获得的热量中，大部分热量是从免费的空气中 获得的，只有一小部分是通过消耗电能而转化而成的， 两者之比为倍数级。因此, 其产出与消耗之比（即热效率）就会大于 1。由此可见热泵的节能 Ql 电能输 入「0 Q2 晞液Mt 过遽器盛脈闽 Q3 A
太阳能与空气源热泵在浙江应用案例分析 杭州普桑能源科技有限公司/袁新毓徐平 北京四季沐歌太阳能技术集团有限公司/宋利波李帅 一、引言 由于我国太阳能资源十分丰富，年日照时间为2500小时的地区占国土面积的2/3以上，有的地区高达3000小时，开发利用太阳能潜力巨大，在能源危机和环境污染双重压力下，太阳能逐渐成为可再生能源中最引人注目、研究开发最多、应用最为广泛的清洁能源，在太阳能技术的研究利用中，太阳能热水系统是太阳能利用中最成熟、最具经济性的利用方式，也是目前经济上最具有竞争力的绿色能源技术。随着能源紧缺日益扩大，人们的节能意识逐渐增强。近几年国家和地方政府纷纷出台相应的政策法规，鼓励或规定在建筑中优先使用太阳能热水系统。而空气源热泵技术也是一种很好的节能型供热技术，是利用少量高品位的电能作为驱动能源，从低温热源空气中高效吸取低品位热能，并将其传输给高温热源，以达到加热的目的。随着人们对获取生活用热水的要求日趋提高，具有间断性特点的太阳能难以满足全天候供热。要解决这一问题，热泵技术与太阳能利用相结合无疑是一种好的选择方法。 二、空气源热泵技术 所谓热泵，就是靠电能驱动，迫使热量从低位热源流向高位热源的装置。也就是说，热泵可以把不能直接利用的低品位热能(空气、土壤、井水、河水、太阳能、工业废水等)转换为可以利用的高位能，从而达到节约部分高位能(煤、石油、燃气、电能等)的目的。在矿物能源逐渐短缺、环境问题日益严重的当今世界，利用低位能的热泵技术已引起人们的关注和重视。 空气源热泵的历史以压缩式空气源热泵最悠久。它可追溯到18世纪初叶，可以说1824年卡诺循环的发表即奠定了热泵研究的基础。空气源热泵热水机组的制造、推广和使用在我国只是最近十几年的事情，但由于其相对传统制取热水设备的高效节能、环保、安全、智能化控制、不占用永久性建筑空间等优点而引起了市场日益广泛的关注。热泵热水机组以清洁再生原料（空气＋电）为能源，既不使用也不产生对人体有害的气体，同时也减少了温室效应和大气污染。目前，在我国电力资源短缺的前提下，采用热泵热水机组制取热水，既能以最小的电力
太阳能热泵工程原理图 太阳能热泵原理及技术分析 热泵技术是一种新型的节能制冷供热技术，长期以来主要应用于建筑物的采暖空调领域。因热泵制热在节能降耗及环保方面的良好表现，卫生热水供应系统也越来越多的采用热泵设备作为热源。其中以室外空气为热源的空气源热泵，结构简单，不需要专用机房，安装使用方便，在卫生热水供应方面具有不可替代的优势，除了比较大型的空气源
热泵热水系统外，现在已有多个品牌的小型的家用空气源热泵热水器也投放市场。但空气源热泵的一个主要缺点是供热能力和供热性能系数随着室外气温的降低而降低，所以它的使用受到环境温度的限制，一般适用于最低温度-10℃以上的地区。 将热泵技术与太阳能结合供应生活热水，国内外进行了许多这方面的研究，主要有两种方式，一种是直接以空气源热泵作为太阳能系统的辅助加热设备，另一种是利用太阳能热水为低温热源或将太阳能集热器作为热泵的蒸发器的太阳能热泵系统。前者以太阳能直接加热为主以空气源热泵为辅，解决太阳能供热的连续性问题，但仍旧无法摆脱环境温度对热泵制热性能的影响；后者完全以太阳能作为热泵热源，大大提高了太阳能的利用效率，但太阳能资源不足时仍需要增加其它辅助热源，并且热泵供热能力受太阳能集热量的限制，规模一般比较小。 在大型的太阳能中央热水系统中，空气源热泵无疑是一种比较理想的辅助加热设备，为了改善空气源热泵在低温环境下制热运行的性能，扩大它的使用区域，结合国内外太阳能热泵研究中的先进经验，我们研制了一种适合于低温环境中工作的太阳能—热泵中央热水系统。该系统采用一种新型的采用低温太阳能辅助的空气源热泵机组和太阳能集热系统结合，太阳能和热泵互为辅助热源，最大限度的利用太阳能，解决阴雨天气及冬季环境温度较低太阳能资源不足时热水供应保证率，做到全年、全天候供应热水。 1．太阳能—热泵中央热水系统组成 1.1太阳能—热泵中央热水系统基本组成 太阳能—热泵中央热水系统的主要组成部分为太阳能集热器和太阳能辅助加热空气源热泵机组，其他辅助设备与常规的中央热水系统相同，包括太阳能循环泵、热水加热环泵、换热器、热水箱及控制器等。 1.2太阳能辅助加热空气源热泵机组 1.2.1太阳能辅助加热空气源热泵机组工作原理 为使空气源热泵在低温环境中高效、稳定、可靠的运行，国内外众多科研单位和生产企业进行了研发和改进，归纳起来主要有三种方式。 一是依靠外界辅助热源来提高热泵低温制热性能，比如通过电加热提高热泵制热出水温度、采用燃烧器辅助加热室外换热器、在压缩机周围敷设相变蓄热材料以增加低温条
空气源热泵加太阳能酒店热水系统设计 本工程为**省**市某宾馆，根据相关要求：为该宾馆提供65套房间的生活用热水，满员130人。现设计选用芬尼克兹空气源热泵热水机组+太阳能为该宾馆提供热水。 项目概况 本工程为**省**市某宾馆，根据相关要求：为该宾馆提供65套房间的生活用热水，满员130人。现设计选用芬尼克兹空气源热泵热水机组+太阳能为该宾馆提供热水。 设计思路 酒店热水供应，水温55℃～60℃，采用太阳能和空气源热泵综合应用提供热水，热水系统采用机械加压送水，并设置保温储水箱 考虑经济、节能、环保等要求，经研究采用“太阳能+空气热泵”综合应用供应热水 在夏季阳光充足时利用太阳能提供所需的热水，在冬季和阴雨天气太阳能不足时利用空气源热泵热水机组来补充提供热水。这样不管春夏秋冬、白天黑夜、下雨下雪、系统都可以源源不断的从空气中吸收低品位热量用于制生活热水所需要的热量，保证用水温度及用水量，最大程度节能 设计依据 《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003
建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003 《给水排水制图标准》（GB/T50106-2001 建筑给排水及采暖工程施工质量验收规范》（GB50242-2002 《建筑给排水设计手册 现场所堪探的相关资料 芬尼克兹空气源热泵和太阳能综合应用相关技术资料 设备选型 日用水量 日用热水定额（60℃ 用水单元数量消费人次每人用水定额(L) 日用水量(L) 额房65间 120人100 12000 合计 12000升 根据上表计算得日用热水量约为12 m3 空气源热泵选型 根据机组性能曲线，PASHW060SB-2-C热泵机组额定制热量20kw/台。在标准工况下：1台PASHW060SB-2-C热泵机组产60℃热水490kg/h，2台机组每天工作13个小时产水12740kg，可完全满足用水需求 在冬天当环境温度降低时，空气源热泵热水机组选型重点在于冬季能满足高峰期的热水使用量。冬季室外环境温度较低为10℃时，设自来水进水温度15℃，设定热水出水温度60℃、即需温升45℃