【太阳能热泵热水供应系统在甘肃地区的可行性分析】 太阳能板多少钱一块
时间：2019-04-17 03:38:19 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：在能源和环境问题已成为人类面临的两大社会问题的今天，节能技术的运用得到越来越广泛的重视，甘肃地区是全国太阳能最富集地区之一，太阳能资源储量巨大，开发利用太阳能资源具有很大的潜力。
本文就混合式太阳能热泵技术在甘肃地区的可行性进行了分析，为甘肃省开发利用太阳能资源提供一定的参考依据。
关键词：太阳能;热泵;甘肃地区
Abstract: in the energy and the environment has become a human faces two big social problems today, the use of energy saving technology to get more and more attention, in gansu, area is one of the most areas rich in the national solar, solar energy resources with a huge reserves, development and utilization of solar energy resources with a lot of potential.
This paper hybrid solar energy heat pump technology in gansu province area, this paper analyzes the possibility of development and utilization of solar energy resources in gansu province to provide certain reference.
Keywords: solar; Heat pump; In gansu
中图分类号：TK511文献标识码：A文章编号：
0．引言
随着经济的发展和人民生活水平的提高，人们对能源的需求大幅提高，社会资源供给面临沉重的压力，传统你呢港元成为城市发展面临的巨大问题，人类生存环境质量趋向恶化的问题日异突显出来，因此国家开展节能减排运动，大力发展新能源包括风能、太阳能在内的可再生能源开发利用，减少传统能源使用对环境造成恶化的影响。在甘肃地区不仅风能资源丰富【1】，而且太阳能资源储量巨大，风能和太阳能在时间上具有很好的互补性。
1．甘肃省太阳能分布情况【2】
甘肃的年太阳总辐射值在 4700～6350MJ/m之间, 其地理分布有自西北向东南递减的规律,河西走廊大部分地区年太阳总辐射为>6000MJ/ m的高值区。全省太阳总辐射四季变化明显,各个季节太阳总辐射值的分布同样有自西北向东南递减的规律,其中春夏季辐射高,秋冬季辐射低。
甘肃省各地年太阳日照时数在1631～3319 h ,日照时数高、 低值区位置和年太阳总辐射高、低值区相一致,春夏季节日照时数高,秋冬季节日照时数低,日照时数亦有从西北向东南递减的趋势。
由甘肃省各地每年太阳日照时数> 6 h的天数在 150～320 d之间,尤其河西走廊的酒泉、 张掖、 嘉峪关, 每年日照时数 > 6 h的天数在 290 d以上。
甘肃省各地年太阳日照百分率在 37 % ～75 %之间, 分布趋势亦由西北向东南逐渐减小。随季节的变化与其它要素有所不同,冬春季节日照百分率高,夏秋季节日照百分率低,这主要受降水集中在夏秋季节的影响。
甘肃省大部分地区的太阳能资源属于稳定和较稳定,个别地区属于不稳定。同时,甘肃省太阳能资源可划分为丰富、 较丰富、 可利用区。
经估算, 甘肃省年太阳总辐射达 70.45万亿 kW。如果利用甘肃省太阳能丰富区的 1 %安装太阳能光伏发电系统, 折算装机约达 1 . 2亿 kW, 按平均每年额定功率运行 1 000 h计算,相当于 1.5座三峡电站的年发电量。
总之甘肃地区是全国太阳能最富集地区之一，太阳能资源储量巨大，开发利用太阳能资源具有很大的潜力。
2.热泵的基本原理
热泵循环与制冷循环本质上都是卡诺逆循环，只是温度水平不同。热泵是一个反向使用的制冷机，热能的大部分来自周围环境，只是一小部分是由机械能转换而来的。花费少量机械功作为代价，将低温环境的热能转移到温度较高的环境中。因其像水泵一样，利用机械功为代价将低处的水送到高处，因此叫热泵。热泵的构造和制冷机一样，只是目的不同：制冷机是提供用户冷量，热泵是提供用户热量。
假设循环在供暖房间（温度为 T1）和环境温度（温度为 T2）之间工作，输入功量 W，从大气环境吸取热量 Q2，则送给房间的热量为 Q1=W+Q2。
热泵的经济性指标用供热系数 COP 来衡量，即消耗每单位机械功所能提供的热
量，在理想（卡诺）循环中，供热系数与温度差成反比，即：COP=Q1/W=T1/(T1-T2)。
式中 T1—热源温度（K）；T2—冷源温度（K）。显然，热泵 COP 永远大于 1。因此，热泵是一种高效节能装置，也是制冷空调领域内实施建筑节能的重要途径，对于节约常规能源、缓解大气污染和温室效应起到积极的作用。
3. 太阳能热泵的工作原理【3-5】
冬季太阳辐射较少，环境温度较低，太阳能集热器中流体的温度一般只有 10—20℃，显然直接用于供暖是不可能的。太阳能热泵热水系统可以利用集热器进行太阳能低温集热（10—20℃），然后通过热泵把热量传递到热水中（30—50℃）。这样，太阳能热泵系统就可以有效的利用低温热源，减少集热面积，提高供热系数。
图1 混合式太阳能热泵系统简图
1-压缩机 2-室内换热器 3-膨胀阀 4-太阳能集热器 5-储热设备 6-太阳能蓄热
7-室外水侧换热器 8-室外空气侧换热器 9-控制阀 10-辅助加热器
11-储水箱 12-循环水泵 13-单向阀 14-节能器 15-三通阀
此系统有三种运行方式：1）太阳能辐射很小，水箱中的水温很低，开启热泵，利用空气为热源进行工作；2）太阳能辐射足够时，不需要开启热泵，直接利用太阳能即可满足要求；3)当外界条件在两者之间时，热泵利用水箱中被太阳能加热的工质为热源进行工作。
在太阳能辅助热泵系统中，由于传统的太阳能直接供热系统吸收太阳能提供热量给热用户，而不需要消耗机械能，它对整个系统的热力性能的影响始终是正向的，相对大小与太阳能集热板面积和当地的天气状况有关。如果能够将系统整体设计与建筑设计有机结合起来，并辅以自动控制，那么该系统将取得更完美的效果。甘肃地区太阳能资源储量巨大，但太阳辐射强度随着季节变化也大，夏季绝大部分时间太阳能足够，因此可直接利用太阳能供应热水。冬季绝大部分时间太阳能辐射很小，可以采用空气源热泵进行工作。春秋两季，热泵利用水箱中被太阳能加热的水为热源进行工作。
4.主要设备的选取
4.1集热器
由于全玻璃真空管式，集热效率较高，保温性能好，可抗直径为 25 毫米冰雹的袭击，适合于气温为零下25℃以上地区使用，成本适中，运行温度可达 200℃左右，扩展了太阳能集热器的实用性。根据各自的特点，我们选用热管式真空管型集热器。
4.2 压缩机
近年来，涡旋式压缩机由于其效率高、噪声低、运转平衡而受到了人们的重视。涡旋压缩机结构简单，不需要进排气阀组，在较大压力范围内可保持较高的容积效率，而且允许气态制冷剂中带有液体，故很适合小型热泵系统使用。
5 结论
甘肃地区是全国太阳能最富集地区之一，太阳能资源储量巨大，开发利用太阳能资源具有很大的潜力。本文分析了混合式太阳能热泵系统的工作特点和甘肃省太阳能辐射随季节的变化特点，得出此系统可以在四季满足甘肃省大部分地区的热水供应，从而达到节能的效果。
参考资料
【1】 朱飙, 李春华, 陆登荣. 甘肃酒泉区域风能资源评估 [ J] . 干旱气象, 2009 , 27 ( 2) : 152 - 156 .
【2】朱飙, 李春华, 方锋.甘肃省太阳能资源评估【J】干旱气象，2010,28(2):217-220.
【3】姜亮亮新型太阳能制冷和供热综合系统的研究【D】.2008.3
【4】赵军,马一太等.太阳能热泵供水系统的实验研究[J].太阳能学报,1993, (4):306-310
【5】孙志林，杨柳，屈宗长. 太阳能热泵系统及其供热系数比较.制冷空调.106期第 26 卷，25-26
