王天舒

摘要：隨著科技的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，節(jié)能和環(huán)保問(wèn)題使得人們?cè)絹?lái)越重視清潔能源的利用，太陽(yáng)能有其獨(dú)特的優(yōu)越性但是受限于太陽(yáng)因素。而熱泵技術(shù)作為節(jié)能型制冷供熱熱水技術(shù)與太陽(yáng)能結(jié)合具有良好的性能。本文主要介紹了節(jié)能型太陽(yáng)能空氣源熱泵多功能機(jī)的工作原理、應(yīng)用領(lǐng)域。

Abstract： With the progress of science and technology and development of economy， people pay more and more attention to the utilization of clean energy due to the problems of energy saving and environmental protection. Heat pump technology， as an energy saving refrigeration and heating hot water technology combined with solar energy， has good performance. This paper introduces the working principle and application field of energy-saving solar air-source heat pump multifunctional machine.

關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能空氣源熱泵;多功能機(jī);節(jié)能

Key words： solar air-source heat pump;multifunctional machine;energy-saving

中圖分類(lèi)號(hào)：TK511 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）07-0131-03

1 研究開(kāi)發(fā)目的和意義

當(dāng)前空氣源熱泵熱水機(jī)作為一種節(jié)能環(huán)保產(chǎn)品，在各類(lèi)熱源的熱水加熱產(chǎn)品中具有運(yùn)行費(fèi)用較低的優(yōu)勢(shì)，僅次于太陽(yáng)能熱水器，太陽(yáng)能熱水器受到太陽(yáng)因素的限制，無(wú)法保證長(zhǎng)期不間斷的供熱水，但太陽(yáng)能的優(yōu)越性人們還是普遍認(rèn)可的。因而如果能把太陽(yáng)能與空氣能結(jié)合起來(lái)加熱水，制熱水時(shí)的運(yùn)行成本將比常規(guī)空氣源熱泵熱水機(jī)更低，更節(jié)能。

針對(duì)上述設(shè)想并了解了國(guó)內(nèi)國(guó)外太陽(yáng)能產(chǎn)品應(yīng)用情況，結(jié)合公司現(xiàn)有的空氣源熱泵熱水機(jī)及空調(diào)熱泵熱水多用機(jī)技術(shù)，本人研究設(shè)計(jì)了節(jié)能型太陽(yáng)能空氣源熱泵多功能機(jī)，這些功能包括單獨(dú)制冷、單獨(dú)制熱水、單獨(dú)采暖、既制熱水又制冷、既制熱水又采暖等。

針對(duì)不同功能不同結(jié)構(gòu)的要求，可作針對(duì)性設(shè)計(jì)，如整體式冷熱水型太陽(yáng)能空氣源熱泵空調(diào)熱水多功能機(jī)、整體式冷水型太陽(yáng)能空氣源熱泵空調(diào)熱水多功能機(jī)、分體式冷熱風(fēng)型太陽(yáng)能空氣源熱泵空調(diào)熱水多功能機(jī)、分體式冷（熱）風(fēng)型太陽(yáng)能空氣源熱泵空調(diào)熱水多功能機(jī)、節(jié)能型太陽(yáng)能空氣源熱泵熱水機(jī)，下面將對(duì)這些機(jī)組作詳細(xì)介紹。

2 不同功能不同結(jié)構(gòu)的節(jié)能型太陽(yáng)能空氣源熱泵介紹

2.1 節(jié)能型太陽(yáng)能空氣源熱泵熱水機(jī)

這種類(lèi)型機(jī)組功能簡(jiǎn)單，只具有制熱水功能。其與典型的空氣源熱泵熱水機(jī)相比，節(jié)能型太陽(yáng)能空氣源熱泵熱水機(jī)是在典型的空氣源熱泵熱水機(jī)基礎(chǔ)上增加太陽(yáng)能集熱板（板內(nèi)布置銅管）。

機(jī)組運(yùn)行時(shí)，若陽(yáng)光充足或比較充足，根據(jù)系統(tǒng)探測(cè)溫度（主要有環(huán)境溫度、壓縮機(jī)吸氣溫度、集熱板表面溫度等）情況控制翅片蒸發(fā)器和太陽(yáng)能集熱板的工作與否，當(dāng)集熱板所收集的熱量滿(mǎn)足系統(tǒng)要求時(shí)，翅片蒸發(fā)器一側(cè)的電磁閥1關(guān)閉，此時(shí)集熱板作熱泵的蒸發(fā)器使用，使得太陽(yáng)能的集熱過(guò)程與制冷劑的蒸發(fā)過(guò)程在一個(gè)系統(tǒng)中同時(shí)發(fā)生，使集熱板從太陽(yáng)中吸收的熱量被制冷劑吸收，通過(guò)壓縮循環(huán)做功再把熱量用于加熱水（機(jī)組的能效比COP值一般可達(dá)到3.0以上）。

若運(yùn)行之后，尤其是在冬季運(yùn)行時(shí)，集熱板表面溫度低于控制值，翅片蒸發(fā)器一側(cè)的電磁閥1開(kāi)啟，系統(tǒng)從空氣中補(bǔ)充吸收熱量。

若陽(yáng)光不充足或沒(méi)有陽(yáng)光時(shí)，系統(tǒng)關(guān)閉集熱板側(cè)電磁閥2，機(jī)組作為典型的空氣源熱泵熱水機(jī)正常使用。見(jiàn)圖1。

為了既能夠保證機(jī)組在夏季正常運(yùn)行，同時(shí)在冬季能夠收集到更多的太陽(yáng)能，在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)適當(dāng)將集熱板的面積設(shè)計(jì)的大一些，但系統(tǒng)需要稍作特殊設(shè)計(jì)。使集熱板面積可控制，具體方案見(jiàn)圖2。

設(shè)計(jì)時(shí)，使設(shè)計(jì)工況點(diǎn)在有正常陽(yáng)光運(yùn)行時(shí)基本不需要使用翅片蒸發(fā)器和風(fēng)機(jī)，而夏季運(yùn)行時(shí)，可切斷太陽(yáng)能集熱板一半使用面積，即關(guān)閉電磁閥3來(lái)保證熱泵系統(tǒng)正常工作。冬季電磁閥2和3均開(kāi)啟。各個(gè)季節(jié)如果沒(méi)有陽(yáng)光可利用，就關(guān)閉電磁閥2和3而開(kāi)啟電磁閥1，使翅片蒸發(fā)器和風(fēng)機(jī)工作，從而使整個(gè)機(jī)組更節(jié)能。

2.2 整體式冷熱水型太陽(yáng)能空氣源熱泵空調(diào)熱水多功能機(jī)

這種類(lèi)型機(jī)組具有單獨(dú)制冷（提供冷凍水）、單獨(dú)制熱水、單獨(dú)采暖、既制熱水又制冷（提供冷凍水）、既制熱水又采暖多種功能。機(jī)組夏季需要單獨(dú)制冷時(shí)，太陽(yáng)能集熱板側(cè)電磁閥關(guān)閉，制熱水或采暖有陽(yáng)光可利用時(shí)，太陽(yáng)能集熱板電磁閥優(yōu)先開(kāi)啟。具體功能如下：

①制冷制熱水循環(huán)：壓縮機(jī)-四通閥-水冷冷凝器-電磁閥6-干燥過(guò)濾器-貯液灌-電磁閥1-膨脹閥1-制冷采暖水換熱器-電磁閥5-四通閥-氣液分離器-壓縮機(jī);

②單獨(dú)制熱水循環(huán)：壓縮機(jī)-四通閥-水冷冷凝器-電磁閥6-干燥過(guò)濾器-膨脹閥2-電磁閥7（優(yōu)先選擇）/電磁閥2-太陽(yáng)能集熱板/翅片換熱器-四通閥-氣液分離器-壓縮機(jī);endprint

③單獨(dú)制冷循環(huán)：壓縮機(jī)-四通閥-翅片換熱器-單向閥1-貯液灌-電磁閥1-膨脹閥1-制冷采暖水換熱器-單向閥3-四通閥-氣液分離器-壓縮機(jī);

④冬季除霜循環(huán)：壓縮機(jī)-四通閥-翅片換熱器-單向閥1-干燥過(guò)濾器-毛細(xì)管-電磁閥3-水冷冷凝器-四通閥-氣液分離器-壓縮機(jī);

⑤冬季采暖循環(huán)：壓縮機(jī)-四通閥-電磁閥4-單向閥4-制冷采暖水換熱器-單向閥2-電磁閥1-貯液灌-膨脹閥2-電磁閥7（優(yōu)先選擇）/電磁閥2-太陽(yáng)能集熱板/翅片換熱器-四通閥-氣液分離器-壓縮機(jī);

⑥既制熱水又采暖：使用節(jié)能的熱泵系統(tǒng)采暖循環(huán)，在熱水箱內(nèi)使用電加熱管加熱水。

對(duì)不需要采暖要求的這種機(jī)組，可以作如下簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)為整體式冷水型太陽(yáng)能空氣源熱泵空調(diào)熱水多功能機(jī)，可使機(jī)組系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制簡(jiǎn)便。各功能如下：

①制冷制熱水循環(huán)：壓縮機(jī)-四通閥-水冷冷凝器-單向閥1-干燥過(guò)濾器-貯液灌-電磁閥1-膨脹閥1-蒸發(fā)器-單向閥2-四通閥-氣液分離器-壓縮機(jī);

②單獨(dú)制熱水循環(huán)：壓縮機(jī)-四通閥-水冷冷凝器-單向閥1-干燥過(guò)濾器-膨脹閥2-電磁閥4（優(yōu)先選擇）/電磁閥2-太陽(yáng)能集熱板/翅片換熱器-四通閥-氣液分離器-壓縮機(jī);

③單獨(dú)制冷循環(huán)：壓縮機(jī)-四通閥-翅片換熱器-單向閥4-貯液灌-電磁閥1-膨脹閥1-蒸發(fā)器-單向閥3-四通閥-氣液分離器-壓縮機(jī);

④冬季除霜循環(huán)：壓縮機(jī)-四通閥-翅片換熱器-單向閥4-干燥過(guò)濾器-毛細(xì)管-電磁閥3-水冷冷凝器-四通閥-氣液分離器-壓縮機(jī)。

2.3 分體式冷熱風(fēng)型太陽(yáng)能空氣源熱泵空調(diào)熱水多功能機(jī)

這種類(lèi)型機(jī)組具有單獨(dú)制冷、單獨(dú)制熱水、單獨(dú)采暖、既制熱水又制冷、既制熱水又采暖多種功能。機(jī)組夏季需要單獨(dú)制冷時(shí)，太陽(yáng)能集熱板側(cè)電磁閥關(guān)閉，制熱水或采暖有陽(yáng)光可利用時(shí)，太陽(yáng)能集熱板電磁閥優(yōu)先開(kāi)啟。這種類(lèi)型機(jī)組在技術(shù)成熟使用后，還可以發(fā)展成為多聯(lián)式機(jī)組，室內(nèi)機(jī)還可以設(shè)計(jì)成帶凈化、帶電加熱采暖、帶加濕器等多重功能的機(jī)組。為了某些用戶(hù)特殊需要，如有些用戶(hù)的房間有凈化要求、有些用戶(hù)的房間有恒溫恒濕控制要求，我們可根據(jù)這些特殊要求設(shè)計(jì)特殊功能的產(chǎn)品，對(duì)有凈化要求的產(chǎn)品提供凈化過(guò)濾器和殺菌器，對(duì)有恒溫恒濕控制要求的用戶(hù)提供恒溫恒濕控制器和加濕器。具體功能如下：

①制冷制熱水循環(huán)：壓縮機(jī)-四通閥-水冷冷凝器-電磁閥6-干燥過(guò)濾器-貯液灌-電磁閥1-膨脹閥1-室內(nèi)換熱器-電磁閥5-四通閥-氣液分離器-壓縮機(jī);

②單獨(dú)制熱水循環(huán)：壓縮機(jī)-四通閥-水冷冷凝器-電磁閥6-干燥過(guò)濾器-膨脹閥2-電磁閥7（優(yōu)先選擇）/電磁閥2-太陽(yáng)能集熱板/翅片換熱器-四通閥-氣液分離器-壓縮機(jī);

③單獨(dú)制冷循環(huán)：壓縮機(jī)-四通閥-翅片換熱器-單向閥1-貯液灌-電磁閥1-膨脹閥1-室內(nèi)換熱器-電磁閥4-四通閥-氣液分離器-壓縮機(jī);

④冬季除霜循環(huán)：壓縮機(jī)-四通閥-翅片換熱器-單向閥1-干燥過(guò)濾器-毛細(xì)管-電磁閥3-水冷冷凝器-四通閥-氣液分離器-壓縮機(jī);

⑤冬季單獨(dú)采暖循環(huán)：壓縮機(jī)-四通閥-電磁閥4-室內(nèi)換熱器-單向閥2-電磁閥1-貯液灌-膨脹閥2-電磁閥7（優(yōu)先選擇）/電磁閥2-太陽(yáng)能集熱板/翅片換熱器-四通閥-氣液分離器-壓縮機(jī);

⑥既制熱水又采暖：（室外機(jī)）壓縮機(jī)-四通閥-水冷冷凝器-電磁閥6-干燥過(guò)濾器-膨脹閥2-電磁閥7（優(yōu)先選擇）/電磁閥2-太陽(yáng)能集熱板/翅片換熱器-四通閥-氣液分離器-壓縮機(jī);（室內(nèi)機(jī)）啟動(dòng)電加熱采暖，如果有加濕器，則加濕器也啟動(dòng)。

針對(duì)冬季不需要采暖或只用電加熱采暖的用戶(hù)，可以作如下簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)為分體式冷（熱：為電加熱）風(fēng)型太陽(yáng)能空氣源熱泵空調(diào)熱水多功能機(jī)，可使機(jī)組系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制簡(jiǎn)便。各功能如下：

①制冷制熱水循環(huán)：壓縮機(jī)-四通閥-水冷冷凝器-單向閥1-干燥過(guò)濾器-貯液灌-電磁閥1-膨脹閥1-翅片蒸發(fā)器-單向閥2-四通閥-氣液分離器-壓縮機(jī);

②單獨(dú)制熱水循環(huán)：壓縮機(jī)-四通閥-水冷冷凝器-單向閥1-干燥過(guò)濾器-膨脹閥2-電磁閥4（優(yōu)先選擇）/電磁閥2-太陽(yáng)能集熱板/翅片換熱器-四通閥-氣液分離器-壓縮機(jī);

③單獨(dú)制冷循環(huán)：壓縮機(jī)-四通閥-翅片換熱器-單向閥4-貯液灌-電磁閥1-膨脹閥1-翅片蒸發(fā)器-單向閥3-四通閥-氣液分離器-壓縮機(jī);

④冬季除霜循環(huán)：壓縮機(jī)-四通閥-翅片換熱器-單向閥4-干燥過(guò)濾器-毛細(xì)管-電磁閥3-水冷冷凝器-四通閥-氣液分離器-壓縮機(jī);

⑤單獨(dú)采暖：只有室內(nèi)機(jī)工作，室外機(jī)停止運(yùn)行;此時(shí)啟動(dòng)電加熱，如果有加濕器，則加濕器也啟動(dòng)。（非熱風(fēng)型機(jī)組不具有這種功能）

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