收稿日期：2022-07-27

通信作者：于曉慧（1986—），女，博士、副教授，主要從事余熱余能的利用及太陽(yáng)能的利用和轉(zhuǎn)化方面的研究。2018133@hebut.edu.cn

DOI：10.19912/j.0254-0096.tynxb.2022-1125 文章編號(hào)：0254-0096（2023）11-0166-08

摘 要：該文將真空管集熱器與直膨式太陽(yáng)能熱泵結(jié)合，提出一種真空管直膨式太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)研究典型工況下太陽(yáng)輻照度、循環(huán)水溫度對(duì)系統(tǒng)性能的影響，并探討壓縮機(jī)變頻條件下系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。結(jié)果表明，提高太陽(yáng)輻照度、降低循環(huán)水溫度有利于提高系統(tǒng)性能，在太陽(yáng)輻照度為850 W/m2，循環(huán)水溫度為55 ℃時(shí)系統(tǒng)取得最大COP，為5.36。壓縮機(jī)頻率為42 Hz的系統(tǒng)COP為4.08，較45、47、50 Hz分別提高1.23%、8.5%、13.6%。

關(guān)鍵詞：熱泵系統(tǒng)；太陽(yáng)能集熱器；性能系數(shù)；直膨式；真空管；變頻壓縮

中圖分類(lèi)號(hào)：TK513"""""""""""""""""""""""""""" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引 言

直膨式太陽(yáng)能熱泵結(jié)合太陽(yáng)能熱利用技術(shù)與熱泵技術(shù)，將太陽(yáng)輻照熱作為主要熱源，使用少量電能或機(jī)械能獲取大量熱能［1］。集熱蒸發(fā)器作為直膨式太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)捕捉熱源的部件，可有效改善系統(tǒng)的運(yùn)行效率［2-3］。Mohamed等［4］設(shè)計(jì)一種帶無(wú)釉太陽(yáng)能平板集熱器的新型太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)，可用于空間和熱水器加熱，并通過(guò)減少收集器/蒸發(fā)器與冷凝器之間的溫差可有效吸收周?chē)諝夂吞?yáng)能輻射的熱量，提高系統(tǒng)在較低環(huán)境溫度下的加熱能力。孔祥強(qiáng)等［5］將表面積為2.09 m2的微通道太陽(yáng)能集熱板作為系統(tǒng)蒸發(fā)器。加熱相同水溫的水，采用微通道太陽(yáng)能集熱板相較于板式太陽(yáng)能集熱蒸發(fā)器更有利于降低壓力。文獻(xiàn)［6］將復(fù)合拋物聚光器作為系統(tǒng)的集熱/蒸發(fā)器，以充分利用太陽(yáng)能和空氣中熱量作為系統(tǒng)熱源。模擬結(jié)果表明，與傳統(tǒng)太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)相比，其COP、效率等始終最高，在低輻射或無(wú)輻射條件下，其COP值分別較傳統(tǒng)系統(tǒng)高4.08和2.39。文獻(xiàn)［7］將24根水平雙排全玻璃真空管作為系統(tǒng)的集熱/蒸發(fā)器，研究不同偏角下的系統(tǒng)性能，發(fā)現(xiàn)偏角角度和系統(tǒng)性能有很大的關(guān)聯(lián)，但未對(duì)全玻璃真空集熱蒸發(fā)器性能進(jìn)行深入研究。文獻(xiàn)［8］設(shè)計(jì)一種新型的翅片管蒸發(fā)器作為系統(tǒng)的集熱/蒸發(fā)器用于建筑的全天供暖，并與傳統(tǒng)的裸板式集熱器對(duì)比，結(jié)果表明太陽(yáng)輻照度的提高和環(huán)境溫度的升高都使得翅片管蒸發(fā)器性能優(yōu)于裸板式蒸發(fā)器，但該實(shí)驗(yàn)是在焓差實(shí)驗(yàn)室中用太陽(yáng)模擬器完成的，在實(shí)際中的應(yīng)用未得到充分研究。

系統(tǒng)采用變頻壓縮機(jī)可有效適應(yīng)變工況運(yùn)行，以滿(mǎn)足系統(tǒng)變負(fù)荷需求并可有效提高系統(tǒng)變工況運(yùn)行性能［9-10］。孫鵬龍［11］采用裸板式太陽(yáng)能集熱器、變頻壓縮機(jī)等搭建變?nèi)萘緿X-SAHP熱水器試驗(yàn)臺(tái)，分析該系統(tǒng)全年運(yùn)行工況，并編寫(xiě)了全年全工況運(yùn)行控制策略程序，結(jié)果表明系統(tǒng)在變頻策略控制下可獲得較高的COP。孫振華等［12］建立DX-SAHPWH系統(tǒng)模型，研究該系統(tǒng)在不同頻率和不同氣候下的系統(tǒng)運(yùn)行性能，結(jié)果表明當(dāng)太陽(yáng)輻照度較低時(shí)，系統(tǒng)在低頻下運(yùn)行，可有效降低系統(tǒng)加熱時(shí)間。Tassou等［13］將變?nèi)菘刂茻岜门c傳統(tǒng)定速熱泵系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果表明變速熱泵系統(tǒng)可提升10%的能源轉(zhuǎn)換效率，節(jié)能潛力進(jìn)一步提升。

目前，真空管集熱蒸發(fā)器的研究和應(yīng)用以民用生活熱水供應(yīng)為主，隨著建筑碳減排的迫切需求，在未來(lái)住宅樓熱水供給、工業(yè)干燥、海水淡化等方面［14］，真空管直膨式太陽(yáng)能熱泵技術(shù)將成為重要的一環(huán)。綜上，學(xué)者們?cè)谥迸蚴教?yáng)能熱泵系統(tǒng)的數(shù)值模擬、性能測(cè)試及系統(tǒng)優(yōu)化等方面已進(jìn)行大量研究。普通平板集熱蒸發(fā)器仍是直膨式太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)的主要形式。由于真空管集熱器的環(huán)形真空可抑制吸熱體周?chē)膶?duì)流熱損，相比普通平板集熱器能達(dá)到更高的集熱溫度和集熱效率［15］，本文將真空管集熱器與直膨式太陽(yáng)能熱泵結(jié)合，提出一種真空管直膨式太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)。針對(duì)該系統(tǒng)搭建實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)，詳細(xì)分析太陽(yáng)輻照度、循環(huán)水溫對(duì)所提出系統(tǒng)性能的影響，考慮太陽(yáng)能熱源的不確定和波動(dòng)特性，調(diào)節(jié)壓縮機(jī)頻率，研究其動(dòng)態(tài)運(yùn)行特性。

1 系統(tǒng)描述

1.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置

為評(píng)價(jià)分析真空管直膨式太陽(yáng)能熱泵性能，設(shè)計(jì)搭建真空管直膨式太陽(yáng)能熱泵測(cè)試系統(tǒng)，如圖1。系統(tǒng)由工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)和熱輸出系統(tǒng)兩個(gè)循環(huán)組成。其中工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)包括全玻璃真空管集熱蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、浸沒(méi)式冷凝器和膨脹閥等主要部件。集熱蒸發(fā)器采用同軸套管形式，2組并聯(lián)，每組有效集熱面積為5 m2，與水平地面呈30°傾角放置吸收輻射熱量，并將熱量傳遞給工質(zhì)。熱輸出循環(huán)采用散熱功率3 kW的翅片散熱，維持系統(tǒng)的熱輸出平衡，并保證循環(huán)入水溫度的恒定。為研究該系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，增加一對(duì)變頻器，以實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)變頻調(diào)速，并安裝電抗器避免因變頻器的添加而產(chǎn)生的諧波形式的電路反饋對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響。系統(tǒng)的主要設(shè)備型號(hào)及參數(shù)見(jiàn)表1。

1.2 數(shù)據(jù)采集

系統(tǒng)測(cè)試過(guò)程中，涉及的參數(shù)包括：溫度、壓力、功率、太陽(yáng)輻照度、環(huán)境溫度、風(fēng)速等，相關(guān)測(cè)量?jī)x表的詳細(xì)信息如表2所示。為保證數(shù)據(jù)采集的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)設(shè)定每10 s記錄一次。由Aglient-34970A型數(shù)據(jù)采集器記錄，并將收集的數(shù)據(jù)通過(guò)RS232傳輸接口傳輸?shù)诫娔X。

1.3 測(cè)量不確定性

標(biāo)準(zhǔn)不確定度采用非統(tǒng)計(jì)方法（B類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)不確定度）評(píng)定，其原理是根據(jù)被測(cè)值[X]落入截尾正態(tài)分布區(qū)間（[X-a]，[X+a]）的概率，對(duì)被測(cè)值的概率分布進(jìn)行假設(shè)，得到相對(duì)應(yīng)的置信因子。不確定度可表示為：

[uB=a/kc]"""""" （1）

式中：[a]——置信區(qū)間的半寬度；[kc]——信任因子。

對(duì)于給定的測(cè)量?jī)x器，其B級(jí)不確定度可表示為：

[uB（x）=Δ/3]" （2）

式中：Δ——測(cè)量?jī)x器允許誤差限值。

2 評(píng)價(jià)方法

系統(tǒng)性能系數(shù)COP是評(píng)價(jià)熱泵工作性能的最重要指標(biāo)，COP越大表明制取單位熱量系統(tǒng)的耗功量越小，可表示為［16］：

[ηCOP=Qw/Wcom=cwmw（t6-t5）/Wcom]" （3）

式中：[ηCOP]——系統(tǒng)性能系數(shù)COP值；[Qw]——系統(tǒng)制熱功率，W；Wcom——壓縮機(jī)耗功，W；[cw]——水的比熱容，J/（kg·K）；[mw]——水的質(zhì)量流量，kg/s；[t]——循環(huán)水水溫，℃。

集熱效率是評(píng)價(jià)太陽(yáng)能集熱蒸發(fā)器性能的主要技術(shù)參數(shù)，可表示為［17］：

[ηcol=Qcol/AcolI=mr（h1-h4）/AcolI]" （4）

式中：[Qcol]——太陽(yáng)能集熱器的有效得熱量；[Acol]——真空管集熱器的有效集熱面積；[I]——太陽(yáng)輻照度；[mr]——制冷劑質(zhì)量流量；[h]——制冷劑比焓。

3 結(jié)果與討論

針對(duì)太陽(yáng)輻照度、循環(huán)水溫、壓縮機(jī)頻率，對(duì)集熱面積為3.0 m2的真空管太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)性能分析。試驗(yàn)期間，制冷劑R134a充注量為5.66 kg，并控制壓縮機(jī)入口過(guò)熱度為5 ℃。實(shí)驗(yàn)基本情況見(jiàn)表3。本文測(cè)量的不確定度見(jiàn)表4。

3.1 太陽(yáng)輻照度的影響

圖2為太陽(yáng)輻照度從550～850 W/m2，系統(tǒng)壓縮機(jī)吸排氣溫度（[Tin、Tout]）隨太陽(yáng)輻照度的變化趨勢(shì)。壓縮機(jī)吸氣溫度隨太陽(yáng)輻照度的增強(qiáng)逐步升高，太陽(yáng)輻照度由550.56 W/m2增至840.74 W/m2時(shí)，壓縮機(jī)吸氣溫度從26.21 ℃升高到30.60 ℃。壓縮機(jī)排氣溫度則隨輻照度的增加緩慢下降。輻照度由550 W/m2增至850 W/m2時(shí)，排氣溫度下降0.45 ℃。

圖3為系統(tǒng)壓縮機(jī)吸氣壓力[pin]和排氣壓力[pout]隨太陽(yáng)輻照度的變化。隨著輻照度的增加，壓縮機(jī)吸氣壓力逐漸增大。輻照度為850 W/m2時(shí)，壓縮機(jī)吸氣壓力為0.675 MPa，較輻照度為550 W/m2提高13.4%。這是因?yàn)殡S著輻照度的增大，集熱蒸發(fā)器可捕獲更多的太陽(yáng)熱量，提高了壓縮機(jī)的吸氣壓力。輻照度對(duì)壓縮機(jī)排氣壓力的影響很小，輻照度從600 W/m2變化至850 W/m2時(shí)，排氣壓力從1.607 MPa增至1.637 MPa。

圖4為壓縮機(jī)耗功量[Wcom]和制冷劑質(zhì)量流量[mr]隨輻照度的變化情況。制冷劑質(zhì)量流量受太陽(yáng)輻照度的影響較大。隨著輻照度的增加，質(zhì)量流量由10.34 g/s增至12.45 g/s，這是因?yàn)檩椪斩鹊脑龃笫拐舭l(fā)壓力增大，進(jìn)一步提升了壓縮機(jī)進(jìn)口壓力，導(dǎo)致制冷劑在入口處比體積下降，系統(tǒng)制冷劑質(zhì)量流量隨之增加。從圖4還可發(fā)現(xiàn)，壓縮機(jī)耗功量隨輻照度的增大而增大，隨著輻照度的增大，壓縮機(jī)耗功量由352.90 W增至364.35 W，提高0.52%。

圖5為系統(tǒng)性能系數(shù)COP和集熱蒸發(fā)器集熱效率隨輻照度的變化情況。系統(tǒng)COP隨輻照度的增大由4.66增至5.36，說(shuō)明輻照度的增大將有利于系統(tǒng)獲得更高的COP。這是因?yàn)檩椪斩鹊脑龃笫沟眉療嵴舭l(fā)器吸收的太陽(yáng)輻射熱增加，進(jìn)而引起系統(tǒng)蒸發(fā)溫度升高，系統(tǒng)COP與之呈現(xiàn)相同的上升趨勢(shì)。集熱效率變化趨勢(shì)則相反，隨著輻照度的增大，集熱效率由0.73降至0.63，降低13.69%。這是因?yàn)檩椪斩鹊脑龃笫沟谜舭l(fā)集熱器和太陽(yáng)能集熱器吸收的熱量不斷累積，由于太陽(yáng)能集熱器接收熱量的增幅較蒸發(fā)集熱器吸收的熱量更高，使集熱效率降低。

3.2 循環(huán)水溫的影響

圖6為循環(huán)水入水溫度從50 ℃升至65 ℃時(shí)，系統(tǒng)壓縮機(jī)吸氣溫度[Tin、]排氣溫度[Tout]的變化情況。輻照度相同情況下，吸氣溫度和排氣溫度隨循環(huán)水入水溫度的升高變化趨勢(shì)相同，且都呈上升趨勢(shì)。入水溫度為65 ℃，平均壓縮機(jī)吸氣溫度為33.8 ℃，較入水溫度為50、55、60 ℃工況下分別提高37.1%、18.2%和11.0%。輻照度為800 W/m2時(shí)，伴隨著循環(huán)水入水溫度的升高，壓縮機(jī)排氣溫度由64.8 ℃升至78.6 ℃。

圖7為系統(tǒng)壓縮機(jī)吸氣壓力[pin]和排氣壓力[pout]隨循環(huán)水溫的變化。在相同輻照度下，隨循環(huán)水入水溫度的升高，壓縮機(jī)吸氣壓力和排氣壓力逐漸增加。以輻照度為800 W/m2為例，循環(huán)水溫由50 ℃升高到65 ℃，壓縮機(jī)吸氣壓力由0.598增至0.785。當(dāng)循環(huán)水溫65 ℃時(shí)，平均壓縮機(jī)排氣壓力為2.07 MPa，較循環(huán)水溫50、55、60 ℃分別提高43.6%、27.5%、12.4%。

圖8為壓縮機(jī)耗功量[Wcom]和制冷劑質(zhì)量流量[mr]隨循環(huán)水溫的變化情況。制冷劑質(zhì)量流量受循環(huán)水入水溫度影響較大。在入水溫度由50 ℃升高到65 ℃時(shí)，平均制冷劑質(zhì)量流量從10.08 g/s增至12.09 g/s，增加19.94%。壓縮機(jī)耗功量隨循環(huán)水入水溫度的升高而增加。輻照度為800 W/m2時(shí)，隨著循環(huán)水入水溫度的升高，壓縮機(jī)耗功量由332.52 W增至410.13 W，增加23.34%。這是因?yàn)閴嚎s機(jī)吸、排氣溫度隨入水溫度的升高出現(xiàn)不同程度提高（詳見(jiàn)圖6），排氣溫度的升幅較吸氣溫度更大，壓縮比增大，壓縮機(jī)耗功量增加。

圖9為系統(tǒng)性能系數(shù)COP和集熱蒸發(fā)器集熱效率隨入水溫度的變化情況。以輻照度為800 W/m2為例，隨著循環(huán)水入水溫度的升高，系統(tǒng)COP由5.30降至4.59，說(shuō)明系統(tǒng)COP隨入水溫度的升高而減小。入水溫度65 ℃時(shí)，系統(tǒng)平均COP為4.43，較入水溫度50、55、60 ℃分別下降14.57%、11.93%、8.09%。集熱效率隨循環(huán)水溫度的升高也呈下降趨勢(shì)。在相同輻照度下，入水溫度65 ℃時(shí)，平均集熱效率為0.6928，較入水溫度55、60 ℃分別降低5.64%、3.27%。在入水溫度50 ℃時(shí)，集熱效率較低，可能因?yàn)楫?dāng)時(shí)集熱蒸發(fā)器與環(huán)境間的熱輻射損失較大，但并不影響得出這個(gè)結(jié)論。

3.3 壓縮機(jī)頻率的影響

圖10為壓縮機(jī)吸、排氣溫度的變化情況。從圖10可看出，當(dāng)壓縮機(jī)頻率由50 Hz分別調(diào)節(jié)至47、45、42 Hz時(shí)，排氣溫度發(fā)生明顯突變。穩(wěn)定運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)，隨著壓縮機(jī)頻率的降低，排氣溫度出現(xiàn)小幅降低。壓縮機(jī)頻率為50、47、45、42 Hz時(shí)，平均排氣溫度分別為81.0、80.3、79.8、79.9 ℃。當(dāng)壓縮機(jī)頻率為42 Hz時(shí)，壓縮機(jī)排氣溫度有所回升，這是由于平均太陽(yáng)輻照度較低使壓縮機(jī)排氣溫度升高，與所得結(jié)論并不沖突。在相同太陽(yáng)輻照度下，吸氣溫度則隨壓縮機(jī)頻率的降低

逐步升高。在輻照度500 W/m2、壓縮機(jī)頻率42 Hz時(shí)，其壓縮機(jī)吸氣溫度為30.04 ℃，較相同輻照度、壓縮機(jī)頻率45、47、50 Hz分別提高2.28%、12.10%、14.92%。壓縮機(jī)頻率的降低導(dǎo)致單位時(shí)間內(nèi)制冷劑質(zhì)量流量減少，集熱蒸發(fā)器接收的熱量更多地儲(chǔ)存在集熱器內(nèi)部銅管表面，使其表面溫度升高，吸氣溫度升高。

圖11為系統(tǒng)制熱功率和壓縮機(jī)耗功量隨壓縮機(jī)不同頻率的變化情況。當(dāng)壓縮機(jī)頻率由50 Hz調(diào)節(jié)至其他頻率時(shí)，系統(tǒng)制熱功率和壓縮機(jī)耗功量會(huì)驟然降低。穩(wěn)定運(yùn)行后可發(fā)現(xiàn)，隨著壓縮機(jī)頻率的降低，系統(tǒng)制熱功率逐漸降低。當(dāng)輻照度為500 W/m2時(shí)，壓縮機(jī)頻率為42 Hz的平均制熱功率為1273 W，較45、47、50 Hz分別降低3.71%、7.28%、9.40%。這是由于壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速的減小致使系統(tǒng)內(nèi)參與換熱的制冷劑質(zhì)量流量減少，故單位時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)的制熱功率隨壓縮機(jī)頻率的減少而降低。壓縮機(jī)頻率的降低還會(huì)直接致使系統(tǒng)的耗功量降低。壓縮機(jī)頻率為50 Hz時(shí)，壓縮機(jī)平均耗功量為428.9 W。當(dāng)壓縮機(jī)頻率減小為47、45、42 Hz時(shí)，壓縮機(jī)耗功分別降低為362.1、357.3、310.4 W，分別降低15.57%、16.70%、26.63%。這是由于壓縮機(jī)頻率的降低使得集熱蒸發(fā)器內(nèi)換熱量減少，系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度升高和蒸發(fā)壓力增大，在系統(tǒng)冷凝壓力基本不變的情況下，壓縮機(jī)的壓縮比下降。

圖12為系統(tǒng)COP的變化情況。隨著壓縮機(jī)頻率的降低，系統(tǒng)COP逐漸提高。壓縮機(jī)頻率為50、45 Hz時(shí)，平均太陽(yáng)輻照度約為520 W/m2，系統(tǒng)COP分別為3.71和4.12。壓縮機(jī)頻率為47、42 Hz時(shí)，平均太陽(yáng)輻照度約為470 W/m2，系統(tǒng)COP分別為3.79和3.95。在相同太陽(yáng)輻照度500 W/m2下，壓縮機(jī)頻率保持50 Hz不變時(shí)，系統(tǒng)COP為3.59，壓縮機(jī)頻率47、45、42 Hz下系統(tǒng)COP分別較其提高4.74%、12.26%、13.65%。這是因?yàn)閴嚎s機(jī)頻率的降低雖然會(huì)使壓縮機(jī)制熱功率和壓縮機(jī)耗功量降低，但壓縮機(jī)耗功量減小的速度大于制熱功率下降的速度，所以系統(tǒng)COP逐漸增大。部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表5所示。

4 結(jié) 論

本文對(duì)基于全玻璃真空管集熱蒸發(fā)器太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，分析典型工況下太陽(yáng)輻照度、循環(huán)水溫度對(duì)系統(tǒng)性能的影響，并探討了不同壓縮機(jī)頻率對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響，得到以下主要結(jié)論：

1）太陽(yáng)輻照度的增大使壓縮機(jī)吸氣壓力增大、吸氣溫度逐漸升高，排氣壓力呈下降趨勢(shì)。輻照度的增加有利于系統(tǒng)獲得更高的COP值，在太陽(yáng)輻照度850 W/m2時(shí)，系統(tǒng)最高COP值為5.36。

2）循環(huán)水入水溫度的變化與系統(tǒng)COP值呈相反的趨勢(shì)。循環(huán)水入水溫度65 ℃時(shí)，系統(tǒng)平均COP為4.43，較入水溫度50、55、60 ℃分別下降14.57%、11.93%、8.09%。與文獻(xiàn)［18］中采用平板集熱蒸發(fā)器的直膨式太陽(yáng)能熱泵系統(tǒng)相比，循環(huán)水溫在25～61 ℃之間時(shí)COP范圍為2.5～3.7，真空管直膨式太陽(yáng)能熱泵有較大的COP。

3）壓縮機(jī)頻率的變換可有效調(diào)整其轉(zhuǎn)速，進(jìn)而適應(yīng)系統(tǒng)的變負(fù)荷運(yùn)行并提高系統(tǒng)COP。本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)在相同太陽(yáng)輻照度下，壓縮機(jī)頻率為42 Hz的系統(tǒng)COP為4.08，較45、47、50 Hz分別提高1.23%、8.5%、13.6%。

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PERFORMANCE ANALYSIS OF EVACUATED TUBE DIRECT-EXPANSION

SOLAR-ASSISTED HEAT PUMP SYSTEMS

Yu Xiaohui，Wang Tian，Gao Zhi

（School of Energy and Environmental Engineering， Hebei University of Technology， Tianjin 300401， China）

Abstract：Based on the annular vacuum of vacuum tube collector can suppress the convective heat loss around the heat absorber， which can achieve higher collector temperature and collector efficiency compared with traditiona flat plate collector， this paper proposed an evacuated tube type direct-expansion solar-assisted heat pump， which combines evacuated tube collector with direct expansion solar heat pump. This paper experimentally investigates the effects of solar radiation intensity and circulating water temperature on system performance under typical operating conditions， and explores the dynamic performance of the system under the condition of compressor frequency conversion. The results show that increasing solar radiation intensity and decreasing circulating water temperature are beneficial to improve the system performance. The system achieves the maximum COP of 5.36 at the radiation intensity of 850 W/m2 and circulating water temperature of 55 ℃. The COP of the system with the compressor frequency of 42 Hz is 4.08， which is 1.23%， 8.5% and 13.6% higher than that of 45， 47 and 50 Hz， respectively.

Keywords：heat pump systems； solar collectors； coefficient of performance； direct-expansion； evacuated tube； variable frequency