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太阳能—空气源热泵热水系统设计应用分析

随着经济发展和科技的进步，能源和环境是当今世界突出的两大社会问题，
这促使人们更多地意识到能源对人类的重要性，而愈来愈重视太阳能利用和节能
热泵技术。太阳-空气源热泵热水系统结合了太阳能的清洁性、可再生性和空气
源热泵的节能性，是一种节能、无污染的高效能源利用系统。

一、太阳能-空气源热泵热水系统的工作原理及特点

1、太阳能-空气源热泵热水系统简介

太阳能+空气源热泵热水系统，针对晴天情况下能满足正常热水供应而配置
真空管太阳能集热器数量（阴雨天或日照不足的情况下通过空气源热泵进行辅助
加热）。为保证系统在冬季最不利的情况下仍能满足热水的正常供应，系统配备
空气源热泵进行辅助加热，克服电加热能耗存在的缺陷。

2、工作原理

太阳能-空气源热泵热水系统的运行主要有以下四种工况：

（1）太阳能集热系统直接加热生活热水。在日照充足的白天，系统按此工
况工作，此时太阳能热水循环泵的工作由系统控制器根据太阳能集热器和太阳能
储热罐水温进行控制。

（2）空气源热泵辅助太阳能集热系统加热生活热水。当阴雨天或光照不足，
太阳能集热系统不足以使生活热水箱温度达到设计水温时，水箱感温元件检测水
温启动空气源热泵热水机组加热，当水箱水温达到设定值时，空气源热泵热水机
组自动关闭。

（3）太阳能和热泵机组同时加热生活热水。在万方数据日照良好情况下，
如果热水系统的耗热量大于太阳能集热系统的有效供热量或太阳能集热器的数
量较少，不能满足热水系统的用热需求，则太阳能和热泵机组同时工作向热水系
统供热。系统采用自动温差控制循环加热，根据太阳能热水系统的运行情况、环
境状况，结合空气源热泵的性能特点来自动切换热泵机组的运行，最大限度少开
机或不开机，从而确保热水在不低于55℃供应下限的前提下，为太阳能的充分
利用提供保障，同时也为机组的节能利用和安全运行提供可靠的保证。
（4）空气源热泵机组直接加热生活热水。在连续的雨雪天气，热水系统所
需热量完全由空气源热泵机组提供。此时，太阳能系统处于待机状态，热泵机组
单独工作对热水箱加热。

3、太阳能+空气源热泵熱水系统的节能原理

当太阳辐射强度足够时，太阳能系统按照定温补水温差循环方式工作，空气
源热泵辅助加热做保底水位和水箱恒温，在设置的时间段内首先满足太阳能补水；
当太阳辐射强度不足时，空气源热泵辅助加热系统开始工作，实行辅助加热。由
此，不仅太阳能、空气源热泵皆可在有效时段内高效率独立工作，而且两者相互
弥补，相得益彰，确保系统的热水供应。

二、太阳能+空气源热泵热水系统设计应用

1、工程概况

（1）广西某学校公寓楼高6层，每层有10间宿舍，共60间，每间入住学
生约10人，合计入住约600人；公寓楼定时供应热水，根据学校情况，在夏季
学生每人每天用水量为30升，按100%用水率来计算，每天需要用热水量约为
18000升（即18吨）。

2、方案设计选择

根据学校实际情况，本工程采用空气源热泵加太阳能中央热水系统定时供应
热水，达到最节能效果。其特点安全符合学校的需要，该系统的特点是：

（1）节能：该系统节能效果非常明显，在同等条件下，其运行费用只有燃
气热水器的1/3，只有电热水器的1/4。

（2）安全：热泵中央热水机组，无需燃料输送管道及储存，没有燃料的泄
漏、火灾、爆炸、煤气中毒等安全隐患，机组内设有高压保护、低压保护、压缩
机过流过载保护、启动延时、水流开关、水温超高温保护、水箱水位保护等多重
安全保护，从根本上杜绝漏电、干烧、超高温等安全隐患。

（3）方便：机组全自动控制，无需专人看管。

（4）环保：使用空气源泵热水机组对大气。及环境、而且能源消耗极低，
属于绿色环保型产品，符合目前我国能源和环保的基本政策。

（5）稳定：机组运行稳定，开启后全天候运行，无需额外调节。
（6）可调节性强：水温及水量可任意调节。55℃内机组的出水温度可任意
设置，不管环境温度如何变化，出水始终按设置温度，且可自行与冷水混合调节
出理想水温而不影响其他用户；水量可按需所取，无需考虑设备容量的增加，扩
容非常方便，能满足今后住户、浴缸用水量的需求。

（7）连续供水功能：具有24小时全天候不间断供水功能，也可定时加压回
水。且打开龙头就是可用的热水。

（8）维修方便：对于用户而言，基本无维修工作，少了维修及更换热水器
的烦恼，且供应商免费无偿保修十二个月，终身有偿服务。

（9）使用寿命长：机组及系统的使用寿命一般为10-15年，更换非常方便，
不会影响用户的日常生活。

（10）美观：机组安装在室外天台位置，无需单独设置机房。

3、方案设计要点

该太阳能-空气源热泵辅助加热供热水系统采用太阳能加热系统与热泵加热
系统串、并联配置的