太陽能作為一種巨大的可再生清潔能源，每大到達地球表面的太陽輻射能為5．57×1018MJ，相當(dāng)于190萬億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，約為目前全世界一次能源消費總量的1．56×10 倍。近30年來，太陽能利用技術(shù)在研究開發(fā)、商業(yè)化生產(chǎn)、市場開拓方面都獲得了長足發(fā)展，成為世界快速、穩(wěn)定發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)之一。占民用總電耗50％的家用空調(diào)，目前趨向于熱泵系統(tǒng)的研 。從原理上看太陽能熱泵主要包括兩種，一種是把太陽能轉(zhuǎn)化成電能，作為驅(qū)動能源，利用此電能來制冷制熱：一種是以常規(guī)電能為驅(qū)動能源，利用太陽能集熱器提高蒸發(fā)器中制冷劑的蒸發(fā)溫度，獲取制熱效果，即太陽能輔助熱泵。
本文主要介紹利用太陽能集熱的熱泵空調(diào)器的制熱原理及其與傳統(tǒng)空調(diào)器的供熱性能比較。

    1、熱泵空調(diào)器工作原理

    用人工的方法將低溫區(qū)的熱量移送到高溫區(qū)， 若轉(zhuǎn)移熱量是為獲得低于環(huán)境的溫度或滿足 某種化工工藝的低溫需要，此種方法稱為“制冷”；若為將低溫區(qū)無用的熱量移送到高溫區(qū)成為有用的或用途更大的熱量，此種方法稱為“熱泵”。

    對熱泵來說特別重要的是，從熱泵的冷凝器中供給熱水采暖系統(tǒng)的有用熱流量，相對于熱泵所消耗的驅(qū)動功率，或一段時間內(nèi)所消耗功的比值。所取得的有用熱流量和所消耗的驅(qū)動功率之比，稱為供熱系數(shù)。

    在冬季，室外溫度較低時，室外換熱器經(jīng)常結(jié)霜，傳熱效率大大降低，影響室內(nèi)供熱效果。目前有許多文獻對此問題進行了分析并提出了一些應(yīng)對措施，但仍不能從根本上解決結(jié)霜問題，并且某些措施實施起來存在不少問題。

    2、太陽能熱泵系統(tǒng)

    隨著能源的日益消耗，未來的建筑物能量系統(tǒng)一定是太陽能普遍應(yīng)用的復(fù)合能量系統(tǒng)。眾所周知，熱泵是一種利用高位能使熱量從低位熱源向高位熱源的裝置。在供熱循環(huán)中，太陽能集熱器收集到的10~20℃的低溫?zé)崮堋Ｍㄟ^熱泵的作用，可使熱媒溫度提升到3O～5O℃。根據(jù)制冷劑是否在集熱器中蒸發(fā)，可分為直接膨脹式和非直接膨脹式。

    2．1 非直接膨脹式太陽能熱泵空調(diào)，通過太陽能熱泵冬季供暖實驗研究，測得熱泵機組的平均供熱系數(shù)COP為2．71。

    2．2直接膨脹式是將太阡J能集熱器用作熱泵蒸發(fā)器，內(nèi)充制冷劑，制冷劑吸收太陽能而膨脹。典型的直接膨脹式太陽能熱泵空調(diào)由壓縮機、冷凝器、熱力膨脹閥和太陽能集熱器(蒸發(fā)器)組成。

    3、性能系數(shù)(COP)分析

    直接膨脹式太陽能熱泵有以下特點：(1)熱性能較好：(2)可省一組熱交換器，成本較低；(3)可避免夜晚熱水逆流和凍結(jié)的問題。如采用無玻璃蓋的平板型集熱器，COP值會更高。(4)當(dāng)集熱器表面溫度降得低于外界空氣溫度時，集熱器仍然可從外界空氣或雨水中吸取熱量，供熱泵使用。此時集熱器同時起外界空氣熱交換器的作用。

    分析在以下假設(shè)條件下進行：

    (1)系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)：

    (2)流體在輸送中能量損失忽略；

    (3)集熱器、換熱器中的流體是飽和狀態(tài)；

    3．1壓縮機

    3．2蒸發(fā)器(太陽能集熱器)

    1)室外空氣溫度低于集熱器的溫度

    2)室外空氣溫度高于集熱器的溫度，集熱器除了吸收太陽輻射熱之外，還能吸收空氣的輻射熱。
   
    3.3冷凝器

    對熱泵來說，冷凝器熱流量比蒸發(fā)器熱流量更重要。冷凝器熱流量是熱泵供給的熱流

    3.4壓縮機的熱損失

    壓縮機通過消耗火用所得到的熱量，并不全部包含在流往冷凝器的工質(zhì)蒸氣中。通過壓縮機和冷凝器之間的排出管路以及冷凝器表面，熱量還會散失。
   
    3．5與常規(guī)熱泵的比較

    當(dāng)熱媒水溫度25~61℃時，直接膨脹式太陽能熱泵供熱性能系數(shù)可達2．5～3．7，而常規(guī)的熱泵空調(diào)一般都處于2～3之間?？梢娎锰柲茌o助熱泵，COP提高了25％，明顯提高了空調(diào)運行經(jīng)濟性，適合我國太剛能資源豐富的廣大地區(qū)。

    4、太陽能熱泵空調(diào)器的發(fā)展前景

    與常規(guī)空調(diào)器相比，太陽能熱泵空調(diào)器具有明顯的優(yōu)點：1)運行經(jīng)濟性比常規(guī)空調(diào)， 達到節(jié)能目的；2)同一套太陽能熱泵空調(diào)系統(tǒng)可以將夏季制冷、冬季采暖和其它季節(jié)提供熱水結(jié)合起來，顯著地提高了太陽能系統(tǒng)的利用率和經(jīng)濟性。

    我們在強調(diào)太陽能熱泵空調(diào)優(yōu)點的同時，也應(yīng)看到它目前存在的局限性，因而在推廣應(yīng)用過程中注意解決這些問題： 由于太陽能密度較低以及晝夜、季節(jié)等氣候因素的影響。因此，要真正用好太陽能熱泵空調(diào)器供熱，應(yīng)研制高效集熱器，提高集熱效果，降低現(xiàn)有真空管集熱器的成本?？梢灶A(yù)見，隨著太陽能技術(shù)及熱泵技術(shù)的不斷提高與開發(fā)，用于采暖的太陽能熱泵空調(diào)器必將成為空調(diào)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢，得到越來越多的關(guān)注和應(yīng)用。