太陽(yáng)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(yáng)輻射能為5．57×1018MJ，相當于190萬(wàn)億噸標準煤，約為目前全世界一次能源消費總量的1．56×10 倍。近30年來(lái)，太陽(yáng)能利用技術(shù)在研究開(kāi)發(fā)、商業(yè)化生產(chǎn)、市場(chǎng)開(kāi)拓方面都獲得了長(cháng)足發(fā)展，成為世界快速、穩定發(fā)展的新興產(chǎn)業(yè)之一。占民用總電耗50％的家用空調，目前趨向于熱泵系統的研 。從原理上看太陽(yáng)能熱泵主要包括兩種，一種是把太陽(yáng)能轉化成電能，作為驅動(dòng)能源，利用此電能來(lái)制冷制熱：一種是以常規電能為驅動(dòng)能源，利用太陽(yáng)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(yáng)能輔助熱泵。
本文主要介紹利用太陽(yáng)能集熱的熱泵空調器的制熱原理及其與傳統空調器的供熱性能比較。

    1、熱泵空調器工作原理

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

    對熱泵來(lái)說(shuō)特別重要的是，從熱泵的冷凝器中供給熱水采暖系統的有用熱流量，相對于熱泵所消耗的驅動(dòng)功率，或一段時(shí)間內所消耗功的比值。所取得的有用熱流量和所消耗的驅動(dòng)功率之比，稱(chēng)為供熱系數。

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

    2、太陽(yáng)能熱泵系統

    隨著(zhù)能源的日益消耗，未來(lái)的建筑物能量系統一定是太陽(yáng)能普遍應用的復合能量系統。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(yáng)能集熱器收集到的10~20℃的低溫熱能。通過(guò)熱泵的作用，可使熱媒溫度提升到3O～5O℃。根據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(yáng)能熱泵空調，通過(guò)太陽(yáng)能熱泵冬季供暖實(shí)驗研究，測得熱泵機組的平均供熱系數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，內充制冷劑，制冷劑吸收太陽(yáng)能而膨脹。典型的直接膨脹式太陽(yáng)能熱泵空調由壓縮機、冷凝器、熱力膨脹閥和太陽(yáng)能集熱器(蒸發(fā)器)組成。

    3、性能系數(COP)分析

    直接膨脹式太陽(yáng)能熱泵有以下特點(diǎn)：(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的問(wèn)題。如采用無(wú)玻璃蓋的平板型集熱器，COP值會(huì )更高。(4)當集熱器表面溫度降得低于外界空氣溫度時(shí)，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(shí)集熱器同時(shí)起外界空氣熱交換器的作用。

    分析在以下假設條件下進(jìn)行：

    (1)系統處于穩定狀態(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(yáng)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(yáng)輻射熱之外，還能吸收空氣的輻射熱。
   
    3.3冷凝器

    對熱泵來(lái)說(shuō)，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(guò)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(guò)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(huì )散失。
   
    3．5與常規熱泵的比較

    當熱媒水溫度25~61℃時(shí)，直接膨脹式太陽(yáng)能熱泵供熱性能系數可達2．5～3．7，而常規的熱泵空調一般都處于2～3之間。可見(jiàn)利用太陽(yáng)能輔助熱泵，COP提高了25％，明顯提高了空調運行經(jīng)濟性，適合我國太剛能資源豐富的廣大地區。

    4、太陽(yáng)能熱泵空調器的發(fā)展前景

    與常規空調器相比，太陽(yáng)能熱泵空調器具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：1)運行經(jīng)濟性比常規空調， 達到節能目的；2)同一套太陽(yáng)能熱泵空調系統可以將夏季制冷、冬季采暖和其它季節提供熱水結合起來(lái)，顯著(zhù)地提高了太陽(yáng)能系統的利用率和經(jīng)濟性。

    我們在強調太陽(yáng)能熱泵空調優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，也應看到它目前存在的局限性，因而在推廣應用過(guò)程中注意解決這些問(wèn)題： 由于太陽(yáng)能密度較低以及晝夜、季節等氣候因素的影響。因此，要真正用好太陽(yáng)能熱泵空調器供熱，應研制高效集熱器，提高集熱效果，降低現有真空管集熱器的成本。可以預見(jiàn)，隨著(zhù)太陽(yáng)能技術(shù)及熱泵技術(shù)的不斷提高與開(kāi)發(fā)，用于采暖的太陽(yáng)能熱泵空調器必將成為空調領(lǐng)域的發(fā)展趨勢，得到越來(lái)越多的關(guān)注和應用。