太陽能+熱泵中央熱水系統(tǒng)的工作原理
太陽能與太陽能輔助加熱空氣源熱泵結(jié)合作為中央熱水系統(tǒng)的熱源，其目的在于取長補短，使二者互為補充，互為備用。在日照充足時優(yōu)先使用太陽能加熱熱水，利用太陽能集熱器產(chǎn)生的低溫?zé)崴鳛樘柲茌o助加熱空氣源熱泵的輔助熱源，從而改善熱泵的運行工況，提高其制熱性能。這種組合形式，使二者均在相對比較穩(wěn)定高效的條件下工作，保證系統(tǒng)全年全天候的衛(wèi)生熱水供應(yīng)。空氣源熱泵制熱過程本質(zhì)上是對空氣中蘊藏的太陽熱能的提升利用，根據(jù)熱泵的工作特性，在整個熱水系統(tǒng)的運行過程中，熱泵機組作為輔助熱源運行所供應(yīng)的熱量中，只有一小部分來自電能，所以太陽能+熱泵中央熱水系統(tǒng)大大提高了太陽能利用率，減少了對一次能源的消耗。
太陽能+熱泵中央熱水系統(tǒng)的運行主要有以下四種工況：
1.太陽能加熱生活熱水在大部分日照良好的晴天，系統(tǒng)按此工況工作，此時太陽能循環(huán)泵的工作由系統(tǒng)控制器根據(jù)太陽能集熱器和熱水箱的溫度進行控制，源源不斷地利用集熱器采集的熱量通過中間換熱器輸送到熱水箱。
2.太陽能輔助熱泵機組加熱生活熱水當(dāng)陰天或多云天氣，當(dāng)太陽能集熱溫度低于熱水箱水溫不足以直接加熱生活熱水時，熱泵機組啟動，利用空氣作為熱源加熱熱水箱內(nèi)生活熱水。在秋冬季節(jié)，當(dāng)環(huán)境溫度低于熱泵的經(jīng)濟運行溫度時，熱泵機組的制熱效率下降并且蒸發(fā)器表面結(jié)霜，此時，熱泵輔助加熱循環(huán)啟動，高于環(huán)境溫度的低溫太陽能熱水進入熱泵機組輔助換熱器內(nèi)，預(yù)熱通過的空氣，使熱泵效率提高，并且具有防止蒸發(fā)器結(jié)霜的作用，可以節(jié)約熱泵機組的耗電量。
3.太陽能和熱泵機組同時加熱生活熱水在晴天日照良好時，如果熱水系統(tǒng)的耗熱量大于太陽能集熱系統(tǒng)的有效供熱量或太陽能集熱器的數(shù)量較少，不能滿足熱水系統(tǒng)的用熱需求，則太陽能和熱泵機組同時工作向熱水系統(tǒng)供熱。
4.熱泵機組直接加熱生活熱水在連續(xù)的雨雪天氣，熱水系統(tǒng)所需熱量完全由空氣源熱泵機組提供。此時，太陽能系統(tǒng)處于待機狀態(tài)，熱泵機組單獨工作對熱水箱加熱。
太陽能一熱泵中央熱水系統(tǒng)設(shè)計
1.太陽能輔助加熱空氣源熱泵機組功率的確定：太陽能+熱泵中央熱水系統(tǒng)中，太陽能輔助加熱空氣源熱泵機組在晴好天氣作為太陽能集熱系統(tǒng)的輔助熱源設(shè)備，在太陽能資源不足時或陰雨天氣作為系統(tǒng)的主要熱源保證熱水的正常供應(yīng)，所以其制熱功率應(yīng)按照整個熱水系統(tǒng)的設(shè)計熱負荷進行確定。對于全日制中央熱水系統(tǒng)，熱泵機組功率按照熱水系統(tǒng)設(shè)計小時熱負荷確定，對于非全日制中央熱水系統(tǒng)，熱泵機組的功率應(yīng)根據(jù)最大用水量、熱水箱容積、加熱時間等參數(shù)進行確定。熱泵機組的額定制熱功率不小于中央熱水系統(tǒng)的設(shè)計負荷，在冬季比較寒冷的地區(qū)，可適當(dāng)加大機組的型號，使其盡量在一天中氣溫比較高的時段內(nèi)運行，在較短的時間內(nèi)滿足系統(tǒng)的用熱需求。
2.太陽能集熱器面積的確定：太陽能+熱泵中央熱水系統(tǒng)中，太陽能集熱器的面積應(yīng)以熱水系統(tǒng)的設(shè)計熱負荷或根據(jù)實際情況確定的太陽能供熱量作為基本依據(jù)，并分析計算項目所在地單位面積的太陽能集熱器平均每日有效得熱量，從而確定太陽能集熱器的安裝面積。
熱水工程中，太陽能集熱器一般是固定角度安裝，其單位面積日有效得熱量隨季節(jié)的變化和每日內(nèi)太陽輻照強度的變化，并不是一個固定值。其影響因素主要有集熱器的安裝角度、系統(tǒng)運行工況、所在地氣象參數(shù)和太陽輻照量等。不同的集熱器類型具有不同的集熱效率，其有效得熱量也不同，所以在實際應(yīng)用中一般根據(jù)集熱器生產(chǎn)廠家提供的集熱器集熱效率等性能參數(shù)和太陽輻照資料進行分析計算，取全年平均值。
3.太陽能集熱系統(tǒng)形式：對于太陽能+熱泵中央熱水系統(tǒng)，太陽能集熱系統(tǒng)既作為熱水加熱的主要熱源又作為熱泵機組的輔助熱源，并且應(yīng)能承受較低的環(huán)境溫度，所以應(yīng)采用閉式系統(tǒng)，系統(tǒng)循環(huán)工質(zhì)采用防凍液溶液。
