空气源热泵+太阳能热水系统的效益研究

张军

摘要：通过对几种常见的热水系统的具体分析，我们发现，太阳能+空气源热泵年消耗的费用较低，年运行费用也相对较少，这在一定程度上表示了空气源热泵对于太阳能热水系统的辅助功能逐渐成效，同时这方面专业技术条件还处于可行状态，在节能减排的基础上还可以做到增加经济收益，是一种可以推广的生活用水热化的系统模式。本文在对空气源热泵+太阳能热水系统做了一定的研究，并进行了相应的利益简要分析。

关键词：效益研究；空气源热泵；太阳能热水系统

随着人们的生活水平日渐提高，因此对于日常使用的生活用品要求也日渐升高，家庭热水的使用量也逐年增加，在生活热水能耗居高不下的状况下，寻找最优的生活热水制备的方法便是如今关注的焦点。在全球变暖的大环境下，是否能找到节约能源消耗、保护环境的安全的技术方法，如何改变当前能源消耗现状也迫在眉睫[1]。

一、常用热水系统场所的特点分析

在人们的日常生活中，对于热水量的需求在日渐增加，不单是提供热水洗浴或大型商务酒店等地会大量使用热水，更多的小区、学校都开始提供了热水服务，通过实地调查，表示一般宾馆、酒店等大型营业场所采用的不是中央热水系统，但剩余的一些小区住宅及商场、学校等密集场所已经都开始采用节能环保的太阳能热水系统。

二、太阳能、空气热源泵的基本介绍

太阳能资源是大自然赋予人类的珍贵宝藏，有着取之不尽用之不竭的优点，政府也在积极出台了对于利用太阳能的相关条例，规定了一部分住宅要按照规定，统一安装太阳能热水系统，最大程度的开展对太阳能资源的利用情况，在太阳辐照充足的情况下，太阳热水系统的优势十分显著，其可以仅消耗水泵的能源，使得其他的耗能基本为零。但同时我们也不得不承认太阳能自身带着不可避免的硬性缺点，介于它的不确定性，会有可能受到天气原因的影响，从而导致辐照量不足，无法形成完整的用水加热需求[2]。

空气热源泵是以环境空气中丰富低品位太阳潜能作为其能源，特点是任何地方都有，可以随时用随时取走。同时也还不会受到天气阴晴变化的影响，所以其在供热方面的使用利用率很高，工艺研制的技术也相对成熟。但由于在室外温度随着季节变化，会伴随着一定的变化，在室外温度开始降低的同时，热泵的供热量也会随之减弱，当遇到更严重的零下天气时，容易因结霜情况的发生使机器机组损坏，因此此系统有一定的使用局限性[3]。

三、空气热源泵与太阳能热水系统结合的特点介绍及效果说明

太阳能集热器及辅助加热空气源热泵机组是中央热水系统的主要组成部分，其他用于辅助功能的设备还包括太阳能循环水泵、储热水箱及连接管道控制器等。

空气源热泵辅助太阳热水系统的运行基本有四种情况：

（一）太阳能集热器直接加热生活用水。在日照充足的白天，太阳能资源较为方便收集，通过系统的控制器来调节使得太阳能热水循环泵启动，让太阳能储热水温达到一定的温度，这样的热量收集都来自于太阳能的利用，因此能耗最少。

（二）空气源热泵辅助太阳能集热器加热生活用水。在一些阴雨天气的时候，太阳能资源不充足，不足以加热生活用水。水箱感温元件会自动检测水温不足同时开启空气源热泵机组加热，在空气能的作用下使温度达到一定的设定值，从后机组自动关闭，这种模式是日常系统工作中使用最频繁的工作状态。

（三）太阳能和热泵组同时加热生活用水。在太阳能辐照基本良好的时候，如果对于热水的需求量过大，太阳能集热系统不足以满足使用需求时，太阳能和热泵机组则可以同时启动工作来满足用水需要。空气能属于太阳能的辅助供给，在可以保证水温的情况下，为太阳能提供后续资源支持，在尽量节省空气源的情况下使用太阳能资源。

（四）空气源热泵机组直接加热生活用水。如果遇到持续的阴雨天气或雨雪天气，太阳能辐照量不足以启动加热系统，则只能完全由空气源热泵机组提供用水加热工作，此情况是完全靠热泵机组工作，消耗相比较最大。

四、空气源热泵+太阳能热水系统的效益研究

（一） 浙江地区气候特点

浙江位于我国东部沿海，处于欧亚大陆与西北太平洋的过渡地带，该地带属典型的亚热带季风气候区。气候特点可以概括为：季风较为显著， 四季分明，全年温度相对适中， 太阳光照较多， 雨量丰沛， 空气属于湿润地带， 雨热季节变化同步，气候资源配制多样。

（二）从经济性分析空气源热泵+太阳能热水系统的效益

我们日常生活中，生活热水的温度一般在40℃-60℃之间左右，这种热能的需要属于较低温度的热能需要，如果大量利用电能或燃气等能源来满足生活热水使用则有些大材小用，所谓“杀鸡焉用宰牛刀”，可见这种模式是极为不合理的。

因此国家相应文件也明确提出法律法规，在建筑物的设计方面要加大、强制使用太阳能热水系统，使用太阳能复制空气源热泵系统来实现对于能量消耗的降低使用，在基本技术已经设计选择之后，还要进行分析其经济性的相关情况。在工程经济学中，常用动态投资法来评价系统的经济性。在其中可以假设利率，来估算系统的使用年限、使用费用等，最后得出年费用，来进行各个热水系统的年使用费用。系统的总投资主要包括设备的亲前期准备工作费用，再者系统的运行费用指在使用系统中的维护及能耗费用等，进行完整的一套模拟计算。通过对各种方式的研究分析发现，太阳能+空气源热泵年消耗费用最低，年运性的费用也相对较少，可见此方案选择的经济性最好，可以实现用较少的投入来满足最少的能源消耗情况。

（三）从节能环保性分析空气源热泵+太阳能热水系统的效益

由于各种能源消耗的增加，大量的燃料燃烧释放出的CO2急剧增加，使得空气环境污染严重，同时能源的不可再生性也让热水系统使用的成本也日渐提高，这一资源的消耗即无法保证长久的热水使用又对环境造成了极为严重的影响。经过对于几项消耗能量的方案分析，发现空气源热泵+太阳能热水系統的消耗最低，其特点是可以减少CO2的排放，在不同天气的变化中也可以切换模式及时做出反应。节能环保是当今社会不变的热点话题，在日常的使用减少建筑消耗，保障环境的质量安全对于日后的发展有着重要意义。

五、结语：

空气源热泵+太阳能热水系统是目前年消耗最少的一种模式，在专业技术方面也有了较为成熟的技术支持，其带来了不光是经济上的节省同时还减少了有害气体的排放，两个系统的完美组合也实现了灵活运用科学技术的重要性，虽然此系统存在着投资有些高的问题存在，但从长远打算考虑，再结合其他的因素影响，此系统仍是保证人们日常热水需求的正确选择。

参考文献：

[1]虞良伟.空气源热泵原理及应用[J].价值工程，2018，37（32）：153-155.

[2]闻旭强，郑文亨.空气源热泵热水系统研究现状及展望[J].节能，2018，37（12）：117-121. DOI：10.3969/j.issn.1004-7948.2018.12.038.

[3]韩喜莲，朱垚宇，李超， 等.太阳能-空气源热泵供暖系统研究[J].低温建筑技术，2018，40（11）：118-120. DOI：10.13905/j.cnki.dwjz.2018.11.032.