太阳能热泵热水供应系统在甘肃地区的可行性分析

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 太阳能热泵热水供应系统在甘肃地 区的可行性分析 摘要：在能源和环境问题已成为 人类面临的两大社会问题的今天，节能 技术的运用得到越来越广泛的重视，甘 肃地区是全国太阳能最富集地区之一， 太阳能资源储量巨大，开发利用太阳能 资源具有很大的潜力。 中国论文网 /2/view-12870147.htm 本文就混合式太阳能热泵技术 在甘肃地区的可行性进行了分析，为甘 肃省开发利用太阳能资源提供一定的参 考依据。 关键词：太阳能;热泵;甘肃地区 Abstract: in the energy and the environment has become a human faces -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 two big social problems today, the use of energy saving technology to get more and more attention, in gansu, area is one of the most areas rich in the national solar, solar energy resources with a huge reserves, development and utilization of solar energy resources with a lot of potential. This paper hybrid solar energy heat pump technology in gansu province area, this paper analyzes the possibility of development and utilization of solar energy resources in gansu province to provide certain reference. Keywords: solar; Heat pump; In gansu 中图分类号：TK511 文献标识码： A 文章编号： 0引言 随着经济的发展和人民生活水平 的提高，人们对能源的需求大幅提高， 社会资源供给面临沉重的压力，传统你 呢港元成为城市发展面临的巨大问题， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 人类生存环境质量趋向恶化的问题日异 突显出来，因此国家开展节能减排运动， 大力发展新能源包括风能、太阳能在内 的可再生能源开发利用，减少传统能源 使用对环境造成恶化的影响。在甘肃地 区不仅风能资源丰富【1】 ，而且太阳能 资源储量巨大，风能和太阳能在时间上 具有很好的互补性。 1甘肃省太阳能分布情况【2】 甘肃的年太阳总辐射值在 47006350MJ/m 之间, 其地理分布有 自西北向东南递减的规律,河西走廊大部 分地区年太阳总辐射为6000MJ/ m 的 高值区。全省太阳总辐射四季变化明显, 各个季节太阳总辐射值的分布同样有自 西北向东南递减的规律,其中春夏季辐射 高,秋冬季辐射低。 甘肃省各地年太阳日照时数在 16313319 h ,日照时数高、 低值区位 置和年太阳总辐射高、低值区相一致,春 夏季节日照时数高,秋冬季节日照时数低,日 照时数亦有从西北向东南递减的趋势。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 由甘肃省各地每年太阳日照时 数 6 h 的天数在 150320 d 之间,尤其 河西走廊的酒泉、 张掖、 嘉峪关, 每 年日照时数 6 h 的天数在 290 d 以上。 甘肃省各地年太阳日照百分率 在 37 % 75 %之间, 分布趋势亦由西 北向东南逐渐减小。随季节的变化与其 它要素有所不同,冬春季节日照百分率高,夏 秋季节日照百分率低,这主要受降水集中 在夏秋季节的影响。 甘肃省大部分地区的太阳能资 源属于稳定和较稳定,个别地区属于不稳 定。同时,甘肃省太阳能资源可划分为丰 富、 较丰富、 可利用区。 经估算, 甘肃省年太阳总辐射达 70.45 万亿 kW。如果利用甘肃省太阳 能丰富区的 1 %安装太阳能光伏发电系 统, 折算装机约达 1 . 2 亿 kW, 按平均 每年额定功率运行 1 000 h 计算,相当于 1.5 座三峡电站的年发电量。 总之甘肃地区是全国太阳能最 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 富集地区之一，太阳能资源储量巨大， 开发利用太阳能资源具有很大的潜力。 2.热泵的基本原理 热泵循环与制冷循环本质上都是 卡诺逆循环，只是温度水平不同。热泵 是一个反向使用的制冷机，热能的大部 分来自周围环境，只是一小部分是由机 械能转换而来的。花费少量机械功作为 代价，将低温环境的热能转移到温度较 高的环境中。因其像水泵一样，利用机 械功为代价将低处的水送到高处，因此 叫热泵。热泵的构造和制冷机一样，只 是目的不同：制冷机是提供用户冷量， 热泵是提供用户热量。 假设循环在供暖房间（温度为 T1）和环境温度（温度为 T2）之间工 作，输入功量 W，从大气环境吸取热 量 Q2，则送给房间的热量为 Q1=W+Q2。 热泵的经济性指标用供热系数 COP 来衡量，即消耗每单位机械功所 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 能提供的热 量，在理想（卡诺）循环中，供 热系数与温度差成反比，即： COP=Q1/W=T1/(T1-T2)。 式中 T1热源温度（ K） ；T2 冷源温度（K） 。显然，热泵 COP 永远 大于 1。因此，热泵是一种高效节能装 置，也是制冷空调领域内实施建筑节能 的重要途径，对于节约常规能源、缓解 大气污染和温室效应起到积极的作用。 3. 太阳能热泵的工作原理 【3- 5】 冬季太阳辐射较少，环境温度 较低，太阳能集热器中流体的温度一般 只有 1020，显然直接用于供暖是 不可能的。太阳能热泵热水系统可以利 用集热器进行太阳能低温集热 （1020） ，然后通过热泵把热量传 递到热水中（3050） 。这样，太阳 能热泵系统就可以有效的利用低温热源， 减少集热面积，提高供热系数。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 图 1 混合式太阳能热泵系统简 图 1- 压缩机 2-室内换热器 3-膨胀 阀 4-太阳能集热器 5-储热设备 6-太阳 能蓄热 7- 室外水侧换热器 8-室外空气侧 换热器 9-控制阀 10-辅助加热器 11- 储水箱 12-循环水泵 13-单向 阀 14-节能器 15-三通阀 此系统有三种运行方式：1）太 阳能辐射很小，水箱中的水温很低，开 启热泵，利用空气为热源进行工作； 2）太阳能辐射足够时，不需要开启热 泵，直接利用太阳能即可满足要求；3) 当外界条件在两者之间时，热泵利用水 箱中被太阳能加热的工质为热源进行工 作。 在太阳能辅助热泵系统中，由 于传统的太阳能直接供热系统吸收太阳 能提供热量给热用户，而不需要消耗机 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 械能，它对整个系统的热力性能的影响 始终是正向的，相对大小与太阳能集热 板面积和当地的天气状况有关。如果能 够将系统整体设计与建筑设计有机结合 起来，并辅以自动控制，那么该系统将 取得更完美的效果。甘肃地区太阳能资 源储量巨大，但太阳辐射强度随着季节 变化也大，夏季绝大部分时间太阳能足 够，因此可直接利用太阳能供应热水。 冬季绝大部分时间太阳能辐射很小，可 以采用空气源热泵进行工作。春秋两季， 热泵利用水箱中被太阳能加热的水为热 源进行工作。 4.主要设备的选取 4.1 集热器 由于全玻璃真空管式，集热效 率较高，保温性能好，可抗直径为 25 毫米冰雹的袭击，适合于气温为零下 25以上地区使用，成本适中，运行温 度可达 200左右，扩展了太阳能集热 器的实用性。根据各自的特点，我们选 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 用热管式真空管型集热器。 4.2 压缩机 近年来，涡旋式压缩机由于其 效率高、噪声低、运转平衡而受到了人 们的重视。涡旋压缩机结构简单，不需 要进排气阀组，在较大压力范围内可保 持较高的容积效率，而且允许气态制冷 剂中带有液体，故很适合小型热泵系统 使用。 5 结论 甘肃地区是全国太阳能最富集 地区之一，太阳能资源储量巨大，开发 利用太阳能资源具有很大的潜力。本文 分析了混合式太阳能热泵系统的工作特 点和甘肃省太阳能辐射随季节的变化特 点，得出此系统可以在四季满足甘肃省 大部分地区的热水供应，从而达到节能 的效果。 参考资料 【1】 朱飙, 李春华, 陆登荣. 甘 肃酒泉区域风能资源评估 J . 干旱气 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 象, 2009 , 27 ( 2) : 152 - 156 . 【2】