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太阳能及空气源热泵联合供热水系统设计
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(上海 20XX06)

摘要：该文以上海海洋大学学生公寓第十小区 85-87 幢为研究对象，研究采用太阳能与空 气源热泵系统联合供热水系统的可行性，对其进行负荷计算，对主要设备包括太阳能集热器和 空气源热泵进行选型计算。
关键词：热水系统 太阳能 空气源热泵 设计

随着社会的发展和人们生活水平的提高，对热水的需求量也越来越大，对生活用热水制取 的方法也更为重视。以传统能源为主要燃料的国家正面临严重的环境污染，也由于传统能源的 不可再生性，促使越来越多的人们开始关注新型能源。空气源热泵机组也称为风冷热泵机组， 其节约能源和安全性使该机组得到了广泛的利用，为太阳能及空气源热泵联合提供了良好的发 展机遇与广阔的运用空间。
1 热水工程概况

1.1 工程介绍

上海海洋大学位于上海市东南临港新城，光照好，可以充分利用地理优势免费利用太阳能 这一新型能源。采用太阳能和空气源热泵联合运行的模式，是因为这个系统集两者的优势于一 身，既可以在光照不足太阳能供能不足的条件下，采取空气源辅助加热，也可以在光照充足的 条件下充分利用太阳能，减小消耗，同时到达经济性和节能性的要求，性价比较高。
1.2 太阳能及空气源热泵联合运行原理

如图 1 所示，整个系统分为两部分，第一部分为太阳能供热，包括太阳能集热器收集热量， 循环水泵将水不断送入集热器来获取热量将水加热；第二部分为热泵循环部分，其中冷凝器是 热泵工质与热水换热的部件，也是主要加热水的部件。 ?
2 负荷计算

2.1 负荷需求

以第十小区 85-87 幢为例，考虑学生寒暑假的情况，具体的用水量和热水负荷，由《热管 式真空管太阳能集热器及其应用》 [1]查询有关数据，结合公式。
Q=nCwm(tend-ta) (1)

式中： Q — 需求总热量， MJ

n —人数。考虑到学校寒暑假的因素[2]， 2 月份取 0， 7、 8 月份取 10%，即 44 人。

Cw —水的定压比热容，取 4. 18?kJ/ (kg · ℃)

m —每个人的用水量， 50?kg/ (人 ·天)

tend—设计供热水温度，取 55?℃

ta—水的初始温度，取上海月平均室外温度，具体的计算结果见表 1。

2.2 太阳能热量计算

根据《民用建筑太阳能热水系统应用技术规范》 [3]的相关规定，太阳能集热器提供的热量 可以通过下面的公式求得：

而，可通过下面两个公式算得：

2.3 空气源热泵的热负荷计算

由于热水负荷为太阳能供热量与热泵供热量之和，所以热泵供热量

具体每月的热泵供热量的计算结果如表 2 所示，其中 2 月、 7 月和 8 月，太阳能已满足热 水负荷。由此得到空气源热泵的制热功率。

其中 T 是热泵的工作时间，取每天 10?h ，为了节能，春秋季的工作时间可相应缩短。

3 设备选型

3.1 太阳能集热器选型

平板式集热器一般由盖板、吸热板、保温层和外壳等组成。

3.2 空气源热泵机组选型

根据以上空气源热泵的热水负荷计算结果，选择美的 30?P 中温循环热水机组，型号： RSJ- 900/MS，具体参数见表 3。
4 结语

该文提出了太阳能及空气源热泵联合运行的热水系统的设计方法，包括热负荷的计算和设 备选型方法。太阳能及空气源热泵联合运行的热水系统具有使用安全、操作方便、运行费用和 维护费用低的特点，从而进一步降低运行成本，取得较好的经济效益。

参考文献

[1]何梓年，李炜，朱敦智.热管式真空管太阳能集热器及其应用 [M].北京：化学工业出版
社， 2011.

[2]余克志，俞渊，甘世红，等 .高校学生生活区太阳能热水系统设计 [J].节能技术， 2011， 29(3)： 226-229.
[3]GB50364-2005，民用建筑太阳能热水系统应用技术规范 .

[4]Hay J E.Calculation of monthly mean solar radiation for horizontal and inclined surface[J].Solar Energy， 1979， 23(4)： 301-307.