近年来,太阳能热水器的发展突飞猛进,技术也日益成熟,为居民的生活热水提供了较大的方便。但是其应用范围受到较多因素的影响,特别是受制于气候条件的变化。而空气源热泵作为一种传统的高效供热模式得到了广泛的发展,该装置不受太阳辐射强度的影响,能够较好地实现连续运转,但是当系统处在及其恶劣的环境下,机组结霜性能急剧下降。基于两者各自性能上的缺陷,本文采取将两个子系统有效结合起来构成空气源热泵辅助太阳能热水系统,能够在一定程度上实现性能上的互补。本文根据实际需求设计了一套空气源热泵辅助太阳能热水系统,并通过软件编写了模拟程序,在三种运行模式下分别分析了气温以及太阳辐射强度对各子系统运行性能的影响包括系统COP、集热效率以及加热时间等,为使系统运行更加高效,讨论了系统各部件如压缩机、水箱容积以及集热器面积之间的最佳匹配情况。然后模拟确定了集热器在武汉地区的最佳安装倾角为20°,为了保证系统以最低能耗运行,得出了热泵在每个月的最佳开启时间,将该模式确定为优化运行模式。最后分析对比了两种模式下的性能参数,结果表明在优化运行模式下,系统以及热泵的COP明显高于常规运行模式,并且优化运行模式下单位热水的能耗比常规运行模式低21%。然后从节能性、经济性以及环保性三个方面论证了该系统的可行性,结果表明,节能性方面,该系统能耗转换成等价标煤为126.13kgce,是所有供热方案中能耗最小的。经济性方面,该系统动态年值为0.2554万元,也为最小。环保性方面,该系统的减排量为2981.5kg,减排最多。因此,空气源热泵辅助太阳能热水系统在武汉地区具有较强的适应性,同时能够在一定程度上缓解用电紧张,节能降耗,有着广阔的前景,有利于在其他地区推广开来。
