1、近年來，太陽能吸收式制冷熱泵技術(shù)與地源熱泵技術(shù)是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)太陽能吸收式制冷熱泵技術(shù)的研究還處于理論探討階段，實(shí)際的工程項(xiàng)目不多。而地源熱泵技術(shù)在國(guó)外已經(jīng)非常成熟，是一種廣泛采用的供熱空調(diào)系統(tǒng)。在美國(guó)，地源熱泵已占整個(gè)供暖空調(diào)系統(tǒng)的；在歐洲，據(jù)年的統(tǒng)計(jì)，地源熱泵在家用供熱裝置中所占的比例：瑞士為，奧地利為，丹麥為。在國(guó)內(nèi)這項(xiàng)技術(shù)雖剛剛起步，但已得到政府部門的大力支持。我國(guó)早在上世紀(jì)年代就開始對(duì)太陽能吸收式制冷熱泵技術(shù)進(jìn)行研究。但是截至目前為止，國(guó)內(nèi)的太陽能吸收式制冷熱泵工程項(xiàng)目屈指可數(shù)。年，中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所與香港理工學(xué)院合作，在秘文濤，張建一，陳天及，張艷（上海水產(chǎn)

2、大學(xué)食品學(xué)院，上海；集美大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，福建廈門；華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院，上海）新型的太陽能與地源熱泵聯(lián)合供熱制冷系統(tǒng)深圳建成了國(guó)內(nèi)首個(gè)太陽能空調(diào)系統(tǒng)，該系統(tǒng)制冷能力為?！熬盼濉逼陂g，中科院廣州能源研究所和北京市太陽能研究所分別在廣東江門市和山東乳山市建立了的太陽能空調(diào)熱水系統(tǒng)和的太陽能吸收式空調(diào)及供熱綜合系統(tǒng)。但是太陽能有兩個(gè)不足：一是能流密度低；二是其強(qiáng)度受各種因素的影響不能維持常量，這兩大缺點(diǎn)大大限制了太陽能的推廣利用。此外，地源熱泵在長(zhǎng)期的運(yùn)行中，將會(huì)使土壤溫度場(chǎng)得不到及時(shí)恢復(fù)，蒸發(fā)溫度及冷凝溫度波動(dòng)較大，熱泵機(jī)組運(yùn)行效率較低。因此，針對(duì)各自的不足，國(guó)內(nèi)外的學(xué)者開始將太陽能及

3、地源熱泵構(gòu)建在一起進(jìn)行研究。土耳其搭建了一個(gè)太陽能與地源熱泵聯(lián)合供熱系統(tǒng)，并通過實(shí)驗(yàn)對(duì)系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了分析，該系統(tǒng)的值大約為，效率約為。通過國(guó)內(nèi)外對(duì)太陽能與地源熱泵聯(lián)合運(yùn)行模式的研究發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)的學(xué)者主要側(cè)重于對(duì)聯(lián)合供熱模式的研究，而對(duì)聯(lián)合供熱制冷的模式研究較少。本文針對(duì)這一問題，將太陽能吸收式制冷技術(shù)設(shè)計(jì)在地源熱泵系統(tǒng)中，構(gòu)建出一套新型的太陽能與地源熱泵聯(lián)合供熱制冷系統(tǒng)。太陽能與地源熱泵聯(lián)合運(yùn)行新系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)思路目前，常規(guī)的太陽能與地源熱泵聯(lián)合運(yùn)行系統(tǒng)多設(shè)計(jì)成夏季采用地源熱泵系統(tǒng)制冷，冬季采用太陽能熱泵與地源熱泵聯(lián)合供熱。但是在我國(guó)的南方地區(qū)，建筑物夏季所需冷負(fù)荷要遠(yuǎn)大于冬季所需熱負(fù)荷，

4、而熱泵機(jī)組又往往都是制熱量大于制冷量（通常熱泵機(jī)組的制熱量是制冷量的倍）。因此在機(jī)組選擇時(shí)，如果按夏季冷負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)選擇機(jī)組，會(huì)導(dǎo)致機(jī)組的制熱能力大大超出建筑物的熱負(fù)荷需求。而若按照冬季熱負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)選擇，則會(huì)出現(xiàn)夏季制冷量不夠。因此，可以考慮將太陽能吸收式制冷技術(shù)應(yīng)用在新系統(tǒng)中，2008.No.2月刊夏季冷負(fù)荷不足部分以太陽能吸收式制冷作補(bǔ)充。這樣不僅可以在一定程度上降低地?zé)釗Q熱器的初投資，而且還可以使地?zé)釗Q熱器間歇運(yùn)行，土壤溫度場(chǎng)得到及時(shí)恢復(fù)。近年來太陽能吸收式制冷技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟。在太陽能集熱器方面，平板型集熱器、真空管型集熱器都已在市場(chǎng)上推廣應(yīng)用。在制冷機(jī)方面，適合于太陽能利用的吸收式制冷機(jī)也

5、有了很大發(fā)展，低溫?zé)崴蛢杉?jí)吸收式溴化鋰制冷機(jī)的熱源溫度只需以上。同時(shí)，如以溫度為以上的熱源驅(qū)動(dòng)單效吸收式制冷機(jī)，其系統(tǒng)的值可達(dá)到；而若溫度低于，可用其驅(qū)動(dòng)雙效吸收式制冷機(jī)，則系統(tǒng)的值約為。因此，太陽能吸收式制冷熱泵技術(shù)應(yīng)用在地源熱泵系統(tǒng)中是可行的。作者沿用該思路，設(shè)計(jì)出了一套新型的太陽能與地源熱泵聯(lián)合供熱制冷系統(tǒng)。即夏季采用太陽能吸收式制冷與地源熱泵聯(lián)合運(yùn)行制冷，冬季采用以太陽能為熱源的第一類吸收式熱泵與地源熱泵聯(lián)合供熱。新系統(tǒng)構(gòu)成該新型供熱制冷系統(tǒng)主要由以下系統(tǒng)構(gòu)成：太陽能集熱系統(tǒng)、第一類吸收式熱泵系統(tǒng)、太陽能吸收式制冷系統(tǒng)、地?zé)釗Q熱系統(tǒng)、熱泵機(jī)組系統(tǒng)和室內(nèi)供熱制冷系統(tǒng)。聯(lián)合運(yùn)行原理如圖所

6、示。圖太陽能吸收式制冷熱泵與地源熱泵聯(lián)合運(yùn)行原理圖新系統(tǒng)工作流程分析夏季太陽能吸收式制冷與地源熱泵聯(lián)合運(yùn)行流程在夏季，土壤經(jīng)過冬季的蓄冷，地表淺層的土壤2008.No.2月刊溫度相對(duì)較低。通過輸入少量的高品位電能，就可以將室內(nèi)的低品位熱量“取”出，釋放到地能中去，進(jìn)而使室內(nèi)產(chǎn)生良好的制冷效果。同時(shí)，隨著太陽輻射強(qiáng)度的逐漸增強(qiáng)，大氣溫度不斷升高，建筑物對(duì)冷量的需求也越來越大。這樣我們可以充分利用太陽能輻射強(qiáng)的特性，通過太陽能集熱器將太陽能蓄積起來，作為吸收式制冷系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)熱源。太陽能吸收式制冷與地源熱泵聯(lián)合運(yùn)行流程如圖所示。圖太陽能吸收式制冷與地源熱泵聯(lián)合制冷流程圖在太陽能吸收式制冷系統(tǒng)中，太陽

7、能集熱器將太陽能轉(zhuǎn)化為水的顯熱儲(chǔ)存在熱水箱中。如果太陽能集熱器中的熱水溫度不足以驅(qū)動(dòng)吸收式制冷機(jī)工作時(shí)，啟動(dòng)輔助加熱系統(tǒng)將熱水加熱到一定溫度，使制冷機(jī)工作。在地源熱泵制冷系統(tǒng)中，盤管通過水循環(huán)將室內(nèi)熱量轉(zhuǎn)移到蒸發(fā)器中。在蒸發(fā)器中，熱泵中的制冷劑將熱量吸收傳遞到冷凝器中，然后地?zé)釗Q熱器中的水在冷凝器中跟制冷劑發(fā)生熱交換，最終通過地?zé)釗Q熱器將熱量排放到土壤中，通過三套循環(huán)達(dá)到制冷目的。有實(shí)驗(yàn)證明：當(dāng)?shù)卦礋岜眠B續(xù)運(yùn)行時(shí)，其制冷系數(shù)將隨著制冷天數(shù)的增加而下降，最終在相對(duì)較低的數(shù)值下趨于穩(wěn)定。故夏季優(yōu)先采用太陽能吸收式制冷，這樣可減少地源熱泵的運(yùn)行時(shí)間，使土壤溫度場(chǎng)得到及時(shí)恢復(fù)，進(jìn)而提高熱泵機(jī)組的制冷系

8、數(shù)。冬季第一類吸收式熱泵與地源熱泵聯(lián)合運(yùn)行流程在冬季，若單獨(dú)采用地源熱泵供熱，地?zé)釗Q熱器經(jīng)過長(zhǎng)期的運(yùn)行，土壤溫度場(chǎng)得不到有效恢復(fù)，地溫會(huì)隨之降低，熱泵機(jī)組的制熱系數(shù)會(huì)不斷下降。如果以太陽能為熱源驅(qū)動(dòng)第一類吸收式熱泵系統(tǒng)制熱，在一定程度上就可緩解地?zé)釗Q熱器的壓力，使土壤溫度場(chǎng)得到及時(shí)恢復(fù)。第一類吸收式熱泵與地源熱泵聯(lián)合供熱流程如圖所示。圖第一類吸收式熱泵與地源熱泵聯(lián)合供熱流程圖在以太陽能為熱源的第一類吸收式熱泵系統(tǒng)中，當(dāng)集熱器提供的熱水不足以驅(qū)動(dòng)發(fā)生器時(shí)，啟動(dòng)輔助加熱系統(tǒng)將熱水加熱到一定溫度，使吸收式熱泵工作。在吸收式熱泵系統(tǒng)工作時(shí)，熱媒水依次吸收制冷劑蒸汽放出的吸收熱和冷凝器中產(chǎn)生的冷凝熱，最

9、終通過熱水回路供熱。在地源熱泵供熱系統(tǒng)中，地?zé)岜P管通過水循環(huán)將地?zé)崾占饋?，通過熱泵系統(tǒng)將熱量提升轉(zhuǎn)化為高溫?zé)崴?，供室?nèi)采暖使用。新系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析對(duì)于太陽能吸收式制冷與地源熱泵聯(lián)合運(yùn)行模式，目前國(guó)內(nèi)外相關(guān)的研究較少，但對(duì)各自單獨(dú)運(yùn)行的研究較多。有研究表明：采用數(shù)值模擬方法對(duì)小型太陽能輔助的單效溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)的可行性和經(jīng)濟(jì)性作了系統(tǒng)分析，該小型制冷系統(tǒng)比常規(guī)壓縮式制冷系統(tǒng)節(jié)能。太陽能單效溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)的值約為。雖然其值較低，但太陽能吸收式制冷系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用只是采用輔助熱源和水泵等所消耗的電能，因此節(jié)能效果明顯。地源熱泵系統(tǒng)在全年的使用過程中能效比在之間，也就是說每的熱量輸出，只

10、需要電量，這比空氣熱源泵高出，其運(yùn)行成本僅是中央空調(diào)系統(tǒng)的。因此，太陽能與地源熱泵聯(lián)合制冷可以為用戶節(jié)省電費(fèi)。以太陽能為熱源的第一類吸收式熱泵與地源熱泵聯(lián)合供熱模式，跟常規(guī)的太陽能熱泵與地源熱泵聯(lián)合供熱模式相比，其優(yōu)越性在于熱媒水不僅可以吸收太陽能，而且還可以吸收制冷劑蒸汽放出的吸收熱和冷凝器產(chǎn)生的冷凝熱，即變相地吸收了蒸發(fā)器內(nèi)低溫?zé)崴ǎ┑臒崃?，這樣熱源的來源更加充足。此外，由于地?zé)釗Q熱器的投資約占整個(gè)地源熱泵系統(tǒng)的，故以吸收式熱泵產(chǎn)生的熱源做補(bǔ)充就可大大節(jié)省地?zé)釗Q熱器和機(jī)組的投資。同時(shí)，由于緩解了熱泵機(jī)組的熱負(fù)荷壓力，機(jī)組的蒸發(fā)溫度提高，熱泵壓縮機(jī)的耗電量減少，運(yùn)行費(fèi)用得到進(jìn)一步降低。此外

11、，可充分利用夏天太陽能在制冷和供暖的同時(shí)提供生活熱水，為用戶節(jié)省購(gòu)買空調(diào)和熱水器而增加的初投資，進(jìn)而減少電費(fèi)的支出。因此，太陽能吸收式制冷熱泵與地源熱泵聯(lián)合運(yùn)行具有較高的經(jīng)濟(jì)性。存在的問題（）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，初投資較高。系統(tǒng)性能的可靠性、穩(wěn)定性有待于進(jìn)一步驗(yàn)證。經(jīng)濟(jì)性分析要根據(jù)各地區(qū)的太陽能資源和土壤熱物性條件，以及用戶熱負(fù)荷特點(diǎn)等因素綜合考慮。此外，該系統(tǒng)增加投資的回收年限問題還需要具體的示范工程做進(jìn)一步測(cè)算。（）本設(shè)計(jì)控制策略不同，運(yùn)行效果及經(jīng)濟(jì)性也必然不同。因此，夏季聯(lián)合供冷和單獨(dú)采用地源熱泵供冷兩種方案的優(yōu)劣，必須針對(duì)不同的氣候條件和地質(zhì)條件做出相應(yīng)的比較，找出最佳的控制方案。（）本文將冬季供熱模式設(shè)計(jì)成以太陽能為熱源的第一類吸收式熱泵與地源熱泵聯(lián)合運(yùn)行，雖然第一類吸收式熱泵有一定的優(yōu)越性，但是其供熱系數(shù)較低。故需要進(jìn)一步比較該運(yùn)行模式與太陽能熱泵和地源熱泵聯(lián)合供熱模式的優(yōu)劣。（）太陽能集熱器與埋地?fù)Q熱器的運(yùn)行，其過程是一個(gè)比較復(fù)雜的傳熱、傳質(zhì)動(dòng)態(tài)過程，系統(tǒng)各部件相互耦合使得系統(tǒng)的運(yùn)行效果不僅與集熱器和埋地?fù)Q熱器的效率有關(guān)，而且與熱泵機(jī)組的工作效率、房間的負(fù)荷大小及土壤中的換熱方式有關(guān)。要對(duì)這一復(fù)雜系統(tǒng)的運(yùn)行