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摘要：近年来，一些地区在游泳池、宾馆、浴室、低温取暖等方面采用太阳能（水）源热泵热水供应系统，24小时提供连续供应热水，水源热泵是一种利用可再生能源的节能技术，利用太阳能集热系统提供的热源温度较高的特性，使得熱泵机组运行更可靠、稳定，系统更高效、经济。
关键词：太阳能集热;热泵技术;节能
一、热泵热水机组原理及构成
热泵热水机组遵循能量守恒定律和热力学第二定律。根据逆卡诺循环原理，机组主要由太阳能板、蒸发器、压缩机、冷凝器、和节流装置等组成，通过让太阳能板吸取太阳能热量加热传热工质，被加热到一定温度的传热工质通过循环泵与蒸发器内的冷媒换热，变成低温传热工质。而冷媒吸热不断完成蒸发（吸收热量）→压缩→冷凝（放出热量）→节流→再蒸发的热力循环过程，采用电能驱动压缩机做功，通过传热工质从太阳、空气、水源或土壤的低品位热源中吸收热量，并把热量提升到可利用的高品位热源，然后用高品位热能交换到我们所需要的的热水供应系统中。
二、热泵热水供应系统运行模式
利用新型平板太阳能集热器对太阳辐射能集热，直接加热作为载热的防冻介质，然后通过水泵输送携带了热能的介质，通过换热器间接地加热集热水箱和供热水箱中的水，然后通过水泵输送集热水箱中的热水，给水源热泵的蒸发端提供可再生的热源，然后通过热泵提升温度品位后与供热水箱中的水换热，以加热供热水箱中的水，是一种组合节能方案，综合利用了太阳能集热技术和热泵技术的节能优势，即提高了集热器的集热效率，且太阳能集热器提供的热源温度较高，因此热泵的能效比很高（COP4.0以上）。
三、循环加热方式
1.当太阳能板内的传热工质温度t1高于低温冻水复位温度H3（设定），且水箱内水温E≤设定温度-压缩机重启温度偏差时，P4循环泵及P3循环泵开启，压缩机开启，水箱中的水通过P4循环泵不断被循环加热，直至水箱水温达到设定温度。
2.在机组进行循环加热时，如太阳能板内的传热工质温度t1低于低于低温冻水保护温度（设定为0℃-40℃），P3循环泵和压缩机停止运转;直至太阳能板内的传热工质温度高于低温冻水复位温度H3（设定为0℃-40℃），P3循环泵和压缩机方可运行。
3.在机组进行循环加热时，当太阳能板内的传热工质温度高于高温冻水保护温度H2（设定为0℃-99℃），P3循环泵和压缩机停止运转;直至太阳能板内的传热工质温度低于高温冻水复位温度H1（设定为0℃-99℃），P3循环泵和压缩机方可运行。
四、补水方式
1.当低水位开关处于断开时，打开补水阀补水，P4循环泵及P3循环泵关、压缩机关。
2.当低水位开关闭合后，P4循环泵及P3循环泵开、压缩机开，循环加热。同时补水阀根据设定的补水温度L7进行补水设定;水箱温度≥L7时，补水阀进行补水至中水位闭合;水箱温度≤L7-5度时，补水阀关，机组循环加热至水箱温度≥L7。
3.当高水位吸合，停止补水。直至水箱中的水用至中水位断开，才进行补水。
4.在参数中将补水温度L7设为20℃，补水阀不管水箱中的水温，直接补水至最高水位。
五、控制方式
1.集热泵P1的控制。当（t1-t4）﹥太阳能温差上限启动P1，（t1-t4）﹤太阳能温差下限停止P1;但当媒质箱液位传感器故障或媒质箱液位小于媒质液位下限以及t1、t4任一故障时，则P1停止。
2.换热泵P2控制。在P1启动时启动，t3﹤防冻温度下限启动，t3﹥防冻温度上限停止，但当t4﹤热泵加热温度低温下限或t3、t4任一故障时，则p2泵停止（集热水箱液位传感器故障或集热水箱液位﹤保护液位下限的条件下起作用）。
4.过渡补水泵控制
⑴定温补水。当t4﹥集热箱定温补水上限启动，t4﹤集热箱定温补水下限停止。
⑵恒温水箱（过渡）补水。当供热水箱液位﹤时间段设定水位（含22：00-6：00保持水位），供热水箱液位﹥时间段设定水位（含保持水位）﹢回差时停止。但此控制，须满足以下任一条件：①如冷水温度无故障，t4﹥冷水温度;②如冷水温度故障，t4﹥11℃;③如自来水压力无故障，自来水压力﹤冷水压力下限;④如自来水压力故障，t5﹤供热水箱温度设定的下限（恒温设定温度）
⑶供热水箱（过渡）补水。供水水箱液位﹤保护水位下限时启动，大于保护水位上限停止，此控制需满足以下任一条件：①如冷水温度无故障，t4﹥冷水温度;②如冷水温度故障，t4﹥11℃;③如自来水压力无故障，自来水压力﹤冷水压力下限;④如自来水压力故障。
⑷热泵水源高温调温。当t4﹥热泵启动高温上限时启动，t4﹤热泵启动高温下限时停止。此控制需满足以下任一条件：①集热水箱液位或t4故障;②供热水箱液位或t4故障;③集热水箱液位﹤保护水位下限;④供热水箱液位﹥水箱水位上限;⑤t5﹥高温上限。
5.水源热泵加热。当t5﹤电加热温度下限启动，t5﹥电加热温度上限停止。此控制受以下任一条件限制：集热水箱液位或供热水箱液位故障;集热水箱液位或供热水箱液位﹤保护水位下限;t4或t5故障;t4﹤热泵启动低温下限或t4﹥热泵启动高温上限。
6.供热水回水阀循环控制。在供热水泵阀启动中，回水温度﹤回水温度下限启动，回水温度﹥回水温度上限停止。此控制受回水温度故障限制。
六、运行费分析
此系统每三年须更换一次乙二醇类（超低温-35°C）防冻液3.5吨左右，费用为19620元;每年分摊6540元/年，系统每年加硅磷晶防垢凝固剂，所需费用6900元/年，电加热器（9KW，AC380V）每更换年一次，6000元/年，日常维护人工费用30000元/年。年运行维护费用合计49440元。水源热泵热水系统运行能耗由主机电耗18.2 KW*4小时=74.4 KW.h/天和辅机能耗147KW.h/天。每天平均能耗221KW.h/天。每年工作时间按180天计算，则每年耗电量为180天×221 KW.h/天=39780度，每度电按0.6元/度计算，每年电费为：55250×0.6=23868元。每年运行费用合计23868+49440=73308元。
结束语：在冬季漫长，夏季短促的地区，使用太阳能集热和水源热泵技术供应热水，尽管能够利用太阳能和热泵技术节能量大，但也存在较高的运行费用，在运行维护过程中，需要用清洗液对蒸发器和冷凝器进行每年一次的定期清洗，也要防止系统管道和阀门部位发生的冻结问题。
作者简介：张汉考、1966年8月、男、汉族、内蒙古兴和县、本科、高级工程师、供热与空气调节应用。
内蒙古自治区机关事务管理局第三后勤中心 内蒙古自治区 呼和浩特市 010055
关键词：太阳能集热;热泵技术;节能
一、热泵热水机组原理及构成
热泵热水机组遵循能量守恒定律和热力学第二定律。根据逆卡诺循环原理，机组主要由太阳能板、蒸发器、压缩机、冷凝器、和节流装置等组成，通过让太阳能板吸取太阳能热量加热传热工质，被加热到一定温度的传热工质通过循环泵与蒸发器内的冷媒换热，变成低温传热工质。而冷媒吸热不断完成蒸发（吸收热量）→压缩→冷凝（放出热量）→节流→再蒸发的热力循环过程，采用电能驱动压缩机做功，通过传热工质从太阳、空气、水源或土壤的低品位热源中吸收热量，并把热量提升到可利用的高品位热源，然后用高品位热能交换到我们所需要的的热水供应系统中。
二、热泵热水供应系统运行模式
利用新型平板太阳能集热器对太阳辐射能集热，直接加热作为载热的防冻介质，然后通过水泵输送携带了热能的介质，通过换热器间接地加热集热水箱和供热水箱中的水，然后通过水泵输送集热水箱中的热水，给水源热泵的蒸发端提供可再生的热源，然后通过热泵提升温度品位后与供热水箱中的水换热，以加热供热水箱中的水，是一种组合节能方案，综合利用了太阳能集热技术和热泵技术的节能优势，即提高了集热器的集热效率，且太阳能集热器提供的热源温度较高，因此热泵的能效比很高（COP4.0以上）。
三、循环加热方式
1.当太阳能板内的传热工质温度t1高于低温冻水复位温度H3（设定），且水箱内水温E≤设定温度-压缩机重启温度偏差时，P4循环泵及P3循环泵开启，压缩机开启，水箱中的水通过P4循环泵不断被循环加热，直至水箱水温达到设定温度。
2.在机组进行循环加热时，如太阳能板内的传热工质温度t1低于低于低温冻水保护温度（设定为0℃-40℃），P3循环泵和压缩机停止运转;直至太阳能板内的传热工质温度高于低温冻水复位温度H3（设定为0℃-40℃），P3循环泵和压缩机方可运行。
3.在机组进行循环加热时，当太阳能板内的传热工质温度高于高温冻水保护温度H2（设定为0℃-99℃），P3循环泵和压缩机停止运转;直至太阳能板内的传热工质温度低于高温冻水复位温度H1（设定为0℃-99℃），P3循环泵和压缩机方可运行。
四、补水方式
1.当低水位开关处于断开时，打开补水阀补水，P4循环泵及P3循环泵关、压缩机关。
2.当低水位开关闭合后，P4循环泵及P3循环泵开、压缩机开，循环加热。同时补水阀根据设定的补水温度L7进行补水设定;水箱温度≥L7时，补水阀进行补水至中水位闭合;水箱温度≤L7-5度时，补水阀关，机组循环加热至水箱温度≥L7。
3.当高水位吸合，停止补水。直至水箱中的水用至中水位断开，才进行补水。
4.在参数中将补水温度L7设为20℃，补水阀不管水箱中的水温，直接补水至最高水位。
五、控制方式
1.集热泵P1的控制。当（t1-t4）﹥太阳能温差上限启动P1，（t1-t4）﹤太阳能温差下限停止P1;但当媒质箱液位传感器故障或媒质箱液位小于媒质液位下限以及t1、t4任一故障时，则P1停止。
2.换热泵P2控制。在P1启动时启动，t3﹤防冻温度下限启动，t3﹥防冻温度上限停止，但当t4﹤热泵加热温度低温下限或t3、t4任一故障时，则p2泵停止（集热水箱液位传感器故障或集热水箱液位﹤保护液位下限的条件下起作用）。
4.过渡补水泵控制
⑴定温补水。当t4﹥集热箱定温补水上限启动，t4﹤集热箱定温补水下限停止。
⑵恒温水箱（过渡）补水。当供热水箱液位﹤时间段设定水位（含22：00-6：00保持水位），供热水箱液位﹥时间段设定水位（含保持水位）﹢回差时停止。但此控制，须满足以下任一条件：①如冷水温度无故障，t4﹥冷水温度;②如冷水温度故障，t4﹥11℃;③如自来水压力无故障，自来水压力﹤冷水压力下限;④如自来水压力故障，t5﹤供热水箱温度设定的下限（恒温设定温度）
⑶供热水箱（过渡）补水。供水水箱液位﹤保护水位下限时启动，大于保护水位上限停止，此控制需满足以下任一条件：①如冷水温度无故障，t4﹥冷水温度;②如冷水温度故障，t4﹥11℃;③如自来水压力无故障，自来水压力﹤冷水压力下限;④如自来水压力故障。
⑷热泵水源高温调温。当t4﹥热泵启动高温上限时启动，t4﹤热泵启动高温下限时停止。此控制需满足以下任一条件：①集热水箱液位或t4故障;②供热水箱液位或t4故障;③集热水箱液位﹤保护水位下限;④供热水箱液位﹥水箱水位上限;⑤t5﹥高温上限。
5.水源热泵加热。当t5﹤电加热温度下限启动，t5﹥电加热温度上限停止。此控制受以下任一条件限制：集热水箱液位或供热水箱液位故障;集热水箱液位或供热水箱液位﹤保护水位下限;t4或t5故障;t4﹤热泵启动低温下限或t4﹥热泵启动高温上限。
6.供热水回水阀循环控制。在供热水泵阀启动中，回水温度﹤回水温度下限启动，回水温度﹥回水温度上限停止。此控制受回水温度故障限制。
六、运行费分析
此系统每三年须更换一次乙二醇类（超低温-35°C）防冻液3.5吨左右，费用为19620元;每年分摊6540元/年，系统每年加硅磷晶防垢凝固剂，所需费用6900元/年，电加热器（9KW，AC380V）每更换年一次，6000元/年，日常维护人工费用30000元/年。年运行维护费用合计49440元。水源热泵热水系统运行能耗由主机电耗18.2 KW*4小时=74.4 KW.h/天和辅机能耗147KW.h/天。每天平均能耗221KW.h/天。每年工作时间按180天计算，则每年耗电量为180天×221 KW.h/天=39780度，每度电按0.6元/度计算，每年电费为：55250×0.6=23868元。每年运行费用合计23868+49440=73308元。
结束语：在冬季漫长，夏季短促的地区，使用太阳能集热和水源热泵技术供应热水，尽管能够利用太阳能和热泵技术节能量大，但也存在较高的运行费用，在运行维护过程中，需要用清洗液对蒸发器和冷凝器进行每年一次的定期清洗，也要防止系统管道和阀门部位发生的冻结问题。
作者简介：张汉考、1966年8月、男、汉族、内蒙古兴和县、本科、高级工程师、供热与空气调节应用。
内蒙古自治区机关事务管理局第三后勤中心 内蒙古自治区 呼和浩特市 010055