低碳技术 太阳能热泵供热技术

摘要：太阳能供热有很多种形式，太阳能热泵供热技术效率高、调节灵活，具有较高的推广价值，在分布式供热领域应用前景良好。

作为一种零碳能源，太阳能广泛应用于发电和供热领域。利用太阳能供热的方式有很多种，大型供热系统包括跨季节储热、光热热电联产等，小型供热系统包括太阳能集热器、光伏空气源热泵、太阳能热泵等。

小型太阳能供热系统应用灵活，在农村供热、分布式供热等场景应用前景广泛，是降低供热碳排放的重要手段。几种小型太阳能供热方式各有优缺点。

太阳能集热器的热效率可达80%左右，随着集热温度的升高而降低。这种方式只能产热，非采暖季的热量浪费了，全年能量利用率较低。

光伏空气源热泵以光伏发电作为驱动，回收空气的热量。这种技术可以全年发电，冬季还可以用电驱动空气源热泵供暖。但是，冬季空气温度较低，热泵效率低，耗电量大。

太阳能热泵集合了上述两种技术的优点，全年高效运行、冬季供暖效率高，是一种合理的零碳分布式供热技术。该技术系统流程如下图所示：

太阳能热泵的特点之一是PVT组件的使用。PVT将太阳能发电和取热结合在一起，同时产生电能和热量，解决了光伏板和集热器抢场地的问题。

在太阳能热泵系统中，PVT产热部件作为热泵蒸发器，制冷剂在内部蒸发，吸收光伏板聚集的热量，降低光伏温度，提高发电效率；制冷剂蒸汽经压缩机加压后，在冷凝器内放热，加热外部热网水；冷凝后的液态制冷剂经节流阀降压后进入太阳能蒸发器，继续下一轮的循环。

太阳能PVT发出的电经过储电装置和逆变器后，用于驱动压缩机。

冷凝器产生的热水进入热网水系统，可以用于供暖，也可以储存在蓄热罐中。

太阳能热泵在有限的空间内，将太阳能发电、产热的功能集成起来，具有很多优势：

第一，冬季供暖时，光伏板的聚热温度明显高于空气温度，热泵的升温难度大幅度下降，热泵造价降低、能效提升、耗电量减少。

第二，利用热泵大幅度降低光伏板的温度，提高了发电效率；较低的太阳能板温度，也提高了聚热的效率。太阳能总利用率（发电＋产热）高于太阳能集热器的效率。

第三，非采暖季，光伏发电照常运行，与常规太阳能发电效率相同，还可以配合生活热水供应，提高整体效率和经济性。

第四，该系统的扩展性很强，还可以根据热电匹配情况，配合储能、外接电网等措施，开发余电上网、空气源/水源热量利用、谷电供热等功能，进一步提高经济效益。

该系统配置了储电、储热装置，解决了太阳能和供热之间的时间不平衡问题，实现了连续稳定供热。

综合来看，该技术完全以太阳能为能源实现了零碳供热。设备易于小型化，布置和使用灵活，在农村供热和分布式供热中应用前景广泛。目前，太阳能热泵已经成功应用，使用效果良好。