太阳能热泵热水器的系统构建

　考虑到直膨式太阳能辅助热泵热水器在城乡各类建筑中的适用性，尤其是方便高层及多层建筑中非顶层住户的安装和使用，系统构建拟采用分体式结构，即将太阳能集热／蒸发器作为室外部分倾斜安装在屋顶之上或垂直挂装在外墙或阳台外壁上，将压缩机、贮热水箱等其余部件则装配为一个整体作为室内机放置在房间内或阳台上，室内、外机之间采用紫铜管加以连接。分体式太阳能热泵热水器的实际安装情况如下图所示。

 

　　为了减少制冷管路的长充，室内机的位置应当尽量靠近太阳能集热/蒸发器，同时还要适当兼顾室内热水设备的位置。制冷管路和热水输送管必须用保温材料包裹好，以避免在制冷剂循环过程和热水输送过程中的热量损失。位于北半球的太阳能集热/蒸发器，正南方是最佳朝向，但南偏东或南偏西10度-15度对集热器的吸热量没有明显影响。

　　下图所示为上海交通大学开发研制的直膨式太阳能辅助热泵热水器样机实物照片。这种太阳能热泵热水器具有以下优点。
　　
　　(1)全天候工作太阳能热泵热水器可一年四季、全天候工作，不受阴雨天或夜晚影响，持续供应40℃～60℃生活热水。
　　
　　(2)节能、环保可节约大量用于低温热水生产的电能和化石燃料，且无燃烧、无排烟、无废弃物，使用无公害的循环工质，可称为绿色环保产品。
　　
　　(3)运行成本低在春、夏、秋季阳光较好时，太阳能热泵热水器的运行费用比常规太阳能热水器要高，但在阴雨天和夜晚，其热效率远高于电辅助加热，因而全年平均下来，常规太阳能热水器的耗能比太阳能热泵热水器还要高出很多。
　　
　　(4)运行安全采用小型全封闭式压缩机，使用安全的家用，无需大的电气连接；水、电完全分离，无漏电危险；无燃烧，不产生废气，兔除“气爆”、“煤气中毒”的隐患。
　　
　　(5)安装方便，寿命长整个系统采用分体式结构，安装方便，且太阳能集热/蒸发器的安装位置几乎不受限制，承压式贮热水箱的配管系统也很简单；制冷管路无腐蚀和冬季“防冻”问题，系统寿命可达10年以上。
　　
　　(6)使用舒适采用立式承压保温水箱和横向散射入水孔，减少了冷、热水掺混，有利于水箱内的温度分层，提高了热水有效利用率且不会出现忽冷、忽热的现象。
　　
　　(7)易于与建筑实现一体化依靠合理的设计，太阳能集热/蒸发器可以与建筑实现一体化的结合，既可丰富建筑外观；又可增强维护结构的保温性能。
　　
　　当然，像任何事物一样，太阳能热泵热水器也_小是十全十美的，其应用也会受到一定的制约。这种太阳能热泵热水器的主要缺点如下。
　　
　　①加热速度慢。与燃气热水器和大功率电热水器相比，太阳能热泵热水器的热水加热速度较慢，但比具有相同集热面积的常规太阳能热水器要快。
　　
　　②加热水温有限制，为了避免压缩机排气温度过高而影响系统性能和使用寿命，所生产的热水温度一般不超过60℃。
　　
　　③使用范围有限制。在冬季十分严寒的北方地区（如东北地区），裸板式太阳能集热/蒸发器的热损失非常大，有效得热量很少，导致压缩机吸气压力极低，甚至不能正常运转。