太陽能作為一種巨大的可再生清潔能源，每大到達地球表面的太陽輻射能為5．57×1018MJ，相當于190萬億噸標準煤，約為目前全世界一次能源消費總量的1．56×10 倍。近30年來，太陽能利用技術在研究開發(fā)、商業(yè)化生產、市場開拓方面都獲得了長足發(fā)展，成為世界快速、穩(wěn)定發(fā)展的新興產業(yè)之一。占民用總電耗50％的家用空調，目前趨向于熱泵系統的研 。從原理上看太陽能熱泵主要包括兩種，一種是把太陽能轉化成電能，作為驅動能源，利用此電能來制冷制熱：一種是以常規(guī)電能為驅動能源，利用太陽能集熱器提高蒸發(fā)器中制冷劑的蒸發(fā)溫度，獲取制熱效果，即太陽能輔助熱泵。
本文主要介紹利用太陽能集熱的熱泵空調器的制熱原理及其與傳統空調器的供熱性能比較。

    1、熱泵空調器工作原理

    用人工的方法將低溫區(qū)的熱量移送到高溫區(qū)， 若轉移熱量是為獲得低于環(huán)境的溫度或滿足 某種化工工藝的低溫需要，此種方法稱為“制冷”；若為將低溫區(qū)無用的熱量移送到高溫區(qū)成為有用的或用途更大的熱量，此種方法稱為“熱泵”。

    對熱泵來說特別重要的是，從熱泵的冷凝器中供給熱水采暖系統的有用熱流量，相對于熱泵所消耗的驅動功率，或一段時間內所消耗功的比值。所取得的有用熱流量和所消耗的驅動功率之比，稱為供熱系數。

    在冬季，室外溫度較低時，室外換熱器經常結霜，傳熱效率大大降低，影響室內供熱效果。目前有許多文獻對此問題進行了分析并提出了一些應對措施，但仍不能從根本上解決結霜問題，并且某些措施實施起來存在不少問題。

    2、太陽能熱泵系統

    隨著能源的日益消耗，未來的建筑物能量系統一定是太陽能普遍應用的復合能量系統。眾所周知，熱泵是一種利用高位能使熱量從低位熱源向高位熱源的裝置。在供熱循環(huán)中，太陽能集熱器收集到的10~20℃的低溫熱能。通過熱泵的作用，可使熱媒溫度提升到3O～5O℃。根據制冷劑是否在集熱器中蒸發(fā)，可分為直接膨脹式和非直接膨脹式。

    2．1 非直接膨脹式太陽能熱泵空調，通過太陽能熱泵冬季供暖實驗研究，測得熱泵機組的平均供熱系數COP為2．71。

    2．2直接膨脹式是將太阡J能集熱器用作熱泵蒸發(fā)器，內充制冷劑，制冷劑吸收太陽能而膨脹。典型的直接膨脹式太陽能熱泵空調由壓縮機、冷凝器、熱力膨脹閥和太陽能集熱器(蒸發(fā)器)組成。

    3、性能系數(COP)分析

    直接膨脹式太陽能熱泵有以下特點：(1)熱性能較好：(2)可省一組熱交換器，成本較低；(3)可避免夜晚熱水逆流和凍結的問題。如采用無玻璃蓋的平板型集熱器，COP值會更高。(4)當集熱器表面溫度降得低于外界空氣溫度時，集熱器仍然可從外界空氣或雨水中吸取熱量，供熱泵使用。此時集熱器同時起外界空氣熱交換器的作用。

    分析在以下假設條件下進行：

    (1)系統處于穩(wěn)定狀態(tài)：

    (2)流體在輸送中能量損失忽略；

    (3)集熱器、換熱器中的流體是飽和狀態(tài)；

    3．1壓縮機

    3．2蒸發(fā)器(太陽能集熱器)

    1)室外空氣溫度低于集熱器的溫度

    2)室外空氣溫度高于集熱器的溫度，集熱器除了吸收太陽輻射熱之外，還能吸收空氣的輻射熱。
   
    3.3冷凝器

    對熱泵來說，冷凝器熱流量比蒸發(fā)器熱流量更重要。冷凝器熱流量是熱泵供給的熱流

    3.4壓縮機的熱損失

    壓縮機通過消耗火用所得到的熱量，并不全部包含在流往冷凝器的工質蒸氣中。通過壓縮機和冷凝器之間的排出管路以及冷凝器表面，熱量還會散失。
   
    3．5與常規(guī)熱泵的比較

    當熱媒水溫度25~61℃時，直接膨脹式太陽能熱泵供熱性能系數可達2．5～3．7，而常規(guī)的熱泵空調一般都處于2～3之間。可見利用太陽能輔助熱泵，COP提高了25％，明顯提高了空調運行經濟性，適合我國太剛能資源豐富的廣大地區(qū)。

    4、太陽能熱泵空調器的發(fā)展前景

    與常規(guī)空調器相比，太陽能熱泵空調器具有明顯的優(yōu)點：1)運行經濟性比常規(guī)空調， 達到節(jié)能目的；2)同一套太陽能熱泵空調系統可以將夏季制冷、冬季采暖和其它季節(jié)提供熱水結合起來，顯著地提高了太陽能系統的利用率和經濟性。

    我們在強調太陽能熱泵空調優(yōu)點的同時，也應看到它目前存在的局限性，因而在推廣應用過程中注意解決這些問題： 由于太陽能密度較低以及晝夜、季節(jié)等氣候因素的影響。因此，要真正用好太陽能熱泵空調器供熱，應研制高效集熱器，提高集熱效果，降低現有真空管集熱器的成本?？梢灶A見，隨著太陽能技術及熱泵技術的不斷提高與開發(fā)，用于采暖的太陽能熱泵空調器必將成為空調領域的發(fā)展趨勢，得到越來越多的關注和應用。