元山家電文章介紹-傳統太陽能熱泵熱水系統之缺失

「太陽能熱泵熱水器」早在二十年前便有人進行研究。主要用太陽能集熱器來吸收太陽能,再經熱泵的作用,來製熱水。為了將太陽能集熱系統和熱泵系統適當結合,在系統設計上,有許多不同的方式。有使用熱交換器間接吸收太陽能[4-8],也有採用直膨式設計[9-19],亦即讓冷媒直接膨脹到太陽能集熱器內蒸發吸熱(稱做「太陽能集熱/蒸發器」),如下圖。元山家電

前人的研究指出,採直膨式太陽能熱泵熱水器有下列好處:(1)熱性能較優,(2)節省一組熱交換器,成本較低,(3)可避免夜晚熱水逆流和凍結的問題。有些研究使用無玻璃面蓋太陽能集熱器,實驗証明COP值甚高。直膨式太陽能熱泵熱水器卻有一個問題,那就是因為太陽輻射以及大氣溫度的變化劇烈,壓縮機較難承受。當吸熱量不足,致蒸發溫度過低時,通過壓縮機的冷媒循環量減少,不足以冷卻壓縮機馬達線圈,會使壓縮機過熱;當吸熱量過大(天晴時),蒸發溫度升高,壓縮機的負載又太大,也會使壓縮機經常處於高溫運轉。在冬季運轉遇陰天時(氣溫低),在水溫尚低時,蒸發器還有結霜之虞。亦即壓縮機冷凍能力和蒸發器吸熱能力必須要互相匹配,否則便降低了系統效率及壓縮機壽命。這便是太陽能熱泵熱水器一直沒有商品化的原因之一。也就是說,太陽能熱泵熱水器係在變化多端的太陽輻射與氣候狀態下操作,運轉條件遠比一般冷氣機還嚴苛,必須藉由創新設計與電子控制技術才能突破。另一方面,以前的太陽能熱泵熱水器設計,體積龐大系統複雜,成本高,安裝不易,也是造成無法商業化的原因。元山家電   

  有鑑於傳統太陽能熱泵熱水系統之缺失,主持人(黃秉鈞)提出了整體式太陽能熱泵熱水器之創新概念,它係結合傳統太陽能熱水器與輔助加熱器於一體的太陽能熱水器,因此其應用範圍得以擴大,甚至可使用於公寓之底層住宅。元山家電

為驗證可行性,台大研究群設計製了一台採整體式設計的原型機(第一代芻型機)。此台太陽能熱泵熱水器的集熱蒸發器則設計成直膨、無面蓋式,並設置於熱水器外殼上,以形成一體,規格如下:

  • 壓縮機: R134a (入力: 150W, 110V AC)

  • 儲水槽: 100公升

  • 集熱蒸發器:銅板-銅管

  • 熱虹吸管: 雙套管

  • 蒸發器尺寸: 頂部50cm×74cm, 正面50cm×120cm, 兩側50cm×60cm

 

文章出處 http://140.112.14.7/~nec/ch/ch_e_01_1_1_2.htm

 

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