熱水工程中太陽能+空氣能雙能源與單能源的對比分析
從原理上講，“熱泵”算是“空調”家族的一員——熱泵與空調二者原理相通，結構相近，部件相似，很多大型熱泵生產企業都有生產制冷產品的歷史背景；但從用途上看，“熱泵”卻是太陽能的親密戰友——同樣的用途，同樣節能，所以太陽能企業也努力朝熱泵靠攏，希望憑借熱泵良好的市場表現迎來企業第二春。
太陽能企業做熱泵工程，很大的特點就是將太陽能和熱泵綜合利用，用熱泵取代鍋爐或電熱系統作為輔助加熱手段，有太陽時用太陽能制取熱水，沒太陽或太陽不夠時就用熱泵加熱。理論上來講，和單純使用太陽能制取熱水相比，有了熱泵的輔助，運行成本大幅度降低，但也有人對太陽能加熱泵系統的可行性提出質疑，主要問題包括下面兩個方面：
疑問一
冬季是太陽能需要補熱的季節，但冬季也是熱泵效率較低的季節，兩者其實都是利用太陽的能量，將兩者結合在一起是否有價值？
其實，當真空管取代集熱板成為太陽能熱水器收集太陽能的部件之后，“冬季是太陽能需要補熱的季節”已經成為了歷史。真空管利用真空隔熱的原理，能夠充分利用太陽光輻射的能量，而將環境溫度的影響降低。在華南地區，冬季的雨水很少，且陽光輻射強度依然較大，所以真正太陽能需要補熱的不是冬季，反而是春末夏初時，悶熱潮濕的梅雨時節。而這種悶熱潮濕的時節由于溫度較高，正是空氣源熱泵大顯身手的時候。
疑問二
太陽能和熱泵技術屬于兩個截然不同的技術領域，兩者沒有共通點。太陽能和熱泵都是節能產品，單用其一已經能夠達到節能的效果，二者結合會大量增加投資成本，是否合算？
那太陽能+熱泵系統到底省不省錢？能夠省多少錢？這應該是大家關心的問題。我們用下面一個工程案例的具體情況予以說明。
案例
以下是某酒店的太陽能熱泵工程情況：
某酒店有房間120套，按照每套房間每日熱水使用量100升計算，酒店每日需要保證12T熱水的供應。
采用傳統方式，用鍋爐燒制的話，1噸水升溫40°C大概需要消耗按照柴油6kg，按照柴油價格4.7元/ kg計算，每頓熱水升溫40°C所需要費用為：
6kg×4.7元/ kg=28.2元
每日12噸熱水，所需費用為：28.2元/噸×12噸/天=338.4元/天
每年按照365天計算，制取熱水所需費用為338.4元/天×365天=123516元
根據實際情況，賓館采用了太陽能加熱泵熱水系統，利用兩者結合，以下是工程的報價情況：（價格僅供參考）
由于工程選用了質量較好的熱水機組，所以工程報價相對較高，從上面我們可以看到，除去洗水盆、水龍頭、花灑等酒店洗浴用品，工程造價主要由三部分組成：
第一、太陽能熱水系統，包括太陽能熱水系統費用
其中包括：聯集管（27200.00）、全玻璃真空集熱管（38000.00）、聯集器槽鋼基礎（8100.00）、集熱器支撐框（7600.00）、加壓帶回水熱循環水泵（3600.00）。
共計：27200+38000+8100+7600+3600=84500（元）
第二、空氣源熱泵熱水系統
包括：空氣能熱泵（65000.00）。
第三、熱水系統所需材質
包括：水箱基礎（4950.00）、保溫水箱（30000.00）、智能控制系統（4500.00）、國標電線+管道（1200.00）、循環水泵（3600.00）、循環管（鍍鋅管）（3040.00）
共計：4950+30000+4500+1200+3600+3040=47240（元）
情況一：單用太陽能系統
如果單用太陽能熱水系統，所需費用為：84500+47240=131740（元）
在晴天，利用太陽能熱水無需花費其他費用，但在陰雨季節，卻需要開啟電熱系統輔助加熱。在廣東地區，每年陰雨天氣大概為100天左右，即有大約100天左右的時間需要開啟電輔系統。
運行費用：
利用電能將1噸水溫度升高40°C大概需要消耗50度電，按照目前電力價格0.7元/度計算，所需費用為：50×0.7=35元
每日12噸水即需要費用35×12=420元
一年工作工作100天，所需費用為42000元，比鍋爐制取熱水節省費用123516-42000=81516元
131740÷81516≈1.62，即單純采用太陽能系統的話，大概一年零七個月的時間便可以收回成本。以使用壽命12年計算，進行太陽能熱水改造可帶來的效益為：
81516×12-131740=846452元。
情況二：單用熱泵熱水機
如果單純采用熱泵熱水機制取生活熱水，所需要的費用為65000+47240=112240元
運行費用：
和太陽能相比，熱泵受氣候的影響相對較小，無論陰晴都可以用。使用熱泵熱水機制取生活熱水，將水溫升高40°C大約需要消耗12度電，按照電力價格0.7元/度計算，所需費用為：12×0.7=8.4元
每日12噸水即需要費用8.4×12=100.8元
一年工作工作365天，所需費用為365×100.8=36792元，比鍋爐制取熱水節省費用123516-36792=86724元
112240÷86724≈1.30，即如果單純采用熱泵的話，大概需要一年零三個月的時間便可以收回成本。更多資訊請搜索微信公眾號：李曉鋒，以使用壽命12年計算，進行熱泵熱水系統改造可帶來的效益為
86724×12-112240=928448元
情況三 太陽能+熱泵熱水機
日照充足的時候用太陽能，日照不足的使用使用熱泵輔助加熱，兩套系統相結合，所需要的工程費用為84500+65000+47240=196740元
運行費用：
一年中，熱泵的運行天數按照100天計算，制取熱水所需費用為100×100.8=10080元，和鍋爐制取熱水相比，節省費用為：123516-10080=113436元
196740÷113436≈1.74，即大概一年零九個月的時間可以收回成本，按照使用壽命12年計算，進行熱本熱水系統改造可帶來的效益為：
113436×12-196740=1164492元
熱泵/太陽能單用/混用投資效益比較圖
太陽能+熱泵系統存在的不足
利用太陽能+熱泵制取熱水，雖然在初期投入比較大，資金回收周期有所加長，但確實是三種節能系統中較節能的一種，從長遠考慮，太陽能+熱泵制取熱水，也是其中更經濟的。但是要注意的是，太陽能加熱泵，在增加了工程復雜程度的同時，不但增加了工程費用，也帶來了其他一些不穩定因素，所以，在實際項目應用中，應根據實際需要配置，其系統的不足具體有三個方面：
第一、機組的穩定性問題。
熱泵的穩定性和鍋爐、電熱產品相比，由于產品品質及安裝工藝的要求，穩定性還有一定距離，所以在施工設計中，需要根據具體環境因素做好調查考量工作，業界也一直有三分產品七分安裝的說法。
第二、熱水時間不確定，何時啟用存疑慮。
和電輔加熱、鍋爐加熱相比，熱泵對定量熱水的加熱時間要長很多，而且由于環境溫度不同，熱泵的加熱時間并不是一個固定值。如果單獨使用熱泵，這些問題都無所謂，但作為太陽能熱水器的輔助加熱手段，問題的嚴重性就凸顯出來。
客戶對熱水的需求，無論是酒店還是宿舍，一般都集中在固定時間段（晚上6點~12點），所以需要在晚上6點之前制取足量熱水供應。在太陽光照強度不夠的情況下，如果熱泵輔助開啟時間太短，制取的熱水溫度不夠，而如果熱泵輔助加熱時間太長，又會造成不必要的浪費。由于很難預測熱泵的開啟和使用時間，這對系統的正常使用帶來了一定的困難。
第三、適用范圍受到限制。
在高維度地區，由于冬季太陽直射時，光線斜射角度偏低，使得太陽光照射強度減弱，進而使得太陽能工作效率降低，需要采取輔熱系統進行加熱。而高緯度地區冬季溫度普遍偏低，月平均氣溫常在攝氏零度以下，這種氣候下空氣源熱泵的工作效率也會大大降低。所以，“太陽能+空氣源熱泵”熱水系統在北方的應用也受到一定的限制。
針對這種情況，目前在北方地區有這樣一種“太陽能、空氣能雙熱源中央熱水系統”系統形式：以太陽能作為主要的加熱方式，當太陽能產生的熱量不足時，將太陽能制取的熱水作為熱泵熱源，利用熱泵進行熱水加熱。這是一種較為新穎的熱水方式，但由于缺乏資料，在這里只對這種“太陽能+熱泵”的熱水系統進行介紹，暫時不做分析，歡迎各位大神加本人微信提供相關資料及數據，謝謝！
總結
綜上所述，“太陽能+熱泵”熱水系統作為一種新興的熱水系統，既是一種大膽的更新，也是一個探索的過程。從長遠的角度來看，以“太陽能+熱泵”相節能的熱水模式在為我們提供一種節能新思路的同時，也為我們提出了許多新的技術難題，比如如何加強系統穩定性，如何確定熱水時間等等。新的思路是科技發展不可或缺的重要元素，熱泵技術的進步除了要取得更準確的數據、更精密的設備、更先進的生產方式之外，在使用方法上的更新也是值得我們重視的。“太陽能+熱泵”熱水系統本身也許還有諸多不足之處，但隨著這項技術的不斷完善，一定會成為將來“熱泵”產品的使用添加一些新的血液。
- 上一篇：【華源科技】不同以往采暖熱源，空氣能熱泵采暖的優勢分析 2015/12/25
- 下一篇：【華源科技】空氣能（源）熱泵+壁掛爐三聯供系統概述 2015/12/16
