早在20世紀(jì)50年代初，太陽能熱利用的先驅(qū)者Jodan和Therkeld就指出了太陽能熱泵的優(yōu)越性，即可同時(shí)提高太陽能集熱器效率和熱泵系統(tǒng)性能。隨后，日本、美國(guó)、瑞典、澳大利亞等發(fā)達(dá)國(guó)家紛紛投入了大量的人力、物力對(duì)太陽能熱泵進(jìn)行深入的研究與開發(fā)，在各地實(shí)施了多項(xiàng)太陽能熱泵示范工程，例如賓館、住宅、學(xué)校、醫(yī)院、圖書館以及游泳館等，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)效益。在能源和環(huán)境問題日益嚴(yán)峻的今天，太陽能熱泵因其具有顯著的節(jié)能性和環(huán)境友好性，得到了越來越廣泛的關(guān)注。近年來，土耳其、印度尼西亞等發(fā)展中國(guó)家也對(duì)太陽能熱泵進(jìn)行了大量的研究[5][6]。在產(chǎn)業(yè)化發(fā)展方面，美國(guó)的SolarKing系列太陽能熱泵供熱設(shè)備以及澳大利亞的Quantum系列太陽能熱泵熱水器等就是比較典型的產(chǎn)品范例。

    我國(guó)對(duì)太陽能熱泵的研究起步較晚，有關(guān)文獻(xiàn)和報(bào)道均在十幾年內(nèi)。天津大學(xué)、東南大學(xué)、青島建筑工程學(xué)院、上海交通大學(xué)等先后對(duì)太陽能熱泵進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)及理論研究，取得了一定的成果。天津大學(xué)對(duì)串聯(lián)式太陽能熱泵供熱水系統(tǒng)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)研究和理論分析表明，該系統(tǒng)可以一年四季可*運(yùn)行，向用戶提供50℃生活熱水，COP達(dá)到2.64～2.85（冬天），2.61～3.5（夏天）[7]。青島建筑工程學(xué)院對(duì)串聯(lián)式太陽能熱泵供暖系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，該系統(tǒng)具有多功能調(diào)節(jié)能力，冬季熱泵供暖時(shí)熱泵機(jī)組工作穩(wěn)定，COP平均值達(dá)到2.71，具有明顯的節(jié)能效果[8]。上海交通大學(xué)對(duì)直膨式太陽能熱泵熱水器進(jìn)行了試驗(yàn)研究，該熱水器可全天候提供45～50℃生活熱水150L，每天耗電量約為1kW·h（夏）～2kW·h（冬），其分體式結(jié)構(gòu)尤其適合于高層或多層建筑，此外，這種熱水器在陰雨天可以照常工作，其工作形式轉(zhuǎn)變?yōu)榭諝庠礋岜肹9]。

    4太陽能熱泵與建筑結(jié)合的應(yīng)用

    近年來，隨著太陽能事業(yè)的發(fā)展和建筑節(jié)能的要求，隨著城市的發(fā)展和人民生活水平的提高，“太陽能與建筑一體化”和“全天候供熱”已成為我國(guó)太陽能熱利用的重要議題。“太陽能與建筑一體化”就是把太陽能產(chǎn)品作為建筑部件安裝，使其有機(jī)結(jié)合起來，符合建筑美學(xué)要求，并盡可能地利用太陽能等新能源和可再生能源替代常規(guī)能源以減少建筑能耗對(duì)常規(guī)能源的依賴，降低建筑能耗占我國(guó)總能耗的比例，并提高常規(guī)能源利用率。由于太陽能熱泵具有集熱效率高、供熱性能系數(shù)高、形式多樣、布置靈活、一機(jī)多用、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，能較好地滿足“太陽能與建筑一體化”的要求。由于太陽能具有低密度、間歇性和不穩(wěn)定性等缺點(diǎn)，常規(guī)的太陽能供熱系統(tǒng)很難滿足“全天候”的要求，為滿足“全天候”的要求，常規(guī)方法是采用電加熱或燃?xì)饧訜釣檩o助熱源，但容易引發(fā)安全問題，且消耗了大量?jī)?yōu)質(zhì)能源，而采用太陽能供熱系統(tǒng)就能較好地解決“全天候”的問題。目前，我國(guó)太陽能熱泵主要應(yīng)在公共建筑物上，例如，北京奧運(yùn)村和奧運(yùn)場(chǎng)館的生活熱水和加熱的能量都采用太陽能熱泵供熱系統(tǒng)。

    5太陽能熱泵技術(shù)存在的問題

    我國(guó)太陽能熱泵的發(fā)展和應(yīng)用還存在著一些問題：

    1)投資經(jīng)濟(jì)性。能源結(jié)構(gòu)和燃料價(jià)格直接影響太陽能熱泵的經(jīng)濟(jì)性，例如，我國(guó)西部地區(qū)以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)以及較低的燃料價(jià)格必將影響太陽能熱泵的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)，太陽能熱泵系統(tǒng)初投資偏高也是影響其經(jīng)濟(jì)性的重要因素之一。2)性能可*性。各種類型的太陽能熱泵性能有待提高，要使部件之間的匹配關(guān)系達(dá)到投資運(yùn)行最佳效益，要將系統(tǒng)設(shè)計(jì)與建筑設(shè)計(jì)結(jié)合起來，既要考慮系統(tǒng)性能又要考慮建筑美觀，要實(shí)行智能化控制，這需要各個(gè)專業(yè)、各個(gè)領(lǐng)域的人共同努力、相互配合。

    3)公眾對(duì)這一技術(shù)缺乏足夠的了解和認(rèn)識(shí)。目前，在我國(guó)制約太陽能熱泵應(yīng)用的主要障礙是系統(tǒng)初投資較高以及政府、建筑設(shè)計(jì)人員和公眾對(duì)這一技術(shù)缺乏足夠的了解和認(rèn)識(shí)。通過政府部門、科研機(jī)構(gòu)和工程技術(shù)人員的共同努力，借鑒國(guó)外的成功經(jīng)驗(yàn)，我國(guó)太陽能熱泵將得到較快的推廣和發(fā)展。

    6結(jié)束語

    太陽能是地球上一切能的主要來源，是無窮無盡無公害的潔凈能源，也是21世紀(jì)人類最有希望的能源。我國(guó)地域遼闊，年日照時(shí)間大于2000h的地區(qū)約占全國(guó)國(guó)土面積的2/3，處于利用太陽能較有利的區(qū)域內(nèi)。太陽能熱泵技術(shù)是太陽能熱利用技術(shù)和熱泵技術(shù)有機(jī)的結(jié)合，具有集熱效率高、供熱性能系數(shù)高、形式多樣、布置靈活、一機(jī)多用、應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，能較好地解決“太陽能與建筑一體化”和“全天候”的問題。太陽能熱泵技術(shù)將在太陽能利用中占有重要地位，有著廣闊的發(fā)展前景。