一、引言

随着人们生活水平的不断提高，人们对于生活质量的要求也越来越高，热水器是一种常见的家用电器，给人们生活提供便利。目前热水器的种类较多，太阳能热水器、燃气热水器、电加热热水器、空气源热泵热水器，其中空气源热泵热水器和太阳能热水器因其良好的节能性和性价比逐渐受到人们的青睐。空气源热水器是一种主动获取能量的设备，不受天气变化和季节性影响，在其工作过程中，压缩机和风机的做功都是依靠电能，实际上比直接利用电能进行加热的电加热热水器具有更好的经济性，但整体上还是需要人为提供能量。太阳能热水器属于被动获取能量的设备，对于天气的依赖程度较高，在阴暗天气或冬季等阳光强度不足的情况下，很难获得足够的热量，不能满足人们对于热水的要求。因此，将空气源热泵热水器和太阳能热水器进行结合从而解决节能且满足热水需求。本文对两种热水器结合应用的情况进行介绍。

二、空气源热泵热水器工作原理分析

空气源热泵热水器的工作原理从根本来看就是一个卡诺循环过程，其主要组成部分包括：压缩机、膨胀阀、蒸发器、冷凝器、过滤器和储水箱等，冷媒在体系内进行循环，不断从蒸发器处吸收外部热量，然后在冷凝器设备中将热量传递给水箱中的水，将水进行加热。其具体的工作原理如下：

从蒸发器内出来的气态冷媒进入到压缩机内，在压缩机的作用下，气态冷媒被压缩成高温高压的气态冷媒，高温高压气态冷媒进入冷凝器，将其热量传递给冷凝器，将储水箱内的水加热，高温高压气态冷媒变成低温高压的液态冷媒，经过过滤器，然后进入膨胀阀，进行泄压，此时冷媒状态为低温低压，低温低压的冷媒进入蒸发器进行吸热，然后高温低压的冷媒进入压缩机被压缩成高温高压的冷媒，进行下一次的循环过程。在整个过程中，需要提供外部能量的设备是压缩机，压缩机对冷媒再进行做功，空气源的温度越高，冷媒从蒸发器获取的能量也就越多，对应的压缩机的做功越少，此时热泵的效率最佳。因此，影响空气源热泵工作效率的主要因素是空气源的温度，与晴天还是阴雨天气、白天或黑夜关系不大。

三、太阳能热水器工作原理分析

太阳能热水器主要分为紧凑式和分体式两种，目前分体式已与建筑结合比较合理，成为太阳能热水器的首选，主要对分体式热水器进行介绍。分体式热水器主要组成部分：集水器、储水箱、泵站、管路等，体系内一般承压运行，泵站系统内配置温差控制系统，根据储水器和集水器的温差数据决定水泵的启动，从而将集水器的温度传递给储水器，用于加热水。

具体的工作过程如下：集水器主要吸收太阳能中的热量，用于加热热水器内部的传热介质，待介质温度与储水箱内的水温温差达到一定阈值后，则会自动启动水泵，换热介质在水泵的作用下将热量传递到储水箱，用于加热储水箱内的水，待换热截止温度与水温温差低于阈值后，则会关闭水泵，如此反复，储水箱内的水被不断加热。

太阳能是免费能源，泵站消耗的电能十分有限，节能方面分析，太阳能热水器的经济性要高于空气源热泵，但因对环境的依赖性较高，阴雨天气和夜间吸收的能量很少，效率较低，因此天气是太阳能热水器应用的最大限制。

四、空气源热泵热水器与太阳能热水器结合节能解决措施

通过对上述对两种热水器的分析，可以看出两种热水器各有优缺点，将两种热水器的优势进行有效的结合，可以实现高效提供热水的目的。

因两种热水器均有储水箱，将两种热水器结合应用后储水箱即整合为一个，空气源热泵的热水器冷凝器可以设计在储水箱的内胆外部，直接用于加热储水箱内部水源，太阳能热水器的加热盘管设计在储水箱的内部。热泵热水器的其他部件可以安装在罩壳内部，出厂前将冷媒进行灌装，安装后直接使用。太阳能热水器的集水器需要单独安装在屋顶，按照太阳能热水器的安装要求进行安装即可。两种热水器结合完毕后可以单独使用也可以两者同时启动使用，为验证三种模式下的不同用户体验，进行了不同的实验验证，结果如下：

（1）单独使用空气源热泵热水器，实验夜间进行，太阳能热水器不启动，此时制热量与耗电量的比值最小，表明热效率最差。温升的周期优于太阳能热水器，用户等待时间短，体验度较好。

（2）单独使用太阳能热水器，白天进行，关闭热泵电源，太阳能热水器启动，此时制热量与耗电量的比值最大，表明热效率最好。温升的周期较长，用户等待时间长，体验度较差。

文章来源：《节能与环保》 网址: http://www.jnbjb.cn/qikandaodu/2021/0112/1458.html