科创中国

大力发展清洁能源和可再生能源是我国的一项基本国策。近年以传统太阳能集热器为主的热水及供热应用市场份额明显下滑，突破原有太阳能热利用方式，创新太阳能转换新技术和新装置对于太阳能热利用产业发展具有重要意义。将太阳能集热与热泵循环结合，即可充分利用太阳能，又能通过热泵循环吸收空气中的热能，满足连续稳定供热需求。

直膨式太阳能集热/蒸发器是直膨式太阳能热泵系统中的关键部件之一，其性能的优劣直接影响热泵系统性能系数（COP）。用于太阳能热泵的直膨式太阳能集热/蒸发器发展至今主要有三代，第一代管板焊接式，第二代为裸板式，第三代为吹胀式。前两代直膨式太阳能集热/蒸发器存在高传热热阻、低集热效率、均流性差的问题。为有效提高直膨式太阳能集热/蒸发器，提高各项性能指标，是目前开发流道设计优化的第三代吹胀式太阳能集热/蒸发器的第一个难题。此外，由于系统运行过程中太阳辐照不稳定会使得蒸发过程吸热量不同，而导致蒸发压力和温度动态变化。理论上集热温度越高，对应热泵循环效率越高；但集热温度越高，集热器集热效率会降低。因此，如何基于热泵循环状态，直膨式太阳能集热/蒸发器的集热特性，环境参数等进行实时动态调节，将太阳能集热循环与热泵循环合理耦合，实现系统高效、稳定、可靠供热成为直膨式太阳能热泵系统的第二个重大技术难题。直膨式太阳能热泵系统的实施推广，可有效提高系统供热性能，降低二氧化碳排放量，从而实现高效绿色节能的住宅供热，为分布式可再生能源利用奠定基础。