建立結合熱泵與太陽能之熱水系統與網路管理

Abstract

本研究旨在建構結合熱泵與太陽能的熱水系統，熱泵可用來提供陰雨天候下所需的熱能以補傳統太陽能熱水系統的不足。自製熱泵熱水系統的性能係數 (COPhp) 可達3.8，相對於石英電熱管與電湯匙小於1的效能相比，可大幅降低加熱成本。 系統組成包括太陽能熱水系統、熱泵熱水系統、近端控制與遠端監測系統，太陽能熱水系統使用自製集熱器、鼓風機、雙層 PE 膠膜、抽水馬達、保溫水槽及相變材料等。200公升水槽中裝了160公升的水，加入40 kg 相變材料，可提升蓄熱量達68 %。熱泵系統使用壓縮機、蓄壓器、冷凝器、膨脹閥、蒸發器、液氣分離器等；近端監控使用可程式控制器 (PLC)，遠端監測除了使用PLC網路模組之外，亦增加使用可程式化介面控制與網路介面卡 (PICNIC)，兩套硬體透過 LabVIEW 建立使用者介面。 自製的熱水系統結合太陽能與熱泵，加上控制系統的總成本低於3.5萬元，比市售適用於四口之家的太陽能熱水器價格的一半還低。在高油價時代的現在，本研究應具備時代意義。