太阳能光热与天空辐射冷却辅助热泵的制热性能研究

杨雨涵; 高健; 曹静宇; 赵密升; 钟惠安; 田真; 彭晋卿

doi:10.12465/issn.0253-4339.20260716001

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太阳能光热与天空辐射冷却辅助热泵的制热性能研究

XXXX | 更新时间：2026-10-15

- 太阳能光热与天空辐射冷却辅助热泵的制热性能研究
- Investigation of Heating Performance of a Photothermal and Sky Radiative Cooling-Assisted Heat Pump System
- 制冷学报 2026年页码：1-10
- 作者机构：
  
  1.湖南大学土木工程学院长沙 410082
  2. 湖南大学大湾区创新研究院广州 511300
  3. 广东纽恩泰新能源科技股份有限公司广州 511300
  4. 湖南大学建筑与规划学院长沙 410082
  5. 建筑安全与节能教育部重点实验室长沙 410082
- 作者简介：
  
  曹静宇，男，副教授，湖南大学土木工程学院，0731-88822610，E-mail：jycao@hnu.edu.cn。研究方向：制冷及设备节能技术。
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划(2023YFE0106700);国家自然科学基金(52578124)
- DOI：10.12465/issn.0253-4339.20260716001
  中图分类号： TU833;TK515
- 收稿：2026-07-16，
  
  修回：2026-08-13，
  
  录用：2026-09-22，
  
  网络首发：2026-10-15，
- 稿件说明：
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杨雨涵，高健，曹静宇，等. 太阳能光热与天空辐射冷却辅助热泵的制热性能研究［J］. 制冷学报，XXXX，XX（XX）：1-10.

Yang Yuhan，Gao Jian，Cao Jingyu，et al. Investigation of Heating Performance of a Photothermal and Sky Radiative Cooling-Assisted Heat Pump System［J］. Journal of Refrigeration，XXXX，XX（XX）：1-10.
杨雨涵，高健，曹静宇，等. 太阳能光热与天空辐射冷却辅助热泵的制热性能研究［J］. 制冷学报，XXXX，XX（XX）：1-10. DOI： 10.12465/issn.0253-4339.20260716001.

Yang Yuhan，Gao Jian，Cao Jingyu，et al. Investigation of Heating Performance of a Photothermal and Sky Radiative Cooling-Assisted Heat Pump System［J］. Journal of Refrigeration，XXXX，XX（XX）：1-10. DOI： 10.12465/issn.0253-4339.20260716001.

摘要

为提升太阳能设备的利用率并提高热泵运行能效，本文提出一种太阳能光热与天空辐射冷却辅助的热泵系统（PT/RC-HP），构建了太阳能光热与天空辐射制冷的数学模型，并通过TRNSYS-MATLAB对该系统进行联合仿真用于其制热性能表征。系统性研究了PT-RC面积和蓄热水箱容积对系统制热性能的影响，并采用江苏常州典型气象年数据评价系统的制热季长期运行性能。仿真结果显示：PT-RC面积为30 m

组合2 m

的蓄热水箱容积为系统合理配置，在该配置下制热季长期运行时，系统累计集热量3 256.89 kW·h，热泵平均COP为3.43，相比传统空气源热泵，热泵COP提升了9.6%，节约能耗160.45 kW·h。该系统能够有效改善制热季热泵运行工况，具有一定节能潜力，可为清洁能源的应用提供技术路线。

Abstract

We creatively proposed a heat pump system （PT/RC

-HP） supported by photothermal and radiative cooling to increase the utilization rate of solar equipment and improve the energy efficiency of heat pumps. Using TRNSYS-MATLAB， we jointly simulated the system to assess its heating performance and created mathematical models of photothermal and radiative cooling. The effects of PT-RC area and thermal storage tank volume on system heating performance were systematically investigated， and typical meteorological year data for Changzhou， Jiangsu Province， China， were used to evaluate its long-term heating-season performance. The simulation results indicate that the optimal system configuration comprises a photothermal and radiative cooling collector with an area of 30 m

coupled with a 2 m³ thermal storage tank. Under this configuration， the system cumulatively collected 3 256.89 kW·h of heat， achieving an average COP of 3.43 for the heat pump. This represents a 10% COP improvement relative to that of conventional air-source heat pumps， corresponding to an energy saving of 160.45 kW·h. The proposed system effectively improves the operational conditions of heat pumps during the heating season， demonstrating both significant energy-saving potential and robust operational stability. Thus， it offers a promising technical pathway for the integration and application of clean energy in building heating systems.

关键词

Keywords

references

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