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淺析太陽能空調工作原理

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來源:深圳市喵咪社区app官网節能設備有限公司發布日期 2016-06-12 瀏覽:1566

所謂太陽能製冷,就是利用太陽集熱器為吸收式製冷機提供其發生器所需要的熱媒水。熱媒水的溫度越高,則製冷機的性能係數(亦稱COP)越高,這樣空調係統的製冷效率也越高。例如,若熱媒水溫度60℃左右,則製冷機COP約0~40;若熱媒水溫度90℃左右,則製冷機COP約0~70;若熱媒水溫度120℃左右,則製冷機COP可達110以上。

實踐證明,采用熱管式真空管集熱器與溴化鋰吸收式製冷機相結合的太陽能空調技術方案是成功的,它為太陽能熱利用技術開辟了一個新的應用領域。

一:基本工作原理 
太陽能吸收式空調係統主要由太陽集熱器和吸收式製冷機兩部分構成。
1吸收式製冷工作原理

吸收式製冷是利用兩種物質所組成的二元溶液作為工質來進行的。這兩種物質在同一壓強下有不同的沸點,其中高沸點的組分稱為吸收劑,低沸點的組分稱為製冷劑。常用的吸收劑—製冷劑組合有兩種:一種是溴化鋰—水,通常適用於大型中央空調;另一種是水—氨,通常適用於小型空調。
吸收式製冷機主要由發生器、冷凝器、蒸發器和吸收器組成。
本文以溴化鋰吸收式製冷機為例。在製冷機運行過程中,當溴化鋰水溶液在發生器內受到熱媒水加熱後,溶液中的水不斷汽化;水蒸氣進入冷凝器,被冷卻水降溫後凝結;隨著水的不斷汽化,發生器內的溶液濃度不斷升高,進入吸收器;當冷凝器內的水通過節流閥進入蒸發器時,急速膨脹而汽化,並在汽化過程中大量吸收蒸發器內冷媒水的熱量,從而達到降溫製冷的目的;在此過程中,低溫水蒸氣進入吸收器,被吸收器內的濃溴化鋰溶液吸收,溶液濃度逐步降低,由溶液泵送回發生器,完成整個循環。
2太陽能吸收式空調工作原理
所謂太陽能吸收式製冷,就是利用太陽集熱器為吸收式製冷機提供其發生器所需要的熱媒水。熱媒水的溫度越高,則製冷機的性能係數(亦稱COP)越高,這樣空調係統的製冷效率也越高。例如,若熱媒水溫度60℃左右,則製冷機COP約040;若熱媒水溫度90℃左右,則製冷機COP約070;若熱媒水溫度120℃左右,則製冷機COP可達110以上。
常規的吸收式空調係統主要包括吸收式製冷機、空調箱(或風機盤管)、鍋爐等幾部分,而太陽能吸收式空調係統是在此基礎上再增加太陽集熱器、儲水箱和自動控製係統。
在夏季,被集熱器加熱的熱水首先進入儲水箱,當熱水溫度達到一定值時,由儲水箱向製冷機提供熱媒水;從製冷機流出並已降溫的熱水流回儲水箱,再由集熱器加熱成高溫熱水;製冷機產生的冷媒水通向空調箱,以達到製冷空調的目的。當太陽能不足以提供高溫熱媒水時,可由輔助鍋爐補充熱量。
在冬季,同樣先將集熱器加熱的熱水進入儲水箱,當熱水溫度達到一定值時,由儲水箱直接向空調箱提供熱水,以達到供熱采暖的目的。當太陽能不能夠滿足要求時,也可由輔助鍋爐補充熱量。
在非空調采暖季節,隻要將集熱器加熱的熱水直接通向生活用儲水箱中的熱交換器,就可將儲水箱中的冷水逐漸加熱以供使用。

二:空調及供熱綜合示範係統

為了將太陽能吸收式空調技術付諸實際應用,根據“九五”國家科技攻關計劃任務,北京市太陽能研究所於1999年9月建成一套我國目前最大的太陽能吸收式空調及供熱綜合示範係統(見壓題照片)。
1安裝地點概況
太陽能空調示範係統建在山東省乳山市。乳山市位於山東半島的東南端,北接煙台,西臨青島,南瀕黃海。該地區有較好的太陽能資源,年平均日太陽輻照量為173MJ/m2。當地夏季最高氣溫331℃,冬季最低氣溫-78℃,夏季和冬季分別有製冷和采暖的要求,因此是安裝太陽能空調係統的合適地點。
乳山市銀灘旅遊度假區利用本地區自然條件,大力發展旅遊事業,正在籌建“中國新能源科普公園”。科普公園計劃建造包括風能館、太陽能館等在內的8個館、廳。太陽能空調係統就建在科普公園內的太陽能館。
在這裏人們不僅可以參觀太陽能科普展品,增長太陽能科普知識,了解最新的太陽能技術,並且在參觀和娛樂的同時可親身感受到太陽能空調和采暖所營造的舒適環境。
2主要技術性能
新建的太陽能空調係統由熱管式真空管集熱器、溴化鋰吸收式製冷機、儲熱水箱、儲冷水箱、生活用儲熱水箱、循環泵、冷卻塔、空調箱、輔助燃油鍋爐和自動控製係統等部分組成。係統安裝完成後,經過冬、春、夏三季運行和測試,達到表1的主要技術性能。

3係統設計特點
(1)太陽能與建築有機結合
整個太陽能館的總體設計既使建築物造型美觀、新穎別致,又能滿足集熱器安裝的要求。依據這個原則,建築物的南立麵采用大斜屋頂結構,一則斜麵的麵積比平麵大得多,可以布置更多的集熱器;二則在斜麵上布置集熱器時無需考慮前後遮擋問題,而且造型也非常美觀。斜屋頂傾角取35°,與當地緯度接近,有利於集熱器充分發揮作用。
(2)熱管式真空管集熱器提高了製冷和采暖效率
熱管式真空管集熱器是北京市太陽能研究所的一項重大科技成果,具有效率高、耐冰凍、啟動快、保溫好、承壓高、耐熱衝擊、運行可*等諸多優點,是組成高性能太陽能空調係統的重要部件。熱管式真空管集熱器可為高效溴化鋰製冷機提供88℃的熱媒水,從而提高整個係統的製冷效率;這種集熱器還可在北方寒冷的冬季有效地工作,為建築物供暖。

太陽能空調技術的應用前景
就我國的空調行業而言,空調器的市場正處於發展和完善階段,目前,大中城市家庭的空調器普及僅在20%以下,市場潛力十分巨大。隨著人們生活水平的大幅提高,空調器已逐漸成為家庭必備的家用電器,現在,阻礙空調進入家庭的主要矛盾是耗能和價格因素。另外,目前大量生產的大型商用中央空調和家用壁掛、立式空調不太適合一些高檔的住宅,急需要一種小型戶式中央空調來填充這一空白。而從太陽能空調的特性和技術特點來看,太陽能空調最適合於上述矛盾的解決和應用,故當前空調行業的需求給太陽能空調技術的發展和應用帶來了難得的機遇。
經過幾十年的發展,太陽能空調技術已經開始邁入實用化階段。現在,科技的進步和經濟的發展對能源與環境提出了更高的要求,相信在政府和社會的大力支持下,緊緊依托太陽能熱水器這個成熟的大市場,太陽能空調技術一定有廣闊的應用前景。