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淺析太陽(yáng)能空調(diào)的工作原理

作者: 時(shí)間:2012-07-21 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

制冷就是利用太陽(yáng)集熱器為吸收式制冷機(jī)提供其發(fā)生器所需要的熱媒水。熱媒水的溫度越高,則制冷機(jī)的性能系數(shù)(亦稱COP)越高,這樣系統(tǒng)的制冷效率也越高。例如,若熱媒水溫度60℃左右,則制冷機(jī)COP約0~40;若熱媒水溫度90℃左右,則制冷機(jī)COP約0~70;若熱媒水溫度120℃左右,則制冷機(jī)COP可達(dá)110以上。實(shí)踐證明,采用熱管式真空管集熱器與溴化鋰吸收式制冷機(jī)相結(jié)合的技術(shù)方案是成功的,它為熱利用技術(shù)開辟了一個(gè)新的應(yīng)用領(lǐng)域。

本文引用地址:http://2s4d.com/article/165226.htm

  1.基本

  太陽(yáng)能吸收式系統(tǒng)主要由太陽(yáng)集熱器和吸收式制冷機(jī)兩部分構(gòu)成。

  1.1 吸收式制冷

  吸收式制冷是利用兩種物質(zhì)所組成的二元溶液作為工質(zhì)來(lái)進(jìn)行的。這兩種物質(zhì)在同一壓強(qiáng)下有不同的沸點(diǎn),其中高沸點(diǎn)的組分稱為吸收劑,低沸點(diǎn)的組分稱為制冷劑。常用的吸收劑—制冷劑組合有兩種:一種是溴化鋰—水,通常適用于大型中央空調(diào);另一種是水—氨,通常適用于小型空調(diào)。

  吸收式制冷機(jī)主要由發(fā)生器、冷凝器、蒸發(fā)器和吸收器組成。

  本文以溴化鋰吸收式制冷機(jī)為例。在制冷機(jī)運(yùn)行過(guò)程中,當(dāng)溴化鋰水溶液在發(fā)生器內(nèi)受到熱媒水加熱后,溶液中的水不斷汽化;水蒸氣進(jìn)入冷凝器,被冷卻水降溫后凝結(jié);隨著水的不斷汽化,發(fā)生器內(nèi)的溶液濃度不斷升高,進(jìn)入吸收器;當(dāng)冷凝器內(nèi)的水通過(guò)節(jié)流閥進(jìn)入蒸發(fā)器時(shí),急速膨脹而汽化,并在汽化過(guò)程中大量吸收蒸發(fā)器內(nèi)冷媒水的熱量,從而達(dá)到降溫制冷的目的;在此過(guò)程中,低溫水蒸氣進(jìn)入吸收器,被吸收器內(nèi)的濃溴化鋰溶液吸收,溶液濃度逐步降低,由溶液泵送回發(fā)生器,完成整個(gè)循環(huán)。

  1.2 太陽(yáng)能吸收式空調(diào)

  所謂太陽(yáng)能吸收式制冷,就是利用太陽(yáng)集熱器為吸收式制冷機(jī)提供其發(fā)生器所需要的熱媒水。熱媒水的溫度越高,則制冷機(jī)的性能系數(shù)(亦稱COP)越高,這樣空調(diào)系統(tǒng)的制冷效率也越高。例如,若熱媒水溫度60℃左右,則制冷機(jī)COP約0?40;若熱媒水溫度90℃左右,則制冷機(jī)COP約0?70;若熱媒水溫度120℃左右,則制冷機(jī)COP可達(dá)1?10以上。

  常規(guī)的吸收式空調(diào)系統(tǒng)主要包括吸收式制冷機(jī)、空調(diào)箱(或風(fēng)機(jī)盤管)、鍋爐等幾部分,而太陽(yáng)能吸收式空調(diào)系統(tǒng)是在此基礎(chǔ)上再增加太陽(yáng)集熱器、儲(chǔ)水箱和自動(dòng)控制系統(tǒng)。

  在夏季,被集熱器加熱的熱水首先進(jìn)入儲(chǔ)水箱,當(dāng)熱水溫度達(dá)到一定值時(shí),由儲(chǔ)水箱向制冷機(jī)提供熱媒水;從制冷機(jī)流出并已降溫的熱水流回儲(chǔ)水箱,再由集熱器加熱成高溫?zé)崴?;制冷機(jī)產(chǎn)生的冷媒水通向空調(diào)箱,以達(dá)到制冷空調(diào)的目的。當(dāng)太陽(yáng)能不足以提供高溫?zé)崦剿畷r(shí),可由輔助鍋爐補(bǔ)充熱量。

  在冬季,同樣先將集熱器加熱的熱水進(jìn)入儲(chǔ)水箱,當(dāng)熱水溫度達(dá)到一定值時(shí),由儲(chǔ)水箱直接向空調(diào)箱提供熱水,以達(dá)到供熱采暖的目的。當(dāng)太陽(yáng)能不能夠滿足要求時(shí),也可由輔助鍋爐補(bǔ)充熱量。

  在非空調(diào)采暖季節(jié),只要將集熱器加熱的熱水直接通向生活用儲(chǔ)水箱中的熱交換器,就可將儲(chǔ)水箱中的冷水逐漸加熱以供使用。

  2.空調(diào)及供熱綜合示范系統(tǒng)

  為了將太陽(yáng)能吸收式空調(diào)技術(shù)付諸實(shí)際應(yīng)用,根據(jù)“九五”國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃任務(wù),北京市太陽(yáng)能研究所于1999年9月建成一套我國(guó)目前最大的太陽(yáng)能吸收式空調(diào)及供熱綜合示范系統(tǒng)(見壓題照片)。

  2.1安裝地點(diǎn)概況

  太陽(yáng)能空調(diào)示范系統(tǒng)建在山東省^^^山市。^^^山市位于山東半島的東南端,北接煙臺(tái),西臨青島,南瀕黃海。該地區(qū)有較好的太陽(yáng)能資源,年平均日太陽(yáng)輻照量為17?3MJ/m2。當(dāng)?shù)叵募咀罡邭鉁?3?1℃,冬季最低氣溫-7?8℃,夏季和冬季分別有制冷和采暖的要求,因此是安裝太陽(yáng)能空調(diào)系統(tǒng)的合適地點(diǎn)。

  ^^^山市銀灘旅游度假區(qū)利用本地區(qū)自然條件,大力發(fā)展旅游事業(yè),正在籌建“中國(guó)新能源科普公園”??破展珗@計(jì)劃建造包括風(fēng)能館、太陽(yáng)能館等在內(nèi)的8個(gè)館、廳。太陽(yáng)能空調(diào)系統(tǒng)就建在科普公園內(nèi)的太陽(yáng)能館。

  在這里人們不僅可以參觀太陽(yáng)能科普展品,增長(zhǎng)太陽(yáng)能科普知識(shí),了解最新的太陽(yáng)能技術(shù),并且在參觀和娛樂的同時(shí)可親身感受到太陽(yáng)能空調(diào)和采暖所營(yíng)造的舒適環(huán)境。

  2.2主要技術(shù)性能

  新建的太陽(yáng)能空調(diào)系統(tǒng)由熱管式真空管集熱器、溴化鋰吸收式制冷機(jī)、儲(chǔ)熱水箱、儲(chǔ)冷水箱、生活用儲(chǔ)熱水箱、循環(huán)泵、冷卻塔、空調(diào)箱、輔助燃油鍋爐和自動(dòng)控制系統(tǒng)等部分組成。系統(tǒng)安裝完成后,經(jīng)過(guò)冬、春、夏三季運(yùn)行和測(cè)試,達(dá)到表1的主要技術(shù)性能。

  2.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

  (1)太陽(yáng)能與建筑有機(jī)結(jié)合

  整個(gè)太陽(yáng)能館的總體設(shè)計(jì)既使建筑物造型美觀、新穎別致,又能滿足集熱器安裝的要求。依據(jù)這個(gè)原則,建筑物的南立面采用大斜屋頂結(jié)構(gòu),一則斜面的面積比平面大得多,可以布置更多的集熱器;二則在斜面上布置集熱器時(shí)無(wú)需考慮前后遮擋問(wèn)題,而且造型也非常美觀。斜屋頂傾角取35°,與當(dāng)?shù)鼐暥冉咏?,有利于集熱器充分發(fā)揮作用。

 ?。?)熱管式真空管集熱器提高了制冷和采暖效率

  熱管式真空管集熱器是北京市太陽(yáng)能研究所的一項(xiàng)重大科技成果,具有效率高、耐冰凍、啟動(dòng)快、保溫好、承壓高、耐熱沖擊、運(yùn)行可*等諸多優(yōu)點(diǎn),是組成高性能太陽(yáng)能空調(diào)系統(tǒng)的重要部件。熱管式真空管集熱器可為高效溴化鋰制冷機(jī)提供88℃的熱媒水,從而提高整個(gè)系統(tǒng)的制冷效率;這種集熱器還可在北方寒冷的冬季有效地工作,為建筑物供暖。

 ?。?)大小兩個(gè)儲(chǔ)熱水箱加快了每天制冷或采暖進(jìn)程

  根據(jù)一天內(nèi)太陽(yáng)輻照度變化的固有特點(diǎn),儲(chǔ)熱水箱不僅可以使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,還可以把太陽(yáng)輻照高峰時(shí)的多余能量以熱水形式儲(chǔ)存起來(lái)。本系統(tǒng)與一般太陽(yáng)能空調(diào)系統(tǒng)的不同之處在于設(shè)置了大、小兩個(gè)儲(chǔ)熱水箱。小儲(chǔ)熱水箱主要用于保證系統(tǒng)的快速啟動(dòng)。測(cè)試結(jié)果表明,在夏季和冬季晴天的早晨,小儲(chǔ)熱水箱內(nèi)水溫就能分別達(dá)到88℃和60℃,從而滿足制冷和供暖的要求。


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