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我国第一座大型实用性太阳能空调热水系统在广东江门市建成投入运行。该系统采用５００ｍ２高效平板太阳集热器和１００ｋＷ两极吸收式制冷机。本文介绍了系统的一些技术参数及运行情况分析了太阳能空调系统的经济性和应用前景以及对节能和环境保护的意义。
近年来太阳热水器的应用发展很快。这种以获取生活热水为主要目的的应用方式其实与大自然的规律并不完全一致。当太阳辐射强、气温高的时候人们更需要的是空调降温而不是热水这种情况在我国南方地区尤为突出。随着经济的发展和人民生活水平的提高空调的使用越来越普遍由此给能源、电力和环境带来很大的压力。因此利用取之不尽、清洁的太阳能制冷空调是一个理想的方案。它不仅可使太阳能得到更充分、更合理地利用把低品位的能源太阳能 转变为高品位的能源制冷 而且对节省常规能源、减少环境污染、提高人们生活水平也有重要意义符合可持续发展战略的要求。
国内外研究与发展现状实现太阳能空调有两条途径１ 太阳能光电转换利用电力制冷２ 太阳能光热转换以热能制冷。前一种方法成本高以目前太阳电池的价格来算在相同的制冷功率情况下造价约为后者的４至５倍。国际上太阳能空调的应用主要是后一种方法。以热能制冷也有多种方式其中以吸收式制冷最为普遍。国际上一般都采用溴化锂吸收式制冷机目前的热水型单级 吸收式制冷机要求的热源温度在８８℃－９０℃以上这对太阳集热器的要求比较高。在高温下运行太阳能的利用率很低一天当中只有太阳辐射很强的时候才能达到温度要求同时太阳集热器的热效率也会降低。因此虽然在较高的热源温度下运行制冷机的ＣＯＰ会高一些但系统总的热效率并不高。由于现有制冷机的限制国外太阳能空调系统普遍采用高温运行方式。有的甚至在１２０℃－１３０℃下运行需要采用聚光式太阳集热器。总之是以特别设计的太阳集热器去适应和配合制冷机与市场上普遍使用的太阳热水器不能很好地“接轨”。造价高以及太阳集热器的非一般性影响了太阳能空调的推广应用。在国内中国科学院广州能源研究所与香港理工大学合作于１９８７年在广东深圳建成了国内第一座太阳能空调系统。其系统制冷能力为１４ｋＷ采用日本出产的单级溴化锂吸收式制冷机热源温度要求８８℃以上。为了配合这种制冷机专门研制了三种高性能太阳能中温集热器真空管集热器、热管式真空管集热器和Ｖ型膜平板集热器，系统的技术路线与国外基本一样。为了使太阳能空调技术能够广泛地推广应用必须与太阳能热水的应用相结合与太阳热水器的市场接轨才会有更好的经济效益。为此，中国科学院广州能源研究所研制成功一种热水型两级溴化锂吸收式制冷机驱动热源温度适应范围为６０℃－８５℃。只要在现有的太阳热水系统基础上配备这样一台制冷机就能实现制冷空调组成太阳能空调热水系统。
１００ｋＷ太阳能空调热水系统
应用对象
太阳能空调系统一定要兼顾供热和空调两方面的应用例如综合办公楼、招待所、学校、医院、游泳馆等都是比较理想的应用对象。这些用户冬季或全年 需要供热如生活用热水、供暖、游泳池水补热调温等而夏季一般都需要空调。１００ｋＷ太阳能空调热水系统选定在广东江门市一座新建的２４层综合大楼上实施。该大楼是一座多功能的综合性商用、办公大楼有写字楼、营业厅、招待所、运动娱乐场所、培训中心等。利用太阳能全年提供大楼每天所需的大量的生活用热水除此之外还在夏天以太阳能热水制冷供其中一层空调。
太阳能空调热水系统以平板集热器收集太阳能产生热水分别储存在制冷及生活热水水箱中。运行中优先把太阳能输入制冷用热水箱其温度比生活热水要高。采用一台１００ｋＷ的两级吸收式制冷机以太阳能热水作为能源输入制冷机制冷。采取中央空调供冷方式制取的９℃左右的冷冻水送到用户的风机盘管然后返回冷冻水箱。当天气不好、水温不足时用一台燃油热水炉辅助加热保证系统能全天候运行。生活热水则直接输送到用户。系统全自动采集数据和控制运行。
主要技术特点
１ 太阳集热器为了保证平板集热器能满足制冷空调的要求,又不失其简单价廉的特点通.过研究、试验采取了一些简易而有效的技术改进措施。其中最主要的是增加一块能耐较高温度的透明隔热板通过抑制空气自然对流减少表面的热损失。试验及目前使用的结果证明这种集热器的热性能确实很好。它保证了在太阳辐射强的时候能持续提供制冷机制冷用热水在太阳辐射较弱时也可以产生足够的生活用热水。２ 制冷机采用一种两级吸收式溴化锂制冷器。该制冷机的一个重要特点是驱动热源温度低只需要６５℃－７５℃适应温度范围广在６０℃的情况下仍能以较高的制冷能力稳定地运行另一个特点是热水的利用温差大达１２℃－１７℃。市场上普通的单级吸收式溴化锂制冷机热源温度一般要求８８℃以上热水利用温差只有６℃－８℃。３ 自控系统自动控制系统采用先进的可编程控制器ＰＬＣ 及工业控制微机。
主要技术参数和指标太阳集热系统
集热器 高效平板式集热器
集热面积 ５００ｍ２
日供生活热水 ３０ｍ３
热水温度 ５５℃－６０℃供生活用热水 ６５℃－７５℃
供制冷机热源热水
制冷系统
制冷机 两级吸收式溴化锂制冷机
制冷能力 １００ｋＷ
热源温度 ７５℃
冷冻水温度 ９℃
供空调用户面积 ６００ｍ２
辅助燃油系统燃油热水炉
自动控制系统可编程控制器及工业控制微机ＺＹ－Ｚ０９
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