海尔太阳能空调原理
海尔太阳能空调原理
2009-05-09 17:47
海尔太阳能空调介绍
1、太阳能空调介绍
太阳能空调，就是利用太阳能做能源，溴化锂制冷机用水做冷媒的空调设备。整机没有任何氟利昂类化学产品，达到完全无污染和接近零运行费用。太阳能空调的应用正好与季节相吻合。夏季温度最高，空调负荷最大，需要的制冷量也最大，而此时阳光辐射最强，太阳能输出的能量也最大，太阳能空调提供的冷量也最大。我国太阳能资源丰富，而且阳光辐射较强的时间也相当长，南方每年大约有6-8个月，北方也有4-6个月，所以太阳能作能源运行空调应该是大有可为的。
2、当前太阳能空调的技术特点及优势
目前太阳能空调的实现方式主要依靠太阳的热能进行制冷，这种制冷方式技术要求高，但成本低、无噪音、无污染。吸收式制冷技术是利用吸收剂的吸收和蒸发特性进行制冷的技术，根据吸收剂的不同，分为氨-水吸收式制冷和溴化锂-水吸收式制冷两种。它以太阳能集热器收集太阳能产生热水或热空气，再用太阳能热水或热空气代替锅炉热水输入制冷机中制冷。由于造价、工艺、效率等方面的原因，这种制冷机不宜做得太小。所以，采用这种技术的太阳能空调系统一般适用于中央空调，系统需要有一定的规模。吸附式制冷技术是利用固体吸附剂对制冷剂的吸附作用来制冷，常用的有分子筛-水、活性炭-甲醇吸附式制冷。目前，太阳能空调系统普遍采用成熟的淡化吸收式制冷技术。
3、太阳能空调制冷系统的工作原理
太阳能空调制冷系统由于节能、清洁无污染等特点，促使人们不断深入地对它进行研究。随着太阳能集热器和制冷系统的材料、工质、工艺制造、设计等应用技术的不断改进，太阳能空调制冷装置的应用将得到广泛的运用。利用太阳能作为能源的空调装置，一般可以分成三部分：
其一是太阳能集热器。为了建筑和谐美观，集热器采用高温平板集热器，将太阳能集热器的工作温度从70℃提高到880℃以上，采用耐候性强的隔热膜，阻断空气对流。大大提高了集热器的热性能，是一种温热利用的理想产品。
其二是制冷系统。利用低温热源作为动力的制冷系统不同于压缩式制冷系统，它必须能充分利用低温热源作为动力这一要求，目前以吸收式制冷技术较为成熟。吸收式制冷采用溴化锂-水、氨-水等作为工质对，有较好的经济性，特别是采用溴化锂-水作为工质对，能满足对安全性要求很高的空调装置，是一种较为理想的工质对。
其三是自动化控制系统，即对装置的各种工作参数进行控制和安全保护的控制系统。以高温平板为太阳能集高温平板，溴化锂-水为工质对的吸收式制冷空调系统，不管是作为制冷量大的大型空调，还是作为家用空调都有着现实意义和发展前途，特别是目前人们环境保护意识的提高，对环境的要求越来越高，无污染、低能耗、利用太阳能作为动力的空调将会受到人们的青睐。以下是对高温平板吸收空调制冷系统进行分析。
（1）高温平板式集热工作原理
平板型集热器核心技术为高选择性吸收涂层,与国外公司合作开发选择吸收涂层采用物理真空法钛吸收涂层可以提高光热转换系统的效率,特别是在光照条件
较弱的秋季,冬季和春季.钛吸收涂层以其高于95%的吸收率和小于5%的低反射
来确保在市场上的最佳表现.采用物理真空法将涂层汽化渗镀到金属带上. 首先钛和石英在电子射线枪的作用下被汽化,汽化物在加入氮和氧后发生化学反馈最后在金属带上沉积冷凝而成涂层.而国内通常使用的黑板漆太阳能的吸收比可达90%,但反射率也在0.9%左右,整机的热效率就可想而知.在保温方面采用耐候性强的隔热膜，根据对流及传导影响热效率的因素进行优化距离设计，最大限度的阻断热量散失，侧面及下部采用100mm的导热系数低的岩棉保温层，将热量储存起来。当阳光射在的高选择性吸热片上，通过传导片将热量传至排管内，通过温差循环将热量递至水箱内储存。
（2）溴化锂水溶液(LiBr-H2O)吸收式制冷装置的工作原理
当发生器中的溶液被工作蒸汽或热水加热后，由于水的沸点远低于溴化锂，因此，溶液中的水分就会不断地蒸发出来，成为制冷剂水蒸汽，同时使发生器中剩余溶液的浓度增高。制冷剂水蒸汽经分离器将其夹带的液滴分离后进入冷凝器，被冷却水冷却，凝结成制冷剂水，再经膨胀阀节流降压，然后进入蒸发器中蒸发汽化，吸取蒸发器管中冷媒水的热量，使冷媒水的温度降低，产生冷效应。为使水蒸汽还原成液态，同时也为了使发生器中由于析出了水分而浓缩的溶液(浓溶液) 能继续发挥作用，就需将发生器中的浓溶液和蒸发器中生成的水蒸汽部分送进吸收器中，并用冷却水降低它们的温度，使得浓溶液具备“吸收”水分的条件。于是，当水蒸汽与浓溶液接触时，水蒸汽便被吸收，同时使浓溶液变成为稀溶液。然后由溶液泵加压，再送回发生器中加热，从而完成一个封闭的制冷循环。
溴化锂是一种无色粒状的结晶盐，性质稳定，在大气中不易变质不易分解，沸点很高(1265℃)，极易溶于水中，其水溶液具有强烈的吸湿性，而且，在常温下饱和溴化锂水溶液的浓度达60%，浓度越大，温度越低，吸湿能力越强。溴化锂在空气中对钢铁有很强的腐蚀作用，但在真空状态下加入缓蚀剂，基本上不腐蚀金属。以溴化锂-水溶液为工作对的吸收式制冷系统主要缺点是：热效率低，冷却水消耗量大，设备的密封性要求较高，有一定的腐蚀性。但由于可以直接利用低参数的热源作动力，是利用太阳能低品位热源的理想的制冷装置；整个机组除功率较小的屏蔽泵外，无其它运动部件，运转安静，运行时基本上没有噪音和振动；以溴化锂～水作为工质对，无毒，无臭，有利于满足环保要求；制冷机在真空状态下进行，无高压爆炸危险；制冷量调节范围广，在20%～100%的负荷内可进行制冷量的无级调节；对外界条件变化的适应性强，可在加热蒸汽的压力0.2～0.8ＭＰａ(表压力)、冷却水温度20～35℃、冷媒水出水温度5～15℃的范围内稳定运转；机组结构简单，对安装基础的要求低，无需特殊的机座；体积小，用地省，制造管理容易，维护费用亦较低廉；运转十分安全。
（3）系统构造及工作原理
平板吸收式太阳能空调制冷系统由太阳能集热器、溴化锂吸收制冷系统、数台循环泵、蓄热的水箱、辅助电加热器、两个冷却器和连接管路等辅助器件以及控制系统组成。循环水由循环泵输入水箱，高温平板吸收太阳能在水箱加热循环水，水的温度升高，由另一台循环泵输送到溴化锂吸收式制冷装置的发生器，将热量释放给发生器，水返回水箱。吸收器的冷却水由循环水泵输送到空气冷却器循环冷却，冷凝器产生的热量，由另一台循环水泵输送到另一个空气冷却器(大型的可考虑用冷却塔)。整个空调系统由三个流通环路组成，即发生器流通环路、制冷水流通环路和冷却水流通环路。各流通环路流量、温度都由流量计与温度传感器测定。辅助电加热器则是在夜间或集热器工作不正常时加热水以保证制冷
效果
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2009-05-09 17:48
4、性能分析
太阳能集热器是利用太阳能制冷的关键部件，它的集热性能好坏在很大程度上决定了系统制冷过程总的COP值。但是，实用性好的太阳能集热器除了要考虑制冷过程的COP值，还要考虑工作时的稳定性、安全性、维护管理难度以及使用寿命等因素。目前，采用高性能的平板集热器较好解决了与建筑一体化问题，最大限度提升建筑的美观，采用高温平板技术也提升了平板集热器高品质的特性。利用隔热膜等相关保温技术使平板集热器性能得到极大的发挥。
太阳能高温平板吸收式空调制冷系统中的关键部件除了平板集热器外以外，冷凝器与蒸发器的性能对系统的高效运行亦非常重要。冷凝器的冷凝方式和结构类型是一个不容忽视的部分，主要的冷凝方式为冷却水在冷凝器吸热，由水泵输送到外部空气冷却器放热，并往复循环。对于冷凝器，可以采用较大口径的高肋翅片管来强化冷却制冷剂气体，提高冷凝器冷凝效果。对蒸发器而言，其设计的好坏直接影响制冷效果。必须使蒸发器具有足够的换热面积，保证蒸发器与冷媒水充分换热。
太阳能高温平板吸收式空调制冷系统是间歇式系统，不能够连续制冷，不能满足连续用能的需求，系统中加入一个辅助能源以保证夜间也能连续制冷，不过也增加能耗，因而系统制冷过程总的COP值较低。但是，与纯粹利用电能为动力的压缩式制冷系统相比，可以非常明显节约电耗。太阳能是典型的低品位不稳定热源，为保持制冷系统运行的稳定性，可以对吸收式制冷循环进行改进，采用两级或更多级的吸收制冷循环，使得系统具有较强的变工况适应能力，但也使整个制冷装置复杂化了，增加了管理维护的难度，制造成本也相应提高了。制冷系统只是作为空调来使用，采用单级吸收制冷循环还是较为实用。
吸收式制冷工质对有数十种之多，工质对的特性从根本上决定着制冷系统的效率和性能，因而选择适合于空调制冷系统的工质对，是高温平板式太阳能空调制冷系统实用化的关键。以溴化锂-水为工质对的吸收式制冷系统，由于可以直接利用太阳能低品位热源作动力而不需使用压缩机，溴化锂-水(LiBr- H2O)无毒害和污染，没有爆炸危险，运行安全等特点，作为高温平板式太阳能空调制冷系统的工质对无疑是可行的，并且性能优越。相对于使用具有一定毒性的活性碳-
甲醇、氯化钙-氨为工质对的制冷系统，在以人为主要服务对象、特别强调安全性的空调来说，作为制冷系统的工质对无疑是首选之一。
5、结论
（1）高温平板式真空管技术的发展，为太阳能吸收式制冷系统的广泛利用奠定了坚实基础。太阳能高温平板吸收式制冷系统的实用化在很大程度上取决于太阳能集热器，采用高温平板式真空管作为集热器的具有极大优越性。
（2）空调制冷系统采用溴化锂-水为工质对，从安全性角度分析，无疑最佳的。溴化锂吸收式制冷系统能充分利用低温热源作为动力，结构简单，制造管理容易，运行时没有噪音和振动，符合人们对空调性能的要求。
（3）高温平板吸收式太阳能空调制冷系统是间歇式系统，加入一个辅助能源可以保证夜间也能连续制冷，构造不复杂，性能可靠。但稳定性较差，系统的COP 值低。提高系统的COP值，实现太阳能驱动下的连续循环是空调制冷系统获得广泛应用的关键。
（4）太阳能高温平板吸收式空调制冷系统以其环境保护的制冷手段已逐渐被人们广为接受，其实用化的产品开发仍在积极的探索研究中。
6、太阳能空调的研究发展方向
（1）产业化
太阳能空调实用性示范系统的建成，证明了太阳能空调技术上是可行的，经济上也显示出一定的效益，潜在的市场很大，应当向产业化方向发展。但要实现产业化目标，还有许多工作可做，例如：太阳能空调系统的计算机设计软件；制冷机商品化、产业化；统一的配套设备和零部件；制定产品（系统）的技术标准；大力开拓市场。
（2）研究和开发新的枝术
太阳能空调系统目前普遍采用成熟的淡化吸收式制冷技术。由于造价等方面的原因，制冷机不宜做得太小。所以，采用这种技术的太阳能空调系统适用于中央空调和集中供热方式，系统需要有一定的规模。而市场对小型的、家用的太阳能空调器却有更大的需求，事实和经验告诉我们，只有满足千家万户人民群众需要的产品，才能形成规模化产业。因此，需要研究和开发小型太阳能空调的新方法、新技术。
（3）建筑物的热-电-冷联供系统
建筑用能是一个耗能大户，其中用于照明、供热和空调就占了一半以上，太阳能在建筑上的应用不仅可以节省能源，更重要的是有利于保护环境。利用太阳能供电、供热、供冷、照明，最终实现所谓绿色能源的房子，是世界上许多发达国家的热门研究课题，也将是21世纪一个应用面很广、需求量很大的多学科交叉的综合性课题。这是太阳能利用的一个引人注目的发展趋势。
随着我国经济的发展和人们生活水平的提高，人们对生活环境的要求越来越高，采暖和空调已经是建筑物的必要设施。另一方面由于常规能源不断开采和使用，其储藏量将不断地减小，环境污染的问题也越来越严峻。因此，利用太阳能供冷和供热，不仅可以节省电力和常规能源，对环境保护尤其有重要意义