太阳能空调的技术特点及工作原理

1 6 【Energy Reduction 节能减排 太阳能空调的技术特点 及工作原理 l5ll能 渊的实现方式 l： 依谨 的热能进行制冷乖¨供 热， 一股义呵分为吸收式幂¨l圾附式两种。 目前太 阳能空 调的实现 方 式主要 依靠太 阳的热能 进行 制冷和供 热 ，一 般又可分为 吸收式 和吸 附式 两种。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，分为氨一水吸收式制冷和溴 化锂一水吸收式制冷两种。吸收式制冷 技 术是以太阳能集热器收 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 ，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 ；但 是普通家用空调通 过该技术 改造成 太 阳能空调，改造成 本低 、简便 可行。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 子筛一水 、活性炭一甲醇 吸附式制 冷。 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。集热器形式 多样 ，性能各异。集热器采用真空管型 最多，真空管型最基本的种类有三种： 热管式真空 集热管 (简称热管)、全玻 璃真空 集热管和直通 式真空 集热管。 热管式真空集热管是继传统平板式真 空 集热管之 后开发出的高科技节能 产 品，它将 热管技 术 和真空 技术 融为 一 体，将太阳能集热器的工作温度从7O~C 提高到120℃以上，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 须能满 足充 分利用 低温 热 的各 种工作参数 进行控 制和安全保 护 的控制系统。以热管为太阳能集热管， 溴化锂 一水 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 。 1 、 热管式集热管的工作原理 当阳光射在真空管内的吸热片上 ， 热管 内的工质受热 沸腾 汽化，蒸 汽不 断冲 向顶部 的 冷凝端 ，在 冷凝端 冷凝 变 成液体 ，冷凝 的工质沿 管壁流 回热 管的蒸发端 ，完成一个循环。这种在一 端吸热汽化而在另一端凝结放热，通 过 内部 相变 实现 热量 传递 的热管 ，习 惯称 为重力 热管。热管 的 内部 没有 吸 热芯 ，凝结 的液体从 凝结 端回流 到蒸 发端 是依 靠凝 结液 自身 的重力 ，不需 要外部 动力而 自动循 环 ，这 就是 热管 式真空管的集热过程。由于热管是依 靠 重 力使工质 循环 的 ，在使 用中必须 将 蒸发 段置 于凝结段 的下方。若蒸 发 段 置 于凝结 段的上 方，重 力对凝结 液 维普资讯 http://www.cqvip.com ww w. zh ul on g. co m user 新建图章 的回流会起阻碍作用，这时没有动力使 凝结 液返 回到蒸发 段 ，热 管就不 能工 作 。所以热 管也可以称 之 为单 向传热 的热二 极 管。热管 的这种 特性 非常适 用于太 阳能集 热器，它可 以将 吸收的太 阳能热量传送至水箱，将水加热 ，而反 向不可逆 。也就是说 ，白天吸 热，晚上 不放热 。这对减少集热 器的热损失 ，提 高集热器 的保温性能是 十分有益的 。 由于热管主要依靠工质相变时 吸收 和释放 潜热 以及 蒸汽流动 传输热量 ， 而大多数工质的汽化潜热是很大的，因 此不需要很大的蒸 发量就能传 递大量 的热 。当蒸 汽处于饱和状态 ，其 流动和 相变时的温差很小，而管壁又比较薄 ， 故 热管的面温度梯度很小。当热流密 度很低时，可以得到高度等温的表面 ， 提 高导热 系数 。热管 的安 装倾 角对传 热性能有一定的影 响。对于一定的充液 比，当倾角较小时，传热率随倾角的变 化迅速 上升；当超过某一 倾角时，传热 率的变化变得很平坦，倾 角对传热率的 影响较小。当倾 角为20。C～45。C时， 传热效率最高，其中以40。c时为最佳。 热管安装倾 角范 围由当地 地理 纬度决 定 ，而在我国境 内，从广州1到哈尔滨的 纬度为N23。～N45。，倾角均在传热效 率高的范围内，这对于热管作为集热器 是十分有利的 ，可以最大限度地提高热 管的传热效率。热管具有启动工作温度 低、热损 少、管 内不结垢、不炸管、全年 使用不 结冻、集热效率高、使用寿命长 等特点。 2 溴化锂水溶液 (LiBr-H20)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 节能减排 f Energy Reduction f 1 7 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 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0．2～0．8MP a (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。 以热僻为爪 能集热管，泌化钝 一水为下质埘的吸收式 捌冷 调系统，小符足作为制冷 人的人 凋，还娃作为 家朋 调邡仃符现实意义和发J豇}墒途，特别足}lI漪人们环境 保护恋以的提高，财环境的要求越来越 ，厄}‘染、低能 牦、利Jl1人I5f1能作为动力的 凋将会受剑人们的 眯。 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 (1265V)，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。以溴化锂一水溶液为工 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 ；以溴化锂一 水作为工质对，无毒，无臭，有利于满足 3、系统构造及工作原理 热 管式 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 ，热 管吸收 太 阳能在 水 箱 加热 循 环水 ，水的 温 度 升高 ，由 另 ～ 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 。 维普资讯 http://www.cqvip.com ww w. zh ul on g. co m