太阳能联合沼气双效吸收空调系统.docVIP

一、引言 1.1研究背景 近年来，全球各地面临着环境污染和能源消耗逐年增加的问题，据相关统计，大约有15%的电力能源用来驱动空调系统和各种制冷机组，并且空调系统的能耗占了建筑能耗的45%左右。在建筑行业的带动下，空调的需求量也逐渐增多，但是传统式压缩式空调采用的制冷剂是氟利昂（CFC），CFC是一种温室气体，造成全球气候变暖的元凶之一，并且，对臭氧层具有极大的破坏作用，近几年来，在北极和南极的上空都曾经出现过臭氧层“空洞”。臭氧层保护着地球上生物的生命。流行病学的统计数据表明，平流中的臭氧每减少1%，皮肤癌和黑色素瘤癌的发病率分别增加5%和2%， 面对着全球气候变暖和臭氧层空洞问题，节能和环保越来越受到各国的重视。为了拯救臭氧层，CFC之类的物质需要大量的被减少使用和最终停止被生产。1987年，43CFC作为制冷剂，温室效应系数（GWP)和臭氧破坏系数(ODP)均为零的物质将替代CFC和氢氟烃（HFC）。如今，要如何解决取代氟利昂压缩式空调以及降低建筑能耗的问题迫在眉睫。 吸收式制冷技术因其能有效的解决上述问题而日益受到人们的青睐。吸收式制冷是利用二元或者三元溶液工质对来进行的。目前，所采用的工质对应用最为广泛的有溴化锂-水（LiBr/HO）和氨-水（NH/HO），但是LiBr/HO由于难挥发、无毒、对环境友好、制冷系数（COP）高、对热源温度要求低等优点占据了现在应用以及研究的重要地位。 太阳能是一种绿色无污染并且取用很方便的自然资源而逐渐受到国际各国的重视。但是，又因为太阳能的辐射度是极其不稳定的，这也将很大程度上限制了太阳能空调系统的稳定性和可行性。而沼气是一种生物质能，也是可再生能源。并且，在沼气开发的过程中，可以大量的减少废弃物对环境的影响，具有很好的去污性能。而且，CFC是重要温室效应气体之一，也是造成全球气候变暖的元凶之一。 1.2国内外研究现状 1.2.1国外研究现状 在国外，20世纪60年代，太阳能吸收式制冷技术被应用于空调领域上。然而，又因为技术不够成熟、效率低、投入成本高等原因没有得到进一步的发展。于20世纪70年代，全球各国受到能源危机和环境问题的影响，一些发达国家越来越重视吸收式制冷技术，并且开始研究太阳能吸收式空调系统。 1960年，在美国，世界上首套氨-水吸收式制冷空调系统诞生了。6年后，澳大利亚昆士兰大学研制出了一套太阳能溴化锂-水吸收式制冷机组，此机组利用平板集热器采集热量来作为热源，制冷量是10.5KW，相当于为122m的房间提供所需的冷量。1974年，日本早稻田大学建成了太阳能住宅，里面配备了溴化锂-水吸收式制冷空调设备，该设备的集热器是抛物柱面型集热器，所产生的制冷量足以为143m住宅提供所需的冷量。在此之后，新加坡、德国、香港、科威特、墨西哥等许多发达国家和地区相继进行研究太阳能空调技术。 1.2.2国内研究现状 20世纪70年代，我国也开始积极探索太阳能空调系统和太阳能制冷技术。1966年，我国首台单效溴化锂吸收式制冷机组于上海第一冷冻厂和一些高校及研究所得研制下问世了。随着科学技术以及吸收制冷技术的推广下，我国对太阳能吸收式制冷技术的研究逐渐走向成熟。 继1966年之后1998年，我国首座太阳能空调系统在广东江门市由广州能源研究所建成了，集热面积为500m，制冷功率为100KW。于1999年，在山东省乳山市由北京太阳能研究所建立了一座单效太阳能空调系统，并于同年，一种新型的太阳能吸收式制冷技术被香港大学李中付等人所提出。在2003年，远大集团建成了一座有燃气备用的太阳能双效吸收式空调系统，该系统的制冷功率为231KW。 现今，国内外对吸收式太阳能空调系统的研究主要用于大型中央空调，也取得了丰厚的成果。伴随着2006年在天津海泰广场启用了世界最大型的太阳能空调设备，并且于同年上海市科委验收了国内第一座配有太阳能空调的办公大楼，这意味着太阳能中央空调逐渐市场化。如今，很多国内外研究者在家用小型太阳能空调的领域中提出了很多新颖的设计方案，尽管各有优势，也都处于实验阶段。 1.3研究意义和目的 太阳能和沼气作为一种既清洁又丰富的可再生能源，并且溴化锂机组是具有环保性能的制冷系统。因此，太阳能联合沼气双效吸收式空调系统是一种很有潜力而且是非电力环保空调。如今，能源消耗逐年增加，空调的需求量也越来越大，环保的要求更是越来越高，所以，推广使用太阳能联合沼气空调会为我们带来巨大的环境效益、经济效益和社会效益，有着非常广泛的发展和应用前景。 研究本课题的目的在于提出一个具有潜力价值、非电力环保的太阳能联合沼气双效吸收式空调系统的构思。希望通过对这个系统的研究，可以提高太阳能空调系统的稳定性以及推动太阳能空调系统的发展。从而达到响应环境保护的需求，又可以降低我国电力系统的负荷。