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太阳能制冷技术的应用及其发展趋势 申请人: 刘璐 学院:南方学院 专业:热能与动力工程 指导教师:王志和 职称: 副教授 汇报的主要内容 课题研究的意义 太阳能制冷技术的原理和特点 新型太阳能制冷系统介绍 新系统的技术经济性分析 存在的问题 未来的发展趋势 一.课题研究的意义 用可再生能源和其它余热可有效缓解世界范围内的能源紧张和环境污染问题，太阳能是一种清洁、可再生能源，长期以来一直受到科技界的重视。 太阳能是取之不尽，用之不竭的，太阳能制冷用于空调，将大大的减小电力消耗，节约能源。 目前压缩式制冷机主要使用CFC类工质因为对大气臭氧层有破坏作用应停止使用，太阳能制冷一般采用非氟烃类的物质作为制冷剂，臭氧层破坏系数和温室效应系数均为零，适合当前环保要求。 二.太阳能制冷技术的原理和特点 时至今日，制冷研究者已在太阳能制冷这一领域进行了大量的研究工作，提出了各种不同的制冷方法并取得了初步进展，利用太阳能制冷有两条途径: 1)利用光伏技术产生电力,以电力推动常规的压缩式制冷机制冷；2)进行光—热转换,用热作为能源制冷。前者系统比较简单，但以目前光电池的价格计算,其造价约为后者的3倍~4倍；后者除了供冷之外还可结合供热利用。因此常用的太阳能空调系统常以第二种为主,主要有以下三种方式,即太阳能吸收式制冷、太阳能吸附式制冷和太阳能喷式制冷。 太阳能吸收式制冷 太阳能吸附式制冷 太阳能喷射式制冷 常用太阳能制冷系统的缺点 常用的LiBr吸收式制冷机存在的易结晶、腐蚀性强、蒸发温度只能在0℃以上等缺陷；对氨系工质对的研究主要是针对它的一些致命缺陷，如制冷性能系数(COP)比溴化锂小；工作压力高，具有一定的危险性；有毒；氨和水之间沸点相差不够大，需要精馏等。 吸附式制冷与压缩式和吸收式系统相比，该技术还很不成熟。主要问题在于固体吸附剂为多孔介质，导热性能低，因而吸附和解吸所需时间长，制冷功率小 COP值不高。 喷射式制冷需要提高引射压力来提高系统性能，但太阳能受天气影响较大，系统性能系数不够稳定。 系统的创新 综上所述，我们发现传统的太阳能制冷技术在实际应用方面都存在一定的缺陷和限制，因此我们需要寻找一种新型的太阳能制冷技术的应用方式，因此我们想到了将技术比较成熟的太阳能吸收式制冷技术与地源热泵技术相结合，建立一套新的太阳能制冷空调技术。 三.太阳能与地源热泵联合运行新系统设计及其工作流程 该新型供热制冷系统主要由以下系统构成： 太阳能集热系统 第一类吸收式热泵系统 太阳能吸收式制冷系统 地热换热系统 热泵机组系统 室内供热制冷系统。 太阳能吸收式制冷/热泵与地源热泵联合运行原理图 太阳能吸收式制冷与地源热泵联合制冷流程图 太阳能吸收式制冷与地源热泵联合供热流程图 四.新系统的技术经济性分析 有相关文献采用数值模拟的方法对小型的太阳能辅助的单效溴化锂吸收式制冷系统的可行性和经济性作了系统的分析，结果表明该小型制冷系统比常规压缩式制冷系统节能20%～27%；另有研究表明：太阳能单效溴化锂吸收式制冷系统的COP值约为0.43。虽然其COP值较低，但太阳能吸收式制冷系统的运行费用只是采用辅助热源和水泵等所消耗的电能，因此节能效果明显。地源热泵系统在全年的使用过程中能效比在3.3～4.5之间，也就是说每1kWh的热量输出，只需要0.22～0.30kWh电量，这比空气热源泵高出40%，其运行成本仅是中央空调系统的50%～60%。因此，太阳能与地源热泵联合制冷可以为用户节省电费30%～50%。 五.存在的问题 1、系统结构复杂，初投资较高。系统性能的可靠性、稳定性有待于进一步提高。 2、太阳能集热器与埋地换热器的运行，其过程是一个比较复杂的传热、传质动态过程，系统各部件相互耦合使得系统的运行效果不仅与集热器和埋地换热器的效率有关，而且与热泵机组的工作效率、房间的负荷大小及土壤中的换热方式有关。要对这一复杂系统的运行状况有全面了解，必须进行相应的模拟研究，开发相应的计算软件进行模拟。 五.存在的问题 3、设计控制策略不同，运行效果及经济性也必然不同。因此，夏季联合供冷和单独采用地源热泵供冷两种方案的优劣，必须针对不同的气候条件和地质条件做出相应的比较，找出最佳的控制方案。 4、本文将冬季供热模式设计成以太阳能为热源的第一类吸收式热泵与地源热泵联合运行，虽然第一类吸收式热泵有一定的优越性，但是其供热系数较低。 六.发展趋势 将太阳能吸收式制冷应用在地源热泵系统中，不仅可以利用太阳能吸收式制冷技术提供夏季冷负荷，而且还可以利用以太阳能为热源的第一类吸收式热泵系统提供冬季热负荷。通过以上对其联合运行供热制冷