太阳能辅助空调

1、1黄黄 护护 林林南京航空航天大学南京航空航天大学20201212年年0404月月23世界能源紧缺导致能源危机，能源问题已成世界能源紧缺导致能源危机，能源问题已成为国家战略安全问题；为国家战略安全问题；能源问题可能导致中国高速经济增长的引擎能源问题可能导致中国高速经济增长的引擎动力不足。动力不足。 燃煤引起的环境污染压力越来越重；燃煤引起的环境污染压力越来越重；洁净能源的开发利用已为世界各国所重视；洁净能源的开发利用已为世界各国所重视；空调为主的建筑能耗占总能耗的空调为主的建筑能耗占总能耗的1/31/3左右。左右。世界能源背景世界能源背景420112011年底我国总装机容量年底我国总装机容量1

2、0.510.5亿千瓦；亿千瓦；我国每年新增电力装机容量我国每年新增电力装机容量超超5,0005,000万千万千瓦瓦，相相当于当于以以后后2020年年增装机容量增装机容量1 10 0亿千亿千瓦瓦；美美国国每年新每年新增电力装机容量增电力装机容量超超2 2, ,000000万千万千瓦瓦，相相当于当于以以后后2020年年增装机容量增装机容量40,00040,000万千万千瓦瓦；同同时时美美国国以外以外的国家和的国家和地地区区需需增装机容量超增装机容量超过过40,00040,000万千万千瓦瓦；这些能量从这些能量从哪哪來來？能能 源源 挑挑 战战5江苏能源问题江苏能源问题江苏是人口大省、经济大省，经济

3、发展较江苏是人口大省、经济大省，经济发展较快，能源需求量大；快，能源需求量大；2012年初江苏总发电装机容量年初江苏总发电装机容量6992万千瓦万千瓦(全国第三全国第三)；江苏自然资源匮乏，江苏自然资源匮乏，能源紧缺，水电可开能源紧缺，水电可开发量小发量小；而江苏是阳光较充足的地区；而江苏是阳光较充足的地区；环境污染的的压力越来越大，如酸雨每年环境污染的的压力越来越大，如酸雨每年给江苏造成超过给江苏造成超过11亿元的经济损失；亿元的经济损失；6环环 境境 挑挑 战战由发电厂由发电厂造成的污染超造成的污染超过总过总污染的污染的50%50%空空气气水水土壤土壤发电厂发电厂是造成全球是造成全球温温室

4、效室效应应的最大的最大源头源头空调制冷剂对臭氧层的破坏空调制冷剂对臭氧层的破坏我我们们如何面如何面对这对这些挑些挑战呢战呢? ?7煤煤？对环对环境造成巨大境造成巨大的的破坏，破坏，污染大污染大；温温室室气体的气体的主要主要來來源源；储量有限。在目前储量有限。在目前开采的情况下，我开采的情况下，我国的煤最多用国的煤最多用年。年。8石油石油?世界世界上上有限有限的石油约能的石油约能供供应应5050年年我国我国高度依高度依赖赖外外国进国进口口，每年缺油超过每年缺油超过2.52.5亿吨亿吨85%85%的原油通过马六甲的原油通过马六甲海峡海峡, ,对国家战略安全对国家战略安全造成威胁造成威胁; ;非常高

5、的环非常高的环境境代价代价9水水 电电?大大規規模水力模水力发不发不可能处处都有可能处处都有对动植物的生态对动植物的生态环境造成严重的环境造成严重的影响影响形成重大的军事形成重大的军事目标目标10核能核能?现阶段我国电力发展的现阶段我国电力发展的主要目标主要目标核燃料是非常稀缺的核燃料是非常稀缺的, ,全球全球计划计划新新增核增核反反应应堆堆的数的数量量也是也是有限有限建建造新造新的的反反应应堆堆需要花需要花费很长的时间费很长的时间需需要要处处理理核废料和应对核废料和应对安全问题（安全问题（日本核辐射日本核辐射问题问题）11天然天然气气?和石油一样，数量和石油一样，数量有限而供不应求有限而供不

6、应求12地热地热能能? 对环境对环境友好友好 2424小时小时供供电电 与与其他可更其他可更再再能源能源相相辅辅相成相成 仅仅在在少数少数地地区存在区存在地热能地热能13解决方案解决方案最佳最佳的可再的可再能源技能源技术术太太阳能阳能风风能能生生物质能物质能氢氢能能对环对环境境友好的发电友好的发电方式方式具有具有战略意义的节能途战略意义的节能途径径1415 由低温热源向高温热源传递热量必须消耗由低温热源向高温热源传递热量必须消耗能量。在压缩式制冷装置中要消耗机械功能量。在压缩式制冷装置中要消耗机械功, ,而而在吸收式制冷装置中则主要是消耗热能。在吸收式制冷装置中则主要是消耗热能。16吸收式制冷

7、原理吸收式制冷原理1.属于液体气化制冷方法：制冷剂气化属于液体气化制冷方法：制冷剂气化吸热达到对外制冷的目的吸热达到对外制冷的目的2.制冷剂在吸收剂中不同温度下具有不制冷剂在吸收剂中不同温度下具有不同溶解度同溶解度3.吸收式制冷的系统吸收式制冷的系统 及工作过程及工作过程17在相同的制冷量情况下，吸收式制冷循环的设备体积要比蒸汽压缩制冷循环的大，并只适用于具有稳定冷负荷的场合，因为从起动到稳定需要较长时间。但其优点是优点是。此外,还有以水作制冷剂，溴化锂（LiBr）作吸收剂的吸收式制冷装置。wQQ2吸收式制冷装置的制冷系数18吸收式制冷系统组成吸收式制冷系统组成1.组成组成设备：蒸发器、冷凝器

8、、吸收器、设备：蒸发器、冷凝器、吸收器、 发生器、溶液泵、节流阀。发生器、溶液泵、节流阀。 吸收器：吸收制冷剂蒸汽吸收器：吸收制冷剂蒸汽 发生器：加热、释放制冷剂发生器：加热、释放制冷剂 溶液热交换器：内部能量利用，提高效率溶液热交换器：内部能量利用，提高效率 溶液泵：加压作用溶液泵：加压作用 2.循环循环 ：制冷剂循环制冷剂循环 溶液循环：相当于压缩机的作用溶液循环：相当于压缩机的作用 1920工质对1.工质对（二元溶液）：工质对（二元溶液）： 两种可以相互吸收的液体形成的溶液。两种可以相互吸收的液体形成的溶液。2.吸收式制冷常用工质对：吸收式制冷常用工质对： 溴化锂水溶液；氨水溶液溴化锂水

9、溶液；氨水溶液3.工质对的要求：两种液体互溶性好，且工质对的要求：两种液体互溶性好，且具有不同的沸点具有不同的沸点 低沸点液体：制冷剂低沸点液体：制冷剂水、氨水、氨 高沸点液体：吸收剂高沸点液体：吸收剂 溴化锂、水溴化锂、水 21吸收式与压缩式的比较吸收式与压缩式的比较比较项目比较项目压缩式压缩式吸收式吸收式结结 构构压缩机压缩机吸收器、液泵、发生器吸收器、液泵、发生器耗能类型耗能类型 机械能机械能热能（蒸汽、燃油、燃气、热能（蒸汽、燃油、燃气、废热、余热）废热、余热）工况特点工况特点 冷凝压力高冷凝压力高冷凝压力低冷凝压力低制冷工质制冷工质 制冷剂（氨、氟里昂）制冷剂（氨、氟里昂） 工质对：

10、吸收剂工质对：吸收剂- -制冷剂（溴制冷剂（溴化锂化锂- -水、水水、水- -氨）氨）热力计算热力计算 压缩式制冷热力计算压缩式制冷热力计算溴化锂吸收式制冷热力计算溴化锂吸收式制冷热力计算22经济技术分析经济技术分析l优点：优点：1.1.工质环保工质环保 2.2.以热能为动力，节电效果明以热能为动力，节电效果明显显 3.3.可以利用余热废热可以利用余热废热l缺点：缺点：1.1.价格无优势价格无优势 2.2.耗能大，机组笨重耗能大，机组笨重 3.3.利用热能促进全球变暖利用热能促进全球变暖 23溴化锂水溶液的特性溴化锂水溶液的特性1. 溴化锂具有强烈的吸水性；溴化锂具有强烈的吸水性；2. 溴化锂

11、水溶液具有很强的吸湿性；溴化锂水溶液具有很强的吸湿性；3. 溴化锂与水的沸点相差很大；溴化锂与水的沸点相差很大；4.溶液温度过低或浓度过高，均易发生结晶；溶液温度过低或浓度过高，均易发生结晶； 5.对金属具有较强的腐蚀性；对金属具有较强的腐蚀性； 6.无毒，对人体无害。无毒，对人体无害。 24溴化锂吸收式制冷机工作原理溴化锂吸收式制冷机工作原理 1.单效溴化锂吸收式制冷机单效溴化锂吸收式制冷机25溴化锂吸收式制冷机工作原理溴化锂吸收式制冷机工作原理 2.双效溴化锂吸收式制冷机双效溴化锂吸收式制冷机 26溴化锂吸收式制冷机工作原理溴化锂吸收式制冷机工作原理 3.3.工作蒸汽型工作蒸汽型溴化锂吸收

12、式制冷机溴化锂吸收式制冷机27溴化锂吸收式制冷机工作原理溴化锂吸收式制冷机工作原理 4.4.直燃型溴化锂吸收式制冷机直燃型溴化锂吸收式制冷机( (制冷过程制冷过程）28直燃溴化锂吸收式制冷机外形直燃溴化锂吸收式制冷机外形29上海交大王如竹教授研发的30南航太阳能低温储粮系统南航太阳能低温储粮系统 3132吸附制冷原理吸附制冷原理 吸附制冷原理吸附制冷原理：固体吸附制冷是通过微孔固体吸附剂在较低温度下吸附制冷剂(吸附质)，在较高温度下解吸制冷剂的吸附一解吸循环来实现的。固体吸附制冷系统一般由吸附器、冷凝器和蒸发器3个主要部分组成如图：33吸附工质对吸附工质对 吸附剂：比表面积大 ，吸附容量大，吸

13、附速度快，气流阻力小并且能再生和多次使用 ； 活性炭 沸石分子筛 硅胶 无机盐氯化钙、氧化锶等。目前研究最多的是CaCl2-NH3 和CoCl2-NH3 ,而且研究的趋势都集中在混合吸附剂上。 吸附质：单位体积蒸发潜热大、无毒、不可燃、无腐蚀性、良好的导热性能、良好的热稳定性、在工作温度范围内化学性能稳定； 甲醇、氨、乙醇、水、R11、R12、R22、R113、二氧化硫、丙酮 等。34吸附床传热传质强化技术吸附床传热传质强化技术 增加吸附剂侧的有效换热面积 ：在吸附床内加入金属导热片或金属导热管，如翅片管式、板式、螺旋板式、管板式等 ； 固化吸附剂提高吸附床本身的导热率 :a.在吸附床中加入导

14、热性能好的物质，如铝粉、铜粉、石墨等；b.吸附剂颗粒和固体壁面间紧密接触，降低接触热阻 ； 提高传热系数，即将吸附剂固结在换热管壁面上 提高换热流体侧的传热系数提高换热流体侧的传热系数 35循环方式循环方式基本循环是间歇式的制冷方式，它利用太阳本身的间歇活动规律，即单个吸附床白天加热解吸与夜晚冷却吸附交替地进行实现制冷过程，具有结构简单的特点。 连续型吸附式制冷循环 ：热波循环、对流热波循环、利用回热的连续循环等 36吸附制冷系统实物图吸附制冷系统实物图 37为什么市场上没有太阳能空调为什么市场上没有太阳能空调? ? 技术不成熟技术不成熟? ? 价格太高价格太高! !38Berhane H. Gebreslassie(普度大学)39燃料价格的影响燃料价格的影响4041Solar-assisted cooling/heating system in parallel configuration (台大黄教授)42每月节能效果每月节能效果43投资回收期投资回收期(1RT=3.5KW)(1RT=3.5KW)44太阳能辅助空调系统原理太阳能辅助空调系统原理45空调系统的压焓图空调系统的压焓图http:/ 46.1436.147太阳能辅助制冷循环的太阳能辅助制冷循环的COPCOP=3.78COP=4.11h2=457.9h4=244.3h4