太阳能建筑一体化原理与应 课件 第10章 太阳能空调

太阳能建筑一体化原理与应用第10章太阳能制冷与空调一、太阳能吸收/吸附式空调1.太阳能吸收式空调吸收式制冷系统是一种热驱动制冷系统。吸收式制冷的工质包含吸收质和吸收剂，吸收质作为制冷剂。太阳能吸收式空调系统原理图一、太阳能吸收/吸附式空调（10-1）其中Qe为蒸发器制冷功率（W），Qg为发生器消耗的热功率，单位为W。在吸收式制冷系统中，热力系数COPth按下式计算：2.太阳能吸附式空调吸附式制冷的原理与吸收式制冷类似，但不同的是吸附剂是固体。太阳能吸附式空调即是以太阳能为热源，利用吸附式原理的制冷空调系统。一、太阳能吸收/吸附式空调3.太阳能吸收/吸附制冷的性能系数（10-2）太阳能制冷性能系数（即COPsolar），它是指集热器接收到的太阳辐射Qs转变为制冷量Qe的份额，定义式为：（10-3）（10-4）对于太阳能吸收/吸附制冷来说，首先要通过集热器把太阳能转化为热能，然后通过吸收/吸附制冷机转化为制冷量，因此，

一、太阳能吸收/吸附式空调对于太阳能集热器而言，出水温度越高，集热器效率越低；而对于热驱动的制冷系统，在一定范围内，驱动热源温度越高，制冷的热力系数越高。热驱动制冷机组的热力性能系数曲线一、太阳能吸收/吸附式空调

二、太阳能除湿空调系统除湿冷却系统是由干燥空气和蒸发冷却两种过程组合而成的1.太阳能固体除湿空调系统该系统是使用固体干燥剂去除空气中的水分含量的。干燥剂材料通常浸渍在蜂窝设计的转轮式热交换器上。1.太阳能固体除湿空调系统固体除湿冷却系统空气变化焓湿图太阳能转轮式除湿空调基本循环形式如图所示：常用的干燥剂材料常用的干燥剂材料有硅胶、活性铝、天然和人造沸石、硅酸钛、合成聚合物、氯化锂、氯化钙等，这里主要介绍氯化锂。氯化锂是一种化学性质非常稳定的盐。原则上，氯化锂晶体和食用盐氯化钠晶体有相似的结构，是可利用的具有最大吸湿力的盐之一。氯化锂是一种溶解型除湿剂，能够像固体一样吸收水蒸气，此时为化学吸收；并且在其吸收水变成液体溶液后还能继续吸收水分，此时为溶液吸收。氯化锂能够在碱性环境下运行，还能够抑制细菌在其表面生长，而且在温暖和潮湿的环境中非常适用，对人体健康无害。（10-5）（10-6）（10-7）除湿空调系统的制冷量：转轮除湿空调系统的除湿量：转轮除湿空调系统的热力COPth：Qc和Qreg分别为制冷量和再生热；ms为送风空气流量；din和dsup为室外空气和空调送风的焓值；hin和hsup为室外空气和空调送风的焓值。太阳能除湿空调的性能评价指标：2.太阳能液体除湿空调系统该系统是利用液体干燥剂材料去除空气中的水分含量。太阳能驱动溶液除湿制冷系统2.太阳能液体除湿空调系统溶液除湿的系统流程图有很多种，比如可以利用室内的排风对浓溶液再生：太阳能驱动溶液除湿制冷系统（利用排风再生浓溶液）液体干燥剂除湿溶液常用露点（℃）浓度（％）毒性腐蚀性稳定性主要用途备注氯化钙水溶液－3～－140～50无中稳定城市煤气除湿

二甘醇－15～－1070～95无小稳定一般气体的除湿沸点245℃，用简单的分馏装置就能再生，再生温度150℃，损失量很少丙三醇溶液，无水（3～6）～－15（10~80）~100无小高温下氧化分解工业气体的干燥在真空条件下蒸发再生，只需要很少的加热负荷。三甘醇－15~－1070~95无小稳定空调，一般气体的除湿沸点238℃，有挥发性，用于空调除湿氯化锂水溶液－10~－430~40无中稳定空调，杀菌低温干燥沸点高，在低浓度时吸湿性大，再生容易，粘度小，使用范围广泛。三、太阳能光伏空调1.光伏空调与建筑光储直柔系统（1）光伏空调概述根据制冷方式的不同常见的光伏空调可以分为光伏驱动的蒸汽压缩式制冷空调系统与光伏半导体空调；根据用电形式，可以分为交流空调系统和直流空调系统；根据系统规模，可以分为分体空调系统和大型空调系统。（分体空调器与集中式空调系统见下两页PPT图示）光伏驱动的分体机空调器1.光伏空调与建筑光储直柔系统

1.光伏空调与建筑光储直柔系统光伏驱动的集中式空调系统1.光伏空调与建筑光储直柔系统（2）建筑光储直柔系统光储直柔，简称PEDF（Photovoltaics，Energystorage，DirectcurrentandFlexibility）是在建筑领域应用光伏发电、储能、直流配电、柔性用能的简称：（2）建筑光储直柔系统光储直柔建筑配电系统的关键特征如下：1）光储直柔系统是有机融合并构成一个整体来实现柔性用能，即实现建筑与电网之间的友好互动。因此，基于变化直流母线电压的系统控制策略是其中的关键。2）光储直柔系统从传统的“自上而下”（集中电站发电，并通过电网输配给各终端用户）转变为“自下而上”（各终端用户自身具有发电能力，分布式发电首先在终端用户自消纳，若有剩余再传输至上一级电网）。3）光储直柔系统将成为电力系统中可调度的柔性用能节点。三、太阳能光伏空调1.半导体热电制冷（1）热电制冷原理热电制冷（亦称为温差电制冷、半导体制冷或电子制冷）是以温差电现象为基础的制冷方法，它是利用珀尔帖效应的原理实现制冷的。半导体热电制冷示意图1.半导体热电制冷四、天空辐射制冷1.天空辐射制冷原理地表与大气层吸收太阳辐射，同时也会以红外辐射的形式向外太空辐射能量，地球表面物体向宇宙的红外辐射可用于冷却地球表面物体，这就是天空辐射制冷。基于不同气体的综合作用，大气辐射主要集中在中红外波段，如图所示，大气辐射在8～13μm波段内是高度透明的，表现出明显的光谱选择性。

AM1.5太阳光谱及中远红外区域大气光谱透过率1.天空辐射制冷原理辐射制冷表面传热过程Pnet-cooling=Prad－Patm－Psolar－Pnon-radiative

其中Prad表示辐射体表面的热辐射；Psolar表示吸收的太阳辐射；Patm表示吸收的大气辐射；Pnon-radiative表示非辐射得热四、天空辐射制冷2.辐射制冷材料(1)夜间辐射制冷材料夜间辐射制冷指在夜间达到低于环境温度的冷却效果，宽谱和选择性辐射材料均可实现这一功能;制冷材料一般可分为：聚合物；无机薄膜。(2)日间辐射制冷材料日间辐射制冷由于阳光照射会导致辐射体表面温度升高，故辐射制冷材料需要对太阳辐射有很高的反射率（一般大于0.9）。国内外研发出光学薄膜材料、超材料及超表面、光子晶体等多种材料，由于具有周期性的多层膜结构光子晶体可强化“大气窗口”波段的发射能力，有研究团队研发出一种由7层SiO2和HfO2组成的光子晶体（从外到内依次为SiO2230nm、HfO2485nm、SiO2688nm、Ag200nm、Ti20nm、Si），其光谱特性如下页图所示2.辐射制冷材料(3)动态辐射制冷材料动态辐射制冷利用发射率可变的材料来实现加热或冷却需求变化时红外辐射的自行调节；主要包括：热致变色材料，电致变色材料，机械应变响应材料。近年来，我国学者开发了一种低成本、可扩展的自适应辐射制冷薄膜涂层，并实现了辐射制冷和太阳加热涂层的温度感知智能切换和大规模制备。某光子晶体材料的光谱特性四、天空辐射制冷3.辐射制冷的应用(1)被动式建筑节能辐射制冷技术以天空作为冷源对建筑进行降温，将辐射制冷材料直接应用于建筑围护结