CPC為熱源驅動的太陽能吸收式制冷系統(tǒng)的性能分析.pdf

1、在過去的兩個多世紀里，以化石燃料為基礎的能源體系作為推動人類社會發(fā)展的重要物質基礎，發(fā)揮了極其重要地作用。然而人類對常規(guī)能源過度的開采使用，給地球造成了諸如環(huán)境日益惡化、資源即將枯竭等嚴重后果。因此盡快地探求一種安全、清潔、可再生的新能源體系是擺在人類面前必須解決的重要課題。
　　 太陽能是世界上最豐富地可再生能源，具有對生態(tài)環(huán)境無破壞污染，分布廣泛，取用方便無需勘探、開采、運輸等特點日益受到人類的重視，隨著科學技術的不斷進步，

2、太陽能熱利用技術有了很大的發(fā)展。
　　 太陽能制冷空調作為一種現代建筑中的新型節(jié)能空調系統(tǒng)，因其能量利用與季節(jié)相匹配，對環(huán)境無污染等優(yōu)勢受到科學界的廣泛關注與研究。但該技術由于受集熱器的效率不高，占地面積大、跟蹤困難，無法滿足高性能制冷機對高熱源的要求，無法保證高制冷效率等問題影響，暫未得到廣泛的推廣應用。本文在綜合分析的基礎上，選用了較好地解決了上述問題的復合拋物面式(CompoundParabolic Concentrato

3、r)集熱器，簡稱CPC集熱器，將其與制冷效率高、穩(wěn)定性好的雙效溴化鋰吸收式制冷機組結合，對此系統(tǒng)的工作原理、性能及經濟性進行了分析研究。
　　 在全面分析了CPC太陽能集熱器的光學原理及其基本構成部件：中間接收體、反射體與透明擋板的技術要求、結構特點以及材料性能等特性的基礎上，建立了CPC太陽能集熱器傳熱過程的物理與數學模型。通過模擬計算可知：CPC集熱器橫截面的溫度分布較為均勻，中間接收體附近的溫度最高，可以向管內工質輸送高品

4、位的熱能；CPC太陽能集熱器的出口溫度與太陽輻射強度成正比，與入口流速成反比；CPC太陽能集熱器中間接收體的外壁溫度、透明擋板溫度、CPC反射體的內壁溫度都會隨著管長的增加逐漸變大，其中透明擋板與CPC反射體內壁溫度增長幅度較小，而涂有吸收涂層的中間接收體的外壁溫度隨管長變大上升顯著。
　　 本文還利用質量平衡和能量平衡關系式建立了熱水型雙效溴化鋰吸收式制冷機的穩(wěn)態(tài)數學模型。通過計算，給出了包括系統(tǒng)各換熱器的換熱面積、熱源水、冷

5、卻水、冷凍水的進、出口溫度及流量等內容在內的初步設計參數。并以此為依據，對系統(tǒng)進行了模擬與分析，結果顯示：系統(tǒng)的制冷量及制冷系數COP與熱源水進口溫度大小成正比，特別是制冷量，基本呈線性增長關系；熱源水的流量變化對系統(tǒng)COP與制冷量的影響相似，在流量較小時，系統(tǒng)COP及制冷量的增加比較明顯，在流量較大時系統(tǒng)COP及制冷量的變化則較為緩慢。系統(tǒng)中冷凍水出口溫度的升高會使系統(tǒng)的制冷量與COP變大，過低的出口溫度容易引起蒸發(fā)器中冷凍或冷劑水結

6、冰；冷凍水流量的增大會使系統(tǒng)的制冷量與COP變大，但是幅度非常小。系統(tǒng)的制冷量與COP會隨著冷卻水進口溫度的升高而減小；隨著冷卻水流量的增大而升高，但相對來講幅度均比較緩慢。通過模擬證明：以具有高效集熱效能的CPC集熱器作為太陽能制冷系統(tǒng)驅動熱源，可以盡可能的提高熱源水的溫度到一個適當的范圍，確保制冷系統(tǒng)的高效運行。
　　 此外，本文以位于我國五類太陽輻射區(qū)中第三類的山東省濟南市的氣候條件為代表，通過調研該城市的日太陽輻射值與月

7、輻射量，對太陽能空調在濟南市推廣的可行性進行了分析，結果表明濟南市的輻射量較高，并且比較均勻，適合開發(fā)、使用太陽能的相關設備系統(tǒng)。
　　 最后本文還以濟南市一家三級旅館為實例，對CPC太陽能吸收式制冷系統(tǒng)與常規(guī)直燃型吸收式制冷系統(tǒng)進行了能耗分析與經濟性對比。分析結果表明：CPC太陽能吸收式制冷系統(tǒng)的初投資較大，但是日常維護運行費用很低；常規(guī)直燃式制冷系統(tǒng)的初投資不高，但是日常用電、燃氣的量較大，僅夏季制冷，每年的運行費用就高達2