太阳能空调系统设计及实验研究

太阳能空调系统设计及实验研究

太阳能空调系统设计及实验研究

上海交通大学制冷与低温工程研究所，翟晓强，王如竹

摘要: 针对上海市建筑科学研究院生态建筑示范楼，设计了太阳能驱动的吸附式空调系统。研究了夏季典型工况下，太阳能吸附式空调系统的运行特性，包括太阳能集热器阵列、蓄热水箱、吸附式制冷机组的温度变化规律以及系统制冷量的变化规律。并根据实际运行情况对整个夏季的太阳能空调效果进行了总结与分析。关键词：太阳能；吸附式制冷；系统设计；实验研究 1 引言

太阳能空调把低品位的能源（太阳能）转变为高品位的舒适性空调制冷，对节省常规能源、减少环境污染具有重要意义，符合可持续发展战略的要求。利用太阳能光热转换的吸收式制冷较为成熟。国际上一般都采用溴化锂吸收式制冷机，目前的热水型（单级）吸收式制冷机要求的热源温度在88～90℃以上，这对太阳能集热器的要求比较高。在高温下运行太阳能的有效时间很短，一天当中只有太阳辐射很强的时候才能达到温度要求，同时太阳能集热器的热效率也会降低。因此，虽然在较高的温度下运行，制冷机的COP会高一些，但系统总的热效率并不高[1]。吸收式系统是与太阳能同步利用的系统，实际上是将太阳能热水系统与吸收式制冷机相复合的系统，系统投资费用高，此外也难以应用于晚上等无日照的工况。对于小型太阳能空调来说，吸附式制冷系统可能是一个很好的选择[2]。此外，与吸收式制冷机组相比，吸附式制冷机组无运动部件，无溶液泵等附件，也不存在腐蚀现象[3]。对于太阳能驱动的双床吸附式空调系统，Li Yong和K. Sumathy从理论上对其主要的设计参数以及运行参数对系统的影响进行了分析[3]。然而，尚无有关太阳能吸附式空调系统的实验报道。

上海市建筑科学研究院生态办公楼位于上海市建筑科学研究院莘庄基地内，总建筑面积为1984 m2，建筑占地面积904 m2，建筑层数：地上3层，三层屋面设置空调机房。作为一个生态建筑示范工程，该建筑包容了多种绿色技术，包括建筑节能、自然通风、自然采光、智能控制、太阳能利用、健康空调、舒适环境、生态绿化、水资源利用、绿色建材、生态绿化等十项技术。上海交通大学承担了太阳能复合能量系统的研究设计，本文对其中的太阳能吸附式空调系统进行介绍；阐述了夏季典型工况下，太阳能吸附式空调系统的运行特性。

2 太阳能空调系统设计

根据现行采暖、通风与空气调节设计规范，空调室外计算参数以及空调室内设计参数如表1所示。

表1 上海市办公楼空调室外计算参数以及空调室内设计参数

空调室外计算干球温度

34 ºC

空调室外计算湿球温度

28.2 ºC

空调室外计算相对湿度

空调室内设计

温度

空调室内设计相对湿度

55％