可再生能源

S. Rosiek, F.J. Batlles

摘 要

在过去的几年中,太阳能空调系统已经在蓬勃的发展。它在欧洲南部地区已经被认为是可利用的方法。在许多国家(尤其是在西班牙)，这主要是由于一年的从冬天到夏天的这一段期间更多的使用制冷、热系统而引起的日益增加的高用电量。

在本文中,我们将分析的行为太阳能辅助空调系统安装在太阳能研究中心大楼。该系统主要由平板太阳能集热器和简单溴化锂水吸收式制冷机组的构成。在对各种各样的发电机、吸收塔,冷凝器,蒸发器温度的研究中，采用了不同的操作方式进行了分析性能系数(COP),实验结果表明,性能系数在0.6左右。本论文的主要目的是为了描述开发建设的特点和太阳能辅助空调系统。另外还可以通过分析发现，各系统经营策略和太阳能系统的运行参数的最佳条件。

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1 介绍

建筑领域的设备已经对工业化国家的总能源消费产生重大影响。例如, 在德国大约40%的终端能源需求致力于空间供热和家庭热水[1]；在西班牙大约16%的整体能源消耗是跟建筑领域有关。因此,许多的能源政策和策略通过降低二氧化碳排放量来解决气候变化对降低建筑能耗的影响。被动式太阳能建筑的建筑物越来越流行被作为智能的方式来设计和建造更多的节能建筑，以及提高室内舒适度[2]。进一步减少对能源消耗、能源成本和减少二氧化碳的排放的建筑物,才能实现由采取积极主动的技术,如太阳能光伏阵列和太阳能集热器[3-5]。

近年来,研究一直致力于提高吸收制冷系统。太阳能制冷技术上已被证明是可行的。这是由于其冷却与太阳同时出现高峰负荷电力供应太阳能应用特别有吸引力。其次,机械蒸汽压缩电冰箱需要大量的能量为他们的操作。除此之外,最近的研究表明传统的蒸汽压缩系统工作流体,是导致臭氧层耗竭温室效应。然而, 在许多情况下吸收制冷系统利用廉价的热、太阳能、生物质能或地热能源来源,而供应是可以忽略不计的成本。此外,这些系统的工作流体对环境不会产生破坏[6、7]。太阳能研究中心位于阿尔梅利亚的大学校园。这座建筑已建成与使用能源效率达到生物气候标准。在单层建筑物包括一个1100平方米，10个实验室，5个办事处和一个会议室。这幢大楼里大约有40个的雇员工作, 如果会议室也被使用的话，其最大可入住70人以上。会议室通常用于举办讲演或事件。这是一个特别的地方是由于与建筑物的其他房间相比具有较高的占用人数。空调在运行过程中，从上午9办公时间至晚上八时，从星期一到星期五。为CIESOL建设的运营时间是在白天，导致太阳辐射冷却负荷高峰期提供一个良好的匹配[8]。

在某种意义上来说，它主要的目标是与太阳能资源的最大改善在大楼里,没有什么大的阻碍围绕。它是为导向与内部访问沿东南走廊和轴的通过中殿在阿尔梅利亚建筑最大的一处的立面。北立面的建筑已经减少了太阳能收益在整整一年。办公室坐落在东墙有几个小窗口,其主要目的是减少在夏季早晨的时候获得太阳能,但是仍然允许自然光进来。西墙的外观没有窗户。

在CIESOL建设太阳能辅助空调系统安装的主要目的，以支付其加热和冷却的需求。冷却系统是基于机器的吸收。上述系统2006年10月开始运作。撰写本文的主要目的是描述在加热和冷却方式对整个系统运行的热力学行为。我们将分析的平板集热器的阵列，吸收机性能系数，也是整个安装全球效率的行为。

2 吸收原理的理论基础

吸收式制冷循环是一个类似蒸汽压缩循环，吸收或蒸发效应发生时有不同的蒸汽压力的液体和气体的在物质基础上进行交换的阶段。这些类型的周期方面有蒸气压缩系统

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大范围的优势，它们需要较少的压缩效能，而且要采取一种方式来恢复从液态制冷剂的解决方案出台之前的蒸气进入冷凝器的制冷剂进入。这意味着转移从相对高温源就可以了，例如，太阳能集热器田间热。另一个优点是，它的运作需要很少的移动部件，从而影响其使用寿命和维护水平[9]。

一个制冷系统中吸收制冷剂,在这种情况下的水是次生物质吸收,又称为吸附剂(在我们的情况下,它是溴化锂)。与蒸气压缩系统相比，该系统的根本区别,是这一事实的压缩机替换集:吸收器、发电机、水泵、溶液热交换器和膨胀阀。图1显示了一种吸收循环的示意图。在吸收塔的溴化锂吸收制冷来自蒸发器(式1)。溴化锂的数量,溶于水的增加,溶液的温度不断缩水。在吸收塔冷冻水分发给带走释放的能量从溴化锂溶液中,以保持他们的避振器温度越低越好。在“a”, 泵的压力进入了叶子,在其增加到发电机(“b”)。在发电机组、热转移从来源比较高的温度使蒸汽逃了出来,从溶液中,留下一个弱解的发电机。被解放了的蒸气继续冷凝器在2处和弱剩余处理在“c”流经阀门到吸收塔。回到了制冷剂进它的初始状态,以较低的压力、膨胀通过膨胀阀。在4处制冷剂混合物是一种二段式在低压。

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图1 吸收制冷循环的示意图

系统的性能系数（COP）的定义为在蒸发器之间的热量吸收Qev商，并在采取Qgen热发电机，并从以下公式求得[10,11]：

COP =Qev/Qgen=meCpe(Tee-Tle)/mgCp(Teg-Tlg) (1)； 式中的性能参数：Qev系数是蒸发器的负荷,Qgen是高温送到发电机的负荷,me是蒸发器的质量流率(立方米/小时),Cp是具体的热容量水(中油国际出价41.8 kJ /公斤/ K), Tee是进入蒸发器温度、Tle是离开蒸发器温度,mg是发电机质量流率(立方米/小时), Teg是进入发电机温度, Tlg是发电机离开温度。

3 描述安装在建筑物太阳能研究中心的太阳能辅助空调系统

阿尔梅利亚是一个位于西班牙南部地区。阿尔梅利亚的最大的优势是在欧洲接受太阳照射在这一年中超过3000小时,这使得它特别适用于利用太阳能系统。据阿尔梅利亚介绍, 阿尔梅利亚的漫反射和直接辐射水平的次序分别,1805千瓦时、1977千瓦时、527千瓦时。年平均价值正在日常的最大的和最小的21.1℃、13.5℃。

这些参数表明非常可能在建筑物使用太阳能系统。考虑到上述方面，我们安装了太阳能辅助空调系统覆盖该建筑物的供暖和空调冷负荷的太阳能研究中心大楼。

首先，我们计算了本年度加热和冷却需求，分别为8124千瓦时和13255亿千瓦时。供应用于加热或冷却的能源需求，要么我们都计算了平板集热器的领域，它的是面积160平方米。安装吸收机的方式用于覆盖的冷却需求的70千瓦的制冷量。

3.1太阳能辅助空调系统的总体方案

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