太阳能制冷空调与供热技术

太阳能制冷空调与供热技术发展与展望liuming2006年12月27日2汇报目录z研究背景与重大意义z实现太阳能供热与制冷的技术途径z研究现状z发展前景与展望z结束语3可再生能源开发和利用的比例在快速增长4石油5.0%核能16.0%水能19.4%新能源6.0%天然气5.0%煤48.6%20052005年我国能源消耗构成年我国能源消耗构成20502050年我国能源消耗构成年我国能源消耗构成煤70.94%天然气3.41%新能源0.14%水能8.30%核能1.89%石油15.32%我国可再生能源开发和利用的基数小，增幅慢石油水能新能源核能天然气煤5制约太阳能发展的主要因素制约太阳能发展的主要因素¾¾能量密度低能量密度低¾¾能流不稳定，利用具有间断性能流不稳定，利用具有间断性¾¾开发成本高开发成本高高效、低成本、规模化是进一步推进太阳高效、低成本、规模化是进一步推进太阳能利用的关键！能利用的关键！6太阳能热利用规模化应用方向z太阳能中低温应用：z建筑一体化（生活热水，采暖、空调等）z工业加热（部分）z养殖z。。。z中高温应用z热发电（能源结构多样化）z制氢（热解、裂解。。。）z聚光光伏。。。z。。。7我国的太阳能资源我国的太阳能资源太阳能是最重要的可再生能源，开发潜力巨大，从长远发展来看，开发太阳能高效、低成本、优质转化与规模化利用技术已成为能源领域当前最为紧迫的任务之一！太阳能是最重要的可再生能源，开发潜力巨大，从长远发展来看，开发太阳能高效、低成本、优质转化与规模化利用技术已成为能源领域当前最为紧迫的任务之一！1.49万亿kW日照2000h/a2.23万亿kW陆地接受的辐射量太阳能资源8重要意义生活照明14%采暖空调65%热水供应15%生活饮食6%北方城镇建筑采暖用能1.5亿吨标煤/年，相当于非发电用煤15%；空调用电日益增长；过渡地区采暖需求增长南方建筑能耗主要为空调除湿（南方城市夏季空调用电占总电量40％以上）生活热水用能急剧增加北方北方城镇建筑采暖用能1.5亿吨标煤/年，相当于非发电用煤15%；空调用电日益增长；过渡地区过渡地区采暖需求增长南方南方建筑能耗主要为空调除湿（南方城市夏季空调用电占总电量40％以上）生活热水生活热水用能急剧增加太阳能可在建筑生活热水供应、采暖空调等高能耗环节发挥重要作用！太阳能可在建筑生活热水生活热水供应供应、采暖空调采暖空调等高能耗环节发挥重要作用！9汇报目录z研究背景与重大意义z实现太阳能供热与制冷的技术途径z研究现状z发展前景与展望z结束语10利用太阳能供热与制冷的技术途径11太阳能制冷空调太阳能空调流程示意12太阳能热驱动制冷21345678吸附式吸收式固体除湿空调液体除湿空调13驱动温度与制冷方式14太阳能制冷最大效率15太阳能空调太阳能空调太阳能辅助型太阳能辅助型太阳能依赖型太阳能依赖型z太阳能集热器提供一定份额能量z室内环境改善不局限于太阳能的作用z太阳能保证率是常用评价指标z太阳能集热器提供全部能量z室内环境改善完全依赖太阳能z室内环境参数是系统设计主要考虑因素16汇报目录z研究背景与重大意义z实现太阳能供热与制冷的技术途径z研究现状z发展前景与展望z结束语171：太阳能驱动溴化锂-水吸收式系统太阳能集热器蓄热水箱建筑空调对象直燃机辅助热源(直燃机中的燃气锅炉)蓄冷水箱冷却塔冬/夏季生活热水冬季供暖夏季制冷过渡季生活热水18广东江门（案例）19山东乳山（北太所）20香港大学集热面38平米，4.7kW单效溴化锂吸收式制冷机，2.73吨分层水箱，太阳能系统COP约0.0721其它示范应用实例z新加坡z西班牙z德国z美国z我国北京天普公司z长沙远大z。。。z新加坡z西班牙z德国z美国z我国北京天普公司z长沙远大z。。。远大公司的太阳能吸收式空调220.4COP2Φ-220V-50Hz电源t1.5运行重量MPa0.6热水系统工作压力MPa0.6冷却水系统工作压力MPa0.6冷冻水系统工作压力t/h3.6热水流量ºC85热水进口温度t/h5冷却水流量ºC32冷却水进口温度t/h1.5冷冻水流量ºC10冷冻水出水温度kW8.5制冷量单位性能指标制冷机组性能¾吸附式制冷机外形及性能2：太阳能吸附空调机组‡能够在55－85oC热源温度下有效工作；‡适合太阳能以及其它低品位热能应用；‡目前已小批量生产23太阳能吸附式空调系统流程图24生态建筑太阳能空调华扬新能源公司25太阳能吸附空调、地板采暖、热水供应与强化自然通风复合能量系统¾生态建筑展示厅面积为265m2，空调设计工况下的显热冷负荷为15kW。太阳能地板采暖系统负担的总采暖面积为390m2，采暖设计热负荷25kW。¾太阳能集热器：150m2¾吸附制冷机组：SWAC-10（自行研制）¾地板采暖系统共包括19个回路，每个回路的盘管长度约为100～140m，负担采暖面积约为25～30m2。26¾冬季太阳能依存率为56.31％；夏季太阳能依存率为71.73％；过渡季节太阳能依存率为68.42％¾太阳能强化自然通风的平均风速约为0.20m/s,相对于常规自然通风的平均风速（0.12m/s）大为提高。¾采用150平米太阳能集热器，可以满足460平方米使用面积的采暖和空调，此外还可以使得热压作用下自然通风换气次数达到3次/小时，并有能力提供15吨生活热水。¾在上海地区气候条件下该太阳能复合能量系统可以承担年运行能源的60%以上.太阳能吸附空调、地板采暖、热水供应与强化自然通风复合能量系统27案例2--职工食堂28太阳能低温保粮50平米太阳能真空管集热器，10kW制冷量50平米太阳能真空管集热器，10kW制冷量29德国Freiburg示范应用的太阳能吸附空调30太阳能吸收式和吸附式空调COP制冷量(kW)制冷机集热器效率面积(m2)集热器项目名称0.62-0.7105单效溴化锂-水296平板型科威特国防部办公楼0.53-0.7390单效溴化锂-水0.29316平板型Sonntlan墨西卡利市太阳能制冷项目0.3520硅胶-水吸附式0.3965150真空管上海市生态建筑0.096-0.133（太阳能COP）4.7硅胶-水吸附式77.6真空管江苏扬州低温储粮系统1-1.316-3578双效溴化锂-水0.440-9218槽式远大空调的太阳能空调0.4100两级溴化锂-水500平板型广东江门市的太阳能制冷空调系统0.594.7单效溴化锂-水0.2-0.438平板型香港大学的太阳能空调系统0.7100单效溴化锂-水0.35-0.4540热管式山东乳山太阳能吸收式空调及供热综合系统530(max)单效溴化锂-水430真空管德国斯图加特Meissner&Wurst公司太阳能空调0.5-.0.8510.5单效溴化锂-水14平板型约旦大学的“第二代”太阳能制冷单元313：太阳能固体除湿空调固体干燥剂除湿＋蒸发冷却z以空气和水分为工质，环境友好z处理潜热负荷（除湿）效果好z由低品质热源（65～120℃，如太阳能、余热、天然气等）驱动。z节能效果显著，可减少化石燃料消耗z可有效吸附空气中的有害气体，提高室内空气品质z冬季可用于供暖32HeaterHeater2EC1EC2DW1DW2HE1HE2#1#2#3#4#5#6#8#10#9#7上海交大的两级转轮式除湿空调33‡可用60oC热源有效再生，除湿效果与80oC相当；COP1‡为普通太阳能集热器开拓了更广的应用市场；‡为太阳能低成本、规模化利用开辟了新的技术途径和应用领域34在葡萄牙Sintra运行的太阳能除湿空调35应用该项目技术成果研制成功的低湿度除湿机应用该项目技术成果研制成功的低湿度除湿机主机空气集热器空气集热器300m300m22案例3-太阳能空调示范工程基于高性能吸附材料的热质交换技术及其应用基于高性能吸附材料的热质交换技术及其应用364：太阳能液体除湿空调系统优点z结构简单，设计灵活z没有大的运动部件z能实现连续除湿z空气品质高,湿度易调,还能杀菌z环保,再生过程中的热源可用低品质热源(55～85℃),如太阳能、余热、地热等。37(太阳能除湿空调系统实例（以色列）21345678385：太阳能冰箱等太阳能直流冰箱太阳能直流冰箱太阳能半导体冰箱太阳能半导体冰箱太阳能吸附式冰箱太阳能吸附式冰箱39(a)直膨式；(b)串联式；(c)并联式；(d)双热源式ToloadCondenserCompressorCollector/EvaporatorExpansionvalveCollectorWaterpumpFromloadToloadWaterpumpExpansionvalveCondenserCompressorEvaporatorCollectorToloadCondenserEvaporatorCompressorFromloadExpansionvalveWaterpumpEvaporatorCompressorCondenserExpansionvalveWaterpumpToloadFromloadWaterpumpCollector(a)(b)(c)(d)CirculatingfluidRefrigerantFromloadWaterpump6。太阳能热泵40太阳能直膨式热泵热水系统41太阳能热泵热水器COP最高可以达到7，平均可以达到5。42空气能热泵热水系统工作原理43太阳能/空气源复合热泵粮仓干燥系统流程环境空气热泵加热干燥装置太阳能蒸发集热器热泵换热装置干燥风机系统模式1模式2粮堆搅拌粮仓排风粮堆通风系统热泵风机排出空气太阳能充足时采用此模式工作太阳能不足时用此模式工作44其它z太阳能氨－水吸收式制冰系统z太阳能喷射制冷系统z朗肯循环制冷z。。。z等等技术方式处于文献报道和小规模示范阶段。z太阳能氨－水吸收式制冰系统z太阳能喷射制冷系统z朗肯循环制冷z。。。z等等技术方式处于文献报道和小规模示范阶段。45汇报目录z研究背景与重大意义z实现太阳能供热与制冷的技术途径z研究现状z发展前景与展望z结束语46近期目标z结合建筑用能需求，与建筑一体化太阳能供热采暖系统匹配，解决夏季部分空间太阳能制冷空调；Î与普及型太阳能集热器结合的太阳能空调制冷技术路线，如吸附式、吸收式，除湿空调等Î进一步提高效率、降低成本，减少尺寸。Î太阳能综合利用z结合建筑用能需求，与建筑一体化太阳能供热采暖系统匹配，解决夏季部分空间太阳能制冷空调；Î与普及型太阳能集热器结合的太阳能空调制冷技术路线，如吸附式、吸收式，除湿空调等Î进一步提高效率、降低成本，减少尺寸。Î太阳能综合利用47一体化太阳一体化太阳能集热器能集热器全年全年热水热水太阳能空调太阳能空调太阳能采暖太阳能采暖夏季夏季冬季冬季强化通风强化通风强化通风强化通风春季春季秋季秋季主动式主动式被动式被动式主动式主动式被动式被动式一体化光伏发一体化光伏发电系统电系统电力电力供应供应并网发电并网发电独立照明独立照明自然自然采光采光合理开窗合理开窗聚光器聚光器＋光纤＋光纤蓄能蓄能能量调节能量调节显热显热潜热潜热化学能化学能一体化建材一体化建材节能新技术节能新技术其它形式自然其它形式自然能源和辅助能能源和辅助能源源保证正常的能源保证正常的能源需求需求遮阳隔热遮阳隔热装置装置太阳能建筑一体化技术综合太阳能建筑一体化技术综合48中期目标z与普通太阳能集热系统结合的太阳能空调制冷技术与产品定型化、规模化应用。z各类太阳能制冷空调技术成熟和发展，能够在建筑采暖和空调领域发挥重要作用。z与普通太阳能集热系统结合的太阳能空调制冷技术与产品定型化、规模化应用。z各类太阳能制冷空调技术成熟和发展，能够在建筑采暖和空调领域发挥重要作用。49长远目标z构建与气候条件，能源结构特点相适应的太阳能制冷空调技术和产品体系；z高温、高效、低成本、紧凑式太阳能空调系统发展应用；z能够在未来可持续能源利用结构中占有一席之地。z构建与气候条件，能源结构特点相适应的太阳能制冷空调技术和产品体系；z高温、高效、低成本、紧凑式太阳能空调系统发展应用；z能够在未来可持续能源利用结构中占有一席之地。50多能互