【文章內(nèi)容簡介】 圖4太陽能采暖制冷熱水三聯(lián)供系統(tǒng)太陽能集熱系統(tǒng)太陽能集熱系統(tǒng)主要由太陽能集熱器、集熱器支架、循環(huán)管路、循環(huán)泵、閥門、過濾器、儲熱水箱等組成。集熱器由太陽能采暖專用真空管和特制的采暖聯(lián)箱組成，本集熱器實(shí)現(xiàn)了承壓運(yùn)行、超低溫差傳導(dǎo)、防垢、防凍、防漏、抗風(fēng)功能，真空管經(jīng)過特殊加工處理，即使玻璃管損壞系統(tǒng)也不會漏水，能夠照常運(yùn)行。集熱器及支架設(shè)計安裝合理，且功能與景觀完美結(jié)合，不破壞建筑物美觀，并可起到屋頂隔熱層作用。集熱器采集的熱量以水為載體，通過循環(huán)管路儲存于儲熱水箱中。水箱有兩個，一個是熱水水箱，主要用于生活熱水和洗浴熱水，另一個是膨脹水箱，主要用于采暖和制冷。水箱與集熱器采用高位集熱器低位水箱安裝方式，強(qiáng)制循環(huán)，停機(jī)排空的運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)太陽能的采集和系統(tǒng)防凍，大大提高了對太陽能的采集效率和系統(tǒng)安全性。輔助能源系統(tǒng)當(dāng)太陽能不能滿足系統(tǒng)需求的熱量時，不足的熱能由輔助能源提供。本工程選用新一代低溫空氣源熱泵機(jī)組作為輔助能源，制冷量31KW,制熱量32KW,電源電壓380V。本空氣源冷熱泵機(jī)組已成功實(shí)現(xiàn)室外溫度15℃時，額定制熱量衰減比普通熱泵機(jī)組減少25%左右。而且，其最低運(yùn)行溫度可低至20℃。機(jī)組在室外溫度0℃。本工程采用低溫?zé)崴匕遢椛洳膳?，上下兩層共設(shè)四組分集水器，每組分別采用溫控器控制，優(yōu)先使用太陽能能源，根據(jù)采暖區(qū)域溫度的要求，合理利用輔助熱源，大大減少運(yùn)行費(fèi)用。進(jìn)入冬季采暖時，必須先將系統(tǒng)進(jìn)行冬夏季行環(huán)管路轉(zhuǎn)換，以集熱系統(tǒng)及輔助能源系統(tǒng)生產(chǎn)的熱水為熱媒，在地板盤管中循環(huán)流動，加熱地板，通過地面輻射的方式向室內(nèi)供熱。低溫?zé)崴匕遢椛洳膳韫┧疁囟仍?5℃50℃，較普通暖氣片供水溫度85℃95℃低得多，從采暖水箱到采暖末端是低溫傳輸，所以傳輸熱損大大減少。由于加熱管在地下面，地板散發(fā)的熱量從低處向高處傳送，在2米以內(nèi)的人體活動區(qū)域被有效利用，熱損失小。地暖不占用室內(nèi)空間且溫度梯度均勻，不像普通暖氣片那樣冷熱不均又占用空間。熱水供應(yīng)系統(tǒng)系統(tǒng)生產(chǎn)的熱水除提供采暖外，還能通過熱水供應(yīng)系統(tǒng)為用戶提供生活日常用熱水。本系統(tǒng)采用恒溫恒壓裝置保證用水終端水的溫度和壓力，不會出現(xiàn)供水不足或斷水現(xiàn)象，采用自動循環(huán)保溫裝置保證供水管路和用水終端時刻有舒適溫度的熱水，即使較長時間不用熱水也能保證用熱水時即開即熱。風(fēng)冷系統(tǒng)本系統(tǒng)利用了風(fēng)冷熱泵機(jī)組的優(yōu)點(diǎn)，它不但冬季可以給太陽能采暖提供熱能補(bǔ)充，還可以獨(dú)立完成夏季制冷的需求，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，充分利用能源，降低投資成本。進(jìn)入夏季制冷時必須先將系統(tǒng)進(jìn)行冬夏季行環(huán)管路轉(zhuǎn)換，將生活水箱和膨脹水箱獨(dú)立使用，太陽能集熱器為用戶提供熱水。由熱泵機(jī)組生產(chǎn)低溫水并儲存于膨脹水箱，通過風(fēng)機(jī)盤管吸收室內(nèi)熱量，為室內(nèi)降溫，達(dá)到制冷目的。由于采用冷水系統(tǒng)，室內(nèi)水分及人體水分不易流失，所以遠(yuǎn)比直接使用氟系統(tǒng)舒適。自動控制系統(tǒng)本系統(tǒng)采用微電腦自動控制，能自動識別陽光有無及強(qiáng)弱，監(jiān)測水箱水溫和室內(nèi)溫度，實(shí)現(xiàn)太陽能集熱系統(tǒng)和采暖系統(tǒng)溫差循環(huán)，采暖實(shí)施分室分時段控制；水位自動控制；熱水系統(tǒng)自動循環(huán)保溫，恒溫恒壓給水；實(shí)時功能狀態(tài)顯示；另特為有峰/谷電價地區(qū)的用戶設(shè)計了谷電應(yīng)用功能，使輔助能源在谷電時間段內(nèi)充分蓄能，享受優(yōu)惠電價，減少運(yùn)行費(fèi)用。為保證系統(tǒng)運(yùn)行可靠及用戶人身安全，設(shè)置了多種保護(hù)措施，如漏電保護(hù)、過載短路保護(hù)、干燒保護(hù)、水流保護(hù)、逆序保護(hù)、缺相保護(hù)、超溫保護(hù)、高壓保護(hù)、低壓保護(hù)、頻繁啟動保護(hù)等，用戶可放心使用?？刂葡到y(tǒng)人機(jī)界面可以顯示各種設(shè)置點(diǎn)參數(shù)及各設(shè)備運(yùn)行情況，自動檢測系統(tǒng)故障并顯示故障代碼，以方便查詢和檢修。通過全智能化的控制功能，即充分有效地采集利用了可再生能源又最大限度地節(jié)約了能源，同時保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性和安全性。（三）經(jīng)濟(jì)性分析 419m178。建筑采暖、制冷、生活熱水供應(yīng)形式的初投資及運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用比較：（表四）名稱項目太陽能+低溫?zé)岜貌膳⒅评?、熱水燃煤鍋爐采暖+中央空調(diào)制冷電加熱熱水（）太陽能熱水（）初投資、萬元（558元/ m178。）（120元/m178。+260元/m178。）*419㎡=（6kw電鍋爐）無夏季運(yùn)行費(fèi)用、元/m178。（90天）419㎡*20元/㎡=419㎡*20元/㎡=245天**=2389元無冬季運(yùn)行費(fèi)用、元/m178。（120天）419㎡*12元/㎡=419㎡*30元/㎡=120天**=1170元1170*30%=351元平均年維修費(fèi)用400元2000元400元351元全年生活熱水3959元351元年運(yùn)行維修合計總費(fèi)用，低溫?zé)岜迷?℃，太陽能保證率按70%。由上表可見太陽能采暖、制冷、熱水每年運(yùn)行費(fèi)用可節(jié)約（+）(+)萬元=。=，≈5年。系統(tǒng)使用壽命為20年，壽命期內(nèi)節(jié)約費(fèi)用20年*=。其中還沒考慮常規(guī)能源漲價因素、利率因素等，而且燃煤鍋爐、電鍋爐一般不超過10年就需要較大的設(shè)備更換投資，本文不做詳盡的計算。系統(tǒng)碳減排量太陽能熱水系統(tǒng)二氧化碳減排量Qco2=ΔQsave*n/W*Eff*F co2*44/12式中Qco2——系統(tǒng)壽命期內(nèi)二氧化碳減排量ΔQsave=62632MJ（太陽能三聯(lián)供系統(tǒng)的節(jié)能量。因?yàn)樘柲茇暙I(xiàn)率為40%，輔助能源為保證率為60%，由于采用熱泵技術(shù)，常規(guī)能源消耗不會大于總能耗的30%，）Eff=95%（常規(guī)能源水加熱裝置的效率）F co2=（二氧化碳排放因子，kg碳/kg標(biāo)準(zhǔn)煤）W=29308MJ/kg(標(biāo)準(zhǔn)煤熱值)n=20（經(jīng)濟(jì)分析年限年）依上表計算：Qco2=62632MJ*20年/**44/12=太陽能采暖、制冷、生活熱水系統(tǒng)在壽命期內(nèi)二氧化碳減排量為181噸三、太陽能制冷技術(shù)的研究發(fā)展與展望太陽能吸收式空調(diào)技術(shù)的研究發(fā)展 國內(nèi)近期關(guān)于此項工作的研究方面，大連理工大學(xué)的徐士鳴教授等研究了以空氣為攜熱介質(zhì)的開式太陽能吸收式制冷系統(tǒng)特性并取得了多項研究成果；中國科學(xué)院廣州能源研究所在太陽能空調(diào)系統(tǒng)的整合設(shè)計方面進(jìn)行了開拓性的工作；華中理工大學(xué)的舒水明教授主要進(jìn)行了太陽能吸收式制冷系統(tǒng)蓄能技術(shù)方面問題的研究；上海交通大學(xué)的王如竹、劉艷玲提出了一種太陽能燃?xì)饴?lián)合驅(qū)動的雙效溴化鋰吸收式空調(diào)。 在國外，1983 年世界上最早的大型太陽能吸收式制冷系統(tǒng)在阿拉伯半島國家科威特安裝完成，該系統(tǒng)為建筑面積530m2 科威特國防部辦公樓提供制冷。1995 。1998 年5 月由北京桑達(dá)公司為德國斯圖加特Meissner amp。 Wurst 公司建造的太陽能吸收式空調(diào)系統(tǒng)建成。國外各種研究同樣集中于尋求新的工質(zhì)對、太陽能集熱器的結(jié)構(gòu)與循環(huán)性能的關(guān)系、系統(tǒng)能量平衡研究、制冷與制熱聯(lián)合工作研究等方面。存在的問題及可能的解決辦法 　 (1) 因受太陽能集熱器的影響，太陽能空調(diào)普遍存在著效率低、價格高的問題。但是太陽能空調(diào)是建立在太陽能熱水應(yīng)用基礎(chǔ)上的，太陽能空調(diào)中的太陽能集熱器可以與太陽能熱水器相通用，隨著太陽能熱水器的發(fā)展，太陽能集熱器的效率也會提高；對于原來有太陽能熱水器的用戶可以改造，先制冷再用余熱洗澡，使其有更好的經(jīng)濟(jì)性。 　(2)從集熱器、制冷機(jī)等相應(yīng)的成本分配來看，集熱溫度、冷水溫度及冷卻水溫度應(yīng)各為多少，才能建立一個最為經(jīng)濟(jì)合理的太陽能空調(diào)系統(tǒng)，也是尚待解決的課題。不過我想，只要有了合適的集熱器和制冷機(jī)，建立經(jīng)濟(jì)合理的太陽能空調(diào)系統(tǒng)，只是時間問題。 (3)由于太陽能的收集存在著時效問題，蓄熱技術(shù)也必須得到很好地解決?，F(xiàn)存的蓄熱方法主要采用增加熱水容量，增強(qiáng)保溫效果，隨著蓄熱技術(shù)和蓄熱載體的研究開發(fā)，太陽能空調(diào)系統(tǒng)的不可靠性和間斷性也會有所改善。 (4)對于居住相對集中的樓房來說，集熱器的安裝受到很大的限制。這主要是因?yàn)樘柲芸照{(diào)的安裝不普遍，樓房的設(shè)計沒有考慮到太陽能空調(diào)，就象八十年代的太陽能熱水器，安裝很復(fù)雜，而現(xiàn)在樓房設(shè)計者想到了，太陽能熱水器抬上就是。 (5)沒有太陽能空調(diào)系統(tǒng)的計算機(jī)設(shè)計軟件、控制芯片、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一的配套設(shè)備和零部件。這是科技與市場結(jié)合的問題，需要太陽能空調(diào)形成一定的規(guī)模，占領(lǐng)一定的市場，還需要一定的時間和政府、科技部門的支持。2 太陽能半導(dǎo)體制冷的關(guān)鍵問題 太陽能制冷系統(tǒng)最大的不足是制冷效率較低，同時成本也較高。這嚴(yán)重影響了太陽能制冷系統(tǒng)的推廣和應(yīng)用。若提高和改善太陽能制冷系統(tǒng)的性能，要從下列幾個關(guān)鍵問題入手 （6）系統(tǒng)的能量優(yōu)化 太陽能半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)自身存在著能量損失，如何減少這些損失，保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠地運(yùn)行是十分重要的問題。光電轉(zhuǎn)換效率和制冷效率是衡量能量損失的主要指標(biāo)。光電效率越高，在相同的功率輸出情況下，所需的太陽能電池的面積越小，這有利于太陽能半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)的小型化。目前普遍使用的太陽能電池的光電效率最高為17％。對于任何制冷系統(tǒng)來說，制冷效率COP是最重要的運(yùn)行參數(shù)。目前，～，遠(yuǎn)低于壓縮式制冷。經(jīng)過試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，冷、熱端溫差對于半導(dǎo)體制冷的效率有很大的影響，通過強(qiáng)化熱端散熱方法能使半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)性能得到很大的改善。 （7）系統(tǒng)運(yùn)行的有效控制和優(yōu)化匹配 與一般的制冷設(shè)備不同，太陽能半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)受太陽輻射和環(huán)境條件影響，系統(tǒng)工況一天內(nèi)往往有很大的變化。因此在太陽能半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)中，除了太陽能電池和半導(dǎo)體制冷裝置外，還需配備蓄電池和數(shù)控匹配器。蓄電池是保證太陽能制冷系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行的重要條件。 數(shù)控匹配器使太陽能電池陣列輸出阻抗與等效負(fù)載阻抗匹配，使功率輸出處于最佳狀態(tài)，同時對儲能設(shè)備的過充、過放進(jìn)行控制。要實(shí)現(xiàn)整個能量傳遞環(huán)節(jié)在最優(yōu)工況下進(jìn)行，保證系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和高效率，就必須對整個系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行有效的控制。因此，選擇合適的儲能設(shè)備、研制有效的控制器對整個太陽能制冷系統(tǒng)來說是非常重要的。 另外，提高太陽能電池轉(zhuǎn)換效率問題，同樣是實(shí)現(xiàn)太陽能制冷系統(tǒng)大規(guī)模應(yīng)用的重要問題隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，制冷和空調(diào)的需求會越來越大，特