方圆北楼太阳能空调系统设计

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1、 北 楼 太 阳 能 空 调 系 统 设 计 X 摘 要 以方圆北楼空调供热综合系统设计为背景 ,在深入了解太阳能制冷和采暖原理的基础上 ,综述太阳能制冷技术的发展历史以及国内外研究现状 ,分析太阳能制冷循环和采暖的意义 ,并通过热力计算 ,选用平板型集热器、单级溴化锂制冷机组和平板型热水器为系统主要设备。另外还对该技术进行技术可行性和经济性分析 ,对于利用现有太阳能热水器技术开发制冷空调具有现实意义。关键词 太阳能空调 太阳能热水器 溴化锂吸收式制冷机 平板型集热器of to on of of of a a as of by of of of of of of 太阳能作为一种辐射能 ,不带任

2、何化学物质 ,是最洁净、最可靠的能源。这不仅减轻了环境污染和用电负荷大等问题 ,而且实现了能源的高品质利用。利用太阳能作为能源的空调系统 ,其优势在于太阳能辐射越是强烈 ,环境温度越高 ,太阳能空调越能满足空调环境的制冷要求。同时 ,除循环用电能外没有其他电能输入 ,城市大气温度的“热岛效应”远小于普遍使用的电能驱动空调系统 122 。笔者根据太阳能空调和热水系统的基本原理 ,针对方圆北楼进行相关设计 ,并以此为模板 ,探究太阳能空调热水一体化的经济效益情况 ,以便进一步了解在推广应用此项技术上的问题。1 太阳能空调 - 热水一体化方案本工程位于杭州下沙高教园区的中国计量学院的国际教育中心大楼

3、方圆北楼 ,它是一栋以住宿接待为主要用途的建筑物 ,分布有客房、办公室及会议室。大楼总共为 5 层 ,其中 1 层客房数为20 间 ,外加接待大厅 ,2 层 4 层均有 22 间客房 , 2 层 则 有 套 房 11 间 ,总 的 空 调 和 采 暖 面 积 为5 440 另 外 下 沙 当 地 的 太 阳 辐 量 为 1 1631 393 h/ (a) , 年 日 照 时 数 为 1 400 2 200 h ,当 地 夏 季 最 高 月 平 均 气 温 为 30. 5 ,冬季 最 低 月 平 均 气 温 为 5. 9 3 ,夏 季 和 冬 季 分 别有 制 冷 和 采 暖 的 要 求 ,因

4、此 适 于 采 用 太 阳 能 空 调 系 统 。为 了 实 现 夏 季 制 冷 、 冬 季 采 暖 、 全 年 提 供 生 活热 水 等 多 项 功 能 ,所 设 计 的 系 统 原 理 如 图 1 所 示 。图 1 太 阳 能 空 调 - 热 水 一 体 化 系 统 原 理 图在 夏 季 ,被 太 阳 集 热 器 加 热 的 热 水 首 先 进 入 储水 箱 。 当 热 水 温 度 达 到 一 定 值 时 ,从 储 水 箱 进 吸 收式 制 冷 机 提 供 热 媒 水 ;从 吸 收 式 制 冷 机 流 出 并 以 降温 的 热 水 流 回 储 水 箱 ,再 由 太 阳 集 热 器 加 热

5、成 高 温热 水 ;从 吸 收 式 制 冷 机 产 生 的 冷 媒 水 流 到 空 调 箱(或 风 机 盘 管 ) ,以 达 到 制 冷 空 调 的 目 的 。 当 太 阳 能不 足 以 提 供 高 温 的 热 媒 水 时 ,可 由 辅 助 系 统 补 充 热量 。 在 冬 季 ,太 阳 集 热 器 加 热 的 热 水 进 入 储 水 箱 ,当 热 水 温 度 达 到 一 定 值 时 ,从 储 水 箱 直 接 向 空 调 箱(或 风 机 盘 管 ) 提 供 热 水 ,以 达 到 供 热 采 暖 的 目 的 。当 太 阳 能 不 能 满 足 要 求 时 ,也 可 由 辅 助 系 统 补 充 热量

6、 。 在 非 空 调 采 暖 季 节 ,只 要 将 太 阳 集 热 器 加 热 的热 水 直 接 通 向 生 活 热 水 储 水 箱 中 的 换 热 器 ,通 过 换热 器 就 可 将 储 水 箱 中 的 冷 水 逐 渐 加 热 以 供 使 用 。根 据 工 程 实 际 情 况 ,本 系 统 主 要 由 平 板 型 集 热器 、 溴 化 锂 吸 收 式 制 冷 机 、 储 热 水 箱 、 储 冷 水 箱 、 生活 用 热 水 箱 、 循 环 水 泵 、 冷 却 塔 、 风 机 盘 管 、 辅 助 热源 等 组 成 。1. 1 工 程 具 体 布 置 及 参 数 计 算本 楼 的 空 调 热 水

7、 器 使 用 季 节 设 计 为 全 年 ,每 月按 30 天 计 算 。 经 逐 日 冷 负 荷 计 算 统 计 ,最 大 冷 负荷 (设 计 日 )集 中 在 7 月 至 9 月 上 旬 之 间 ,考 虑 到 学校 七 八 月 份 是 暑 假 ,按 8 天 计 算 ;6 月 、 9 月 中 旬 至10 月 上 旬 ,逐 日 冷 负 荷 约 为 最 大 负 荷 的 75 % ,按50 天 计 算 ;4 月 下 旬 到 5 月 末 、 10 月 中 旬 至 11 月上 旬 逐 日 冷 负 荷 约 为 最 大 冷 负 荷 的 40 % ,按 52 天计 算 4 。 而 经 逐 日 热 负 荷 计

8、 算 统 计 ,最 大 热 负 荷集 中 在 12 月 至 1 月 ,按 52 天 计 算 ;而 2 月 和 3 月是 寒 假 ,按 8 天 计 算 。方 圆 北 楼 房 间 布 置 平 面 图 如 图 2 所 示 。根 据 空 调 系 统 夏 季 冷 负 荷 指 标 估 算 法 ,1 4 层各 房 间 的 冷 负 荷 Q 为 2 592 W ,而 5 层 的 房 间 冷 负荷 Q 为 5 184 W ;另 据 冬 季 热 负 荷 估 算 法 ,1 4 层的 房 间 热 负 荷 为 1 856 W ,5 层 的 则 为 3 712 W5 。房 间 湿 负 荷 D 的 计 算 主 要 考 虑 人

9、 体 湿 负 荷 ,其 值 为2. 03 10 - 4 h。 苗展丽 :方圆北楼太阳能空调系统设计 方 圆 北 楼 各 层 分 布 图1. 2 空 调 方 案 的 确 定由 于 客 房 规 模 较 大 ,空 调 方 式 采 用 中 央 空 调 ,并 采 用 集 中 的 冷 、 热 源 。 客 房 空 调 采 用 风 机 盘 管 加新 风 系 统 的 方 式 。 夏 季 冷 源 供 给 7 的 冷 水 ,12 的 回 水 ;冬 季 空 调 热 源 供 给 60 的 热 水 ,回水 温 度 50 左 右 。新 风 供 给 方 式 采 用 独 立 新 风 系 统 ,将 新 风 经 风管 送 至 客

10、房 内 ,卫 生 间 设 置 排 风 扇 就 地 排 风 。 对 走廊 、 电 梯 间 等 公 共 场 所 也 设 置 空 调 。 客 房 采 用 卧 式暗 装 风 机 盘 管 ,布 置 在 房 间 走 廊 的 上 方 吊 顶 内 。 气流 形 式 为 侧 送 ,风 机 盘 管 回 风 口 集 中 回 风 ,回 风 口设 在 走 廊 吊 顶 上 。风 机 盘 管 的 水 系 统 采 用 双 管 制 系 统 ,夏 季 供 冷时 ,制 冷 机 制 出 7 的 冷 水 ,经 冷 水 泵 送 至 分 水 器 ,然 后 由 分 水 器 分 别 送 到 空 调 区 和 区 ,经 换 热后 ,水 温 升 至

11、 12 回 至 集 水 器 ,最 后 返 回 制 冷 机组 ,如 此 循 环 。 而 冬 季 供 热 时 ,由 储 热 水 箱 直 接 将55 或 60 的 热 水 经 热 水 泵 送 至 分 水 器 ,再 沿 夏季 供 水 路 线 循 环 ,最 后 返 回 储 热 水 箱 。风 机 盘 管 水 系 统 、 新 风 系 统 和 排 风 系 统 采 用 水平 式 布 置 形 式 。 每 层 有 自 己 独 立 的 供 、 回 水 水 平 干管 和 新 风 干 管 。1. 2. 1 风 系 统 布 置系 统 采 用 新 风 和 风 机 盘 管 送 风 相 混 合 的 方 式 ,其 h - d 图 上 的 处 理 过 程 如 图 3 所 示 。图 3 新 风 和 风 机 盘 管 混 合 送 风 h - d 图 处 理 到 ,风 机 盘 管 送 风 点 为 混合 后 到 点 O 送 入 房 间 。 取 送 风 温 差 为 7 , t 26 - 7 = 19 ,查 焓 湿 表 得 44. 8 52. 8 10. 2 g/ 10. 8 g/房 间 总 送 风 量 G 为 0. 32 s。 按 客 房 的 新风 量 指 标 50 米 3/ (时 人 ) ,人 员 密 度 按 0. 15 米 2/人 进