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1、中央空调前沿技术应用现代莱恩空调技术部2010-12-27大纲一、太阳能空调二、一、太阳能空调利用太阳能作为动力源来驱动空调装置有着诱人的前景，因为夏季太阳辐射最强，也是最需要制冷的时候。这与太阳能采暖正好相反，越是冬季需要采暖的时候，太阳辐射反而最弱。 太阳能空调的意义在太阳能转换成热能后，人们不仅可以利用这部分热能提供热水和采暖，而且还可以利用这部分热能提供制冷。从节能和环保的角度考虑，用太阳能替代或部分林代常规能源驱动空调系统，正日益受到世界各国的重视。发达国家的空调耗能在全年民用耗能中比发展中国家占有更大的比重。因此，利用太阳能进行空调，对节约常规能源、保护生态环境都具有十分重要的意义
2、。太阳能空调的优点太阳能空调系统的制冷能力是随着太阳辐射能量的增加而增大的，这正好与夏季人们对空调的迫切要求相匹配。太阳能吸收式空调系统与常规的压缩式空调系统进行比较，除了季节适应性好这个最大优点之外，还可以将夏季制冷、冬季采暖和其他季节提供热水三种功能结合起来，做到一机多用，四季常用，从而显著地提高太阳能系统的利用率和经济性。太阳能空调在现阶段的局限性1太阳能空调系统的初始投资偏高2只适用于层数不多的建筑3大型的溴化锂吸收式制冷机，目前尚只适用于单位的中央空调。太阳能空调系统分类太阳能制冷可以有两条途径: 一、是利用光伏技术产生电力，以电力推动常规的压缩式制冷机制冷； 二、是进行光-热转换，
3、用热作为能源制冷。 前者系统比较简单，但以目前先电池的价格计算，其造价为为后者的3-4倍；后者除了供冷之外，还结合供热利用。因此国外的太阳能空调系统通常以第二种为主。 太阳能吸收式制冷系统吸收式制冷的工作原理吸收式制冷的工作原理吸收式制冷是利用两种物质所组成的二元溶液作为工质来运行的。这两种物质在同一压强下有不同的沸点，其中高沸点的组分称为吸收剂，低沸点的组分称为制冷剂。 常用的吸收剂一制冷剂组合有两种：一种是溴化锂-水，通常适用于大中型中央空调；另一种是水-氨，通常适用于小型家用空调。下面以溴化锂是吸收式制冷机为例加以介绍。溴化锂(Li)和卤族元素溴化锂两种元素组成，分子式 LiBr ，分子
4、量 86 . 844，密度 346kg/m3（ 25 时），熔点 549 ，沸点 1265 。它的一般性质跟食盐大体类似，是一种稳定的物质，在大气中不变质、不挥发、不分解、极易溶解于水，常温下是无色粒状晶体，无毒、无臭、有咸苦味。溴化锂吸收式制冷机具有以下主要优点：l ）利用热能为动力，特别是可利用低势热能（太阳能、余热、废热等）。2 ）整个机组除功率较小的屏蔽泵外，无其他运动部件，运转安静。 3 ）以溴化锂水溶液为工质，无臭、无毒、无害，有利于满足环保的要求。4 ）制冷机在真空状态下运行，无高压爆炸危险，安全可靠。5 ）制冷量调节范围广，可在较宽的负荷内进行制冷量的无级调节。6 ）对外界条件
5、变化的适应性强，可在一定的热媒水进口温度、冷媒水出口温度和冷却水温度范围内稳定运转。溴化锂吸收式制冷机具有以下主要缺点：1) 溴化锂水溶掖对一般金属有较强的腐蚀性，这不仅会影响机组的正常运行，而且会影响机组的寿命。2）溴化锂吸收式制冷机的气密性要求高，即使漏人微量的空气也会影响机组的性能，这就对机组制造提出严格的要求。3）浓度过高或温度过低时，溴化锂水溶液均易形成结晶，因此防止结晶是溴化锂吸收式制冷机设计和运行中必须注意的重要问题。三、溴化锂吸收式制冷机的主要附加措施2 抽气措施 由于机组内的工作压力远低于大气压力，尽管设备密封性好，仍难免有少量空气渗入，况且腐蚀也会经常产生一些不凝气体，所以
6、制冷机必须设有抽气设备，用于排除聚积在机组内的不凝气体，保证制冷机正常运行。3 防结晶措施 结晶现象一般首先发生在溶液换热器的浓溶液通路中，因为那里的溶液浓度最高、温度较低。发生结晶后，浓溶液通路被阻塞，引起吸收器液位下降，发生器液位上升，直至制冷机不能运行。太阳能氨水吸收式制冷系统 太阳能吸收式制冷的工作原理所谓太阳能吸收式制冷，就是利用太阳集热器将水加热，为吸收式制冷机的发生器提供其所需要的热媒水，从而使吸收式制冷机正常运行，达到制冷的目的。 太阳能吸收式空调系统主要由太阳集热器、吸收式制冷机、空调箱（或风机盘管）、锅炉、贮水箱和自动控制系统等几部分组成。由此可见，太阳能吸收式空调系统是在
7、常规吸收式空调系统的基础上，再增加太阳集热器、贮水箱和自动控制系统等主要部件。目前，全球范围内关于太阳能技术在空调上的应用主要集中在三个方面：一是利用太阳能集热器制热后，与传统空调的冷媒介质进行热交换，典型的冷媒介质为溴化锂+水或氨水（吸收式制冷机组）。二是利用太阳能光伏发电，通过蓄电池在无市电环境下的太阳能电池供电。三是利用太阳能光伏发电后，通过与市电无缝切换，随用随取不需要储能。 太阳能光伏发电+电能驱动蒸汽压缩制冷美的Q-HAP太阳能空调创造性地运用了直流准并网方式，实现了“太阳能发电优先使用、不足功率由市电补充”的动态技术解决方案，在阳光充分时使用太阳能供电，当太阳能发电变弱时，市电无
8、缝、平滑切入补充。因为，与普通空调不同的是，太阳能空调由空调和室外电池板共同组成。空调部分的价位相比普通空调只贵10%20%，成本增加主要来自太阳能电池板，按照目前国内市场价格，太阳能电池板的成本在1000元3000元，具体价格根据功率大小不同，有的甚至超过了普通空调的价格。格力认为，在目前的高价位情况下，太阳能空调在国内实现批量上市并不现实。太阳能热驱动吸收式制冷空调溴化锂吸收式太阳能空调 a a）单效冷水机组的循环流程）单效冷水机组的循环流程 b b）单效制冷循环）单效制冷循环图图2-1452-145： 单效蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组的循环流程单效蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组的循环流程1-
9、1- 冷凝器冷凝器 2- 2- 发生器发生器 3- 3- 蒸发器蒸发器 4- 4- 溶液热交换器溶液热交换器 5- 5- 引射器引射器 6- 6- 吸收器吸收器 7- 7- 溶液泵溶液泵 8- 8- 冷剂泵冷剂泵单效制冷机使用能源广泛，可以采用各种工业余热，废热，也可以采用地热、太阳能等作为驱动热源，在能源的综合利用和梯级利用方面有着显著的优势。而且具有负荷及热源自动跟踪功能，确保机组处于最佳运行状态。单效制冷机的驱动热源为低品位热源，其COP在0.5-0.7.太阳能热驱动吸收式制冷空调NH3吸收式太阳能空调槽式集热器蓄能器NH3+H2O吸收式制冷机组 “2010世界太阳能空调产业发展论坛”上
10、，奇威特发布的太阳能空调的光热冷综合转换率最高达85%，比普通热水器的太阳能利用能力高出27倍。该产品可实现24小时使用太阳能驱动空调制冷、制热和提供生活热水，同时也可以使用燃气等作为补充能源 温湿度独立调节空调系统中，独立新风除湿机组向室内送入干燥的空气，通过调节送风状态点控制室内湿度；室内干工况末端（干式风机盘管或平面辐射毛细管系统）处理室内空气的显热来调节室内温度。温湿度独立控制系统主要包括，显热处理末端-干式风机盘管或平面辐射毛细管系统新风除湿机组或溶液除湿机组高温冷水机组二、温湿度独立控制系统常规空调系统存在的问题问题1：温度与湿度同时处理的问题常规空调系统存在的问题问题2：难以适应
11、室内热湿比的变化NBW室内热负荷特点室内热负荷特点建筑围护结构等决定建筑围护结构等决定主要随气象条件变化主要随气象条件变化室内湿负荷特点室内湿负荷特点人员变化决定人员变化决定温度温度含湿量含湿量7冷冻水冷冻水常规空调系统存在的问题问题2：难以适应室内热湿比的变化常规空调系统存在的问题问题3：对室内空气品质的影响l冷凝表面l滋生霉菌，霉味，引起各种“空调病”（SBS）l新风量选择的问题l舒适：增大新风量l降低能耗：减小新风量冷凝水排放及滋生霉菌凝水滋生病菌的温床常规空调系统存在的问题有没有一种空调系统能够解决上述问题？温湿度独立调节空调系统简介温湿度独立调节空调系统的理念：系统原理温湿度独立调节
12、空调系统系统原理在i-d图上的处理过程温湿度独立调节空调系统dt温湿度独立控制空调系统与常规空调系统相比具有以下优势：1）采用温湿度独立控制的空调方式，机组效率大大增加，夏季热泵式溶液调湿新风机组COP（性能系数）在5.5以上，水源热泵COP（性能系数）也可达到8.5以上；2）溶液可有效去除空气中的细菌和可吸入颗粒，有益于提高室内空气品质；3）系统无冷凝水的潮湿表面，送风空气品质高，确保室内人员舒适健康；4）真正实现室内温度、湿度独立调节，精确控制室内参数，提高人体舒适性；5）除湿量可调范围大，可精确控制送风温度和湿度，即使对于潜热变化范围较大的房间（如会议室），也能够始终维持室内环境控制要求
13、；6）热泵式溶液调湿新风机组与水源热泵均可冬夏两用，与常规系统相比，可以节省蒸汽锅炉与热水换热器的投资费用。温湿度独立调节空调系统主要设备高温冷水机组显热处理末端新风独立除湿机组2.1室内显热处理末端装置干式风机盘管干式风机盘管干式风机盘管机组，是专门用来向房间提供显冷量的空调末端设备。其设计工况下的冷冻水供水温度一般高于使用环境的空气露点温度，空气冷却过程无冷凝水产生，是典型的干式冷却过程。干式风机盘管本身并不能保证一定实现干式冷却，干式冷却是由空气侧的进风露点温度与冷冻水供水温度之间的相对关系决定的。干式风机盘管有卧式、立式、卡顶式等多种结构形式，安装方式有明装及暗装两种。干式风机盘管机组
14、干式风机盘管机组1.普通机组也可以用于干工况过程；普通机组表冷器为下进上出，平均传热温差小，影响设备出力；普通机组表冷器管程按湿工况设计，用于干工况流速下降，对换热能力影响极大。；2.可以通过加大盘管排数弥补设备能力的下降；加大排数后，4排以后的盘管换热效率很低，经济性差；加大排数同时造成空气侧阻力增加，需要加大电机功率以提高风机转速，噪声因此显著增加。3.干工况设备不再需要水盘及凝水排放系统。水盘的主要作用不再是排除凝水，而是防漏备卸、备坏；系统初始运行时，也可能出现湿工况；新风系统故障时，难免出现湿工况；安装因素或设备检修时难免出现泄漏。关于干式风机盘管机组的几个误区关于干式风机盘管机组的
15、几个误区干式风机盘管机组干式风机盘管机组1.准逆流设计，最大限度提高平均传热温差；2.开窗型翅片，减小空气侧热阻，提高传热系数；3.特别的管程设计保证流速，减小管程换热热阻，提高传热系数；4.增加管排数，减小片距，加大换热面积。太昊瑞风干式风机盘管机组的技术特点太昊瑞风干式风机盘管机组的技术特点空气空气准逆流模式准逆流模式空气空气冷水进冷水进冷水出冷水出冷水进冷水进冷水出冷水出传统盘管的进出水模式传统盘管的进出水模式室内显热处理末端装置干式风机盘管样本室内显热处理末端装置干式风机盘管特点优点：价格便宜制冷量范围较大，可满足任何常规建筑需求运行、控制系统简单技术可靠缺点：热舒适感略差运行时略有噪
16、音2.2室内显热处理末端装置毛细管网毛细管网毛细管网辐射空调系统的优点毛细管网辐射空调系统的优点1）高舒适度）高舒适度经实践表明，辐射是舒适性最高的传热方式。而毛细管网辐射空调末端系统60%的冷量和热量都是通过辐射的方式进行的，因而较其他形式的末端形式舒适度比较高。由于网栅由间距很小的平行毛细管均匀分布，热辐射交换面积特别大，所以室内温度非常均匀。热/冷辐射表面基本没有温度区别。并且人体和空间的热交换主要是辐射的形式进行，这一静态制冷及自然温暖的环境使人体感到非常舒适，身体感到的温度比室温高23。这一点可以额外地达到节省能源的目的。每个房间采用单独循环结构，故通过安装在房间的室温调节器可单独控
17、制各房间温度。2）最为安静的空调系统：）最为安静的空调系统：与传统的风机盘管相比（风机盘管存在电机、风机等室内运动部件，因此，会产生3545dB左右的噪音），毛细管辐射式空调系统没有室内运动部件，不会产生任何室内噪音，是最为安静的空调系统。3）没有冷凝水盘、不存在细菌滋生源：）没有冷凝水盘、不存在细菌滋生源：毛细管席埋设在吊顶内或墙内，主要靠辐射传热给建筑物供冷或供热，与风机盘管相比没有凝结水系统，不会发生排水不畅，造成滴水等现象。也不存在传统的风机盘管滴水盘中滋生细菌，影响室内卫生条件的现象。毛细管网辐射空调系统的优点毛细管网辐射空调系统的优点4）节能效果显著：）节能效果显著：通常毛细管系统
18、的夏季供水温度为16-18度，冬季的供水温度为26-32度，相对于传统空调有较高夏季供水温度和相对较低的冬季供水温度，可节省大量能源。5）较强的蓄冷）较强的蓄冷/蓄热能力蓄热能力：在系统关闭或停电等状态下的较长时间内温度都不会升高（夏季）或降低（冬季）。6）较强的自调节平衡能力较强的自调节平衡能力：夏季随着室内温度的升高与辐射面温差加大，提高了辐射冷量。冬季随着室内温度的降低与辐射面温差加大，提高了辐射热量。7）毛细管末端占用建筑净空小，节省建筑空间。）毛细管末端占用建筑净空小，节省建筑空间。在空调房间内找平后的吊顶下或墙面上先铺设毛细管席，然后抹上510mm厚的灰泥，形成辐射面即可。8）毛细
19、管布置灵活，施工方便：）毛细管布置灵活，施工方便：由于毛细管重量比较轻，因而布置比较灵活，有多种安装方式，如吊顶抹灰安装、墙面抹灰安装、金属模块安装等，其施工比较方便。9）特别适合同地源热泵配合使用，达到更节能的效果。）特别适合同地源热泵配合使用，达到更节能的效果。55毛细管辐射产品形式毛细管辐射产品形式56毛细管主要技术参数毛细管主要技术参数 类型类型 参数参数毛细管席毛细管席K.S15 高压型毛高压型毛细管席细管席P.VS30石膏板模块石膏板模块B.GK12金属板模块金属板模块集水管尺寸集水管尺寸 mmmm 20x220x3.420x2 20x2毛细管尺寸毛细管尺寸mmmm3.35x0.5
20、 4.5x0.83.35x0.53.35x0.5毛细管间距毛细管间距mmmm 15 3010 10毛细管席长度毛细管席长度mmmm 600-6000600-60001500和2000600-625毛细管席宽度毛细管席宽度mmmm 150-1250 150-1250600600-625水流量水流量l/ml/m2 20.27 0.20.460.46制冷量制冷量w/mw/m2 2 80 8076或6428-67允许热水温度允许热水温度 60 80 45 45系统运行压力系统运行压力barbar 4 20 4 457干式末端干式末端-毛细管辐射产品安装方式毛细管辐射产品安装方式三、蒸发式冷凝器蒸发式冷
21、水机组1、能效比高：在考虑冷却塔能耗的前提下，产品和传统的电制冷冷水机组综合比较，能耗平均下降15%，和风冷热泵机组相比，热效率平均提高35%。2、初投资少：由于产品将传统的冷却塔技术和传统冷水机组技术相结合，无需专用机房、冷却塔和冷却水循环泵，一次性投资较低，是当代最具性价比的中小型中央空调系统。一体式蒸发式冷水机组地源热泵与常规空调技术特点比较项目目地源地源热泵中央空中央空调溴化溴化锂吸收式吸收式直燃机直燃机组水冷机水冷机组+燃油燃油(气气)热水水锅炉炉水冷机水冷机组+电热锅炉炉占地占地面面积机房占地面积小可设在地下室机房占用建筑面积冷却塔占用屋顶面积储油设备需要占地面积须冷冻站和锅炉房冷
22、却塔占用屋顶面积储油设备需要占地面积须冷冻站和锅炉房冷却塔占用屋顶面积需要较大的电负荷设备寿命寿命20年10年冷水机组20年燃油锅炉10年冷水机组20年电锅炉15年水水资源源消耗量消耗量只利用地下水的热量采用回灌技术，不消耗水资源冷却水循环量的2%冬季供热的排污补水冷却水循环量的2%冬季锅炉的排污补水冷却水循环量的2%冬季锅炉的排污补水驱动能源能源方式方式电能能源利用系数为3.84.5燃油或燃气能源利用系数80%夏季电能利用系数为3.53.8冬季燃油或燃气80%夏季电能利用系数为3.5-3.8冬季90%环境境保保护无燃烧污染，水资源不和制冷剂接触，水没有污染有燃烧污染，有一定的噪音和水霉菌污染(冷却塔)有燃烧污染，有一定的噪音和水霉菌污染(冷却塔)无燃烧污染，有一定的噪音和水霉菌污染（冷却塔）备注注需要一定量的水资源机房需要设置自动安全报警系统需要设置两套机组和人员，运行维护复杂锅炉房需要设置自动安全报警装置需要设置两套机组和人员，运行维护复杂
