基于槽式聚光太阳能吸收式空调系统研究

【摘要】：随着对化石能源的大量消耗，不但造成了化石能源的短缺，而且造成了严重的环境污染问题。太阳能资源因其储量巨大、分布广泛、可再生、无污染等优点成为化石能源的最佳替代者之一，在生产生活中的广泛应用而受到大量学者的关注与研究。目前，建筑能耗作为常规能源的耗能“大户”，而太阳能空调因其良好的季节匹配性、环境友好性对缓解我国夏季用电紧张、优化能源利用结构，而且对缓解环境污染和减少化石能源的消耗具有重大战略意义。云南大部分地区太阳能资源极为丰富，但是太阳能空调在云南夏季较热或冬季较冷地区利用尚处于空白阶段。鉴于此，在云南地区开发一种太阳能空调系统具有重大的意义以及广阔的应用前景。本文主要是对采用太阳能抛物槽式聚光集热器的热水型单效溴化锂吸收式制冷系统进行理论与实验研究。全文主要工作总结如下： 1.结合昆明气候条件以及围护结构参数对会议室进行冷热负荷模拟计算。夏季空调冷负荷最大值为92.99W/m2，冬季空调热负荷最大值为64.72W/m2。 2.研究集热器与吸收式空调机组匹配参数，对太阳能空调系统设备选型。根据冷热负荷模拟计算结果选择相应功率的热水型单效溴化锂吸收式空调机组。结合空调机组制冷效率计算出需要的抛物槽式聚光集热器面积，优选23kW热水型单效溴化锂吸收式空调机组、60m2槽式聚光集热器。 3.针对太阳能抛物槽式聚光集热系统与热水型单效溴化锂吸收式空调机组工作原理，建立了抛物槽式聚光集热器的一维非稳态传热模型，对其集热性能进行理论研究。 4.针对昆明地区的气候条件，对太阳能吸收式空调系统进行实验研究。实验结果表明，太阳能抛物槽式聚光集热系统平均热损系数约为90W/(m·s)，其系统集热效率约为0.285，瞬时功率为15.6-23.5kW。空调机组在制冷模式下，热源水为75-90℃时平均制冷效率为0.445，最高制冷效率为0.5，在制热模式下效率为0.923。 5.对已构建的太阳能吸收式空调系统进行优化设计分析，并提出一些改进措施方案。 【关键词】：太阳能空调 抛物槽式聚光 溴化锂吸收式制冷 集热效率 制冷与 制热性能
【学位授予单位】：云南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU831;TK519
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-25
• 1.1 我国能源概况与建筑节能10-11
• 1.1.1 我国能源概况10
• 1.1.2 建筑能耗10-11
• 1.2 太阳能集热器研究现状11-15
• 1.2.1 太阳能平板集热器11-12
• 1.2.2 太阳能真空管集热器12-13
• 1.2.3 太阳能聚焦型集热器13-15
• 1.3 太阳能空调技术研究现状15-24
• 1.3.1 太阳能集热采暖16-17
• 1.3.2 太阳能吸收式空调制冷17-24
• 1.4 本文研究主要内容24-25
• 第2章 槽式聚光集热驱动单效溴化锂吸收式空调系统25-34
• 2.1 系统结构及其工作原理25-27
• 2.1.1 系统结构25-26
• 2.1.2 系统工作原理26-27
• 2.2 太阳能抛物槽式聚光器结构参数以及理论模型27-30
• 2.2.1 真空集热管接收到的太阳辐射能28-29
• 2.2.2 太阳能槽式聚光集热器数学模型建立29-30
• 2.3 溴化锂吸收式机组工作原理30-33
• 2.3.1 二元溶液30-31
• 2.3.2 单效溴化锂吸收式制冷原理31-32
• 2.3.3 机组制热原理32-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第3章 建筑冷热负荷计算以及空调系统设备选型34-49
• 3.1 模拟对象模型建立34-37
• 3.1.1 建筑地理位置和室外气象参数34-35
• 3.1.2 会议室几何模型建立35-36
• 3.1.3 室内负荷计算参数设定36-37
• 3.2 冷热负荷计算软件对会议室冷热负荷模拟计算37-46
• 3.2.1 鸿业冷热负荷计算软件简介37
• 3.2.2 冷、热负荷计算依据37-40
• 3.2.2.1 围护结构温差传热冷、热负荷[50]37-38
• 3.2.2.2 外窗太阳辐射冷、热负荷38-39
• 3.2.2.3 人体、照明、设备散热的冷、热负荷39
• 3.2.2.4 新风冷、热负荷39-40
• 3.2.3 会议室总负荷模拟40-46
• 3.3 吸收式空调机组功率46-47
• 3.4 槽式聚光集热系统集热面积47-48
• 3.5 本章小结48-49
• 第4章 太阳能吸收式空调系统性能研究49-67
• 4.1 实验测试设备49-51
• 4.1.1 测温元件49-50
• 4.1.2 流量计50
• 4.1.3 直辐射仪50-51
• 4.1.4 数据记录仪51
• 4.2 太阳能抛物槽式聚光集热器性能研究51-59
• 4.2.1 太阳能抛物槽式聚光集热系统不同工况下集热效率51-53
• 4.2.1.1 储热水箱以及外部传热管路水量计算52
• 4.2.1.2 系统热损52-53
• 4.2.2 太阳能抛物槽式聚光器集热效率53-59
• 4.2.2.1 太阳能抛物槽式聚光器瞬时集热效率53-57
• 4.2.2.2 太阳能抛物槽式聚光器瞬时功率57-59
• 4.2.2.3 太阳能抛物槽式聚光器系统集热效率59
• 4.3 热水型单效溴化锂吸收式空调机组性能研究59-64
• 4.3.1 机组制冷性能60-62
• 4.3.2 机组制热性能62-64
• 4.4 经济性分析64-65
• 4.5 本章小结65-67
• 第5章 总结与展望67-69
• 参考文献69-73
• 攻读硕士研究生期间发表的学术论文及参与课题情况73-74
• 致谢74

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