1、陶瓷太陽能溴化鋰吸收式空調(diào)陶瓷太陽能溴化鋰吸收式空調(diào) 可行性研究可行性研究 編編制制單單位：位： 常州恒捷恒源科技有限公司常州恒捷恒源科技有限公司 日日 期：期：2016.5.18 摘 要 陶瓷太陽能板是以普通陶瓷為基體，立體網(wǎng)狀釩鈦黑瓷為表面層的中空薄壁扁 盒式太陽能集熱體。陶瓷太陽能板具有生產(chǎn)成本低、制造能耗少、使用壽命長、聚 熱效率高、強度好等諸多優(yōu)點。 熱利用方面，陶瓷太陽能目前應用在建筑采暖、生活熱水制取，展現(xiàn)了較強技 術和成本優(yōu)勢。本論文主要對陶瓷板太陽能的特性，結合建筑用能需求，探究其綜 合熱利用途徑。 關鍵詞：關鍵詞：陶瓷板太陽能板；熱利用途徑；低溫余熱制冷；綜合能效比；蓄能；

2、 區(qū)域能源站。 目 錄 第一章第一章 太陽能集熱器概述太陽能集熱器概述.1 1. 太陽能集熱器簡介.1 2. 太陽能集熱器綜合比較.3 第二章第二章 陶瓷太陽能制冷應用研究陶瓷太陽能制冷應用研究.5 1. 陶瓷太陽能簡述.5 1.1 陶瓷板太陽能的特點.5 (1) 制造陶瓷太陽能板的材料成本低、能耗少、壽命長.5 1.2 陶瓷板太陽能的用途.5 1.3 陶瓷板太陽能的應用效果.7 2. 熱水型溴化鋰吸收式空調(diào)技術.9 2.1 熱水型溴化鋰吸收式空調(diào)簡介.9 2.2 熱水型溴化鋰吸收式制冷機能效.10 3. 陶瓷光熱型溴化鋰吸收式空調(diào)技術.12 3.1 陶瓷光熱型溴化鋰吸收式空調(diào)系統(tǒng)應用.12

3、3.2 陶瓷光熱型溴化鋰吸收式空調(diào)系統(tǒng)關鍵問題.15 4. 陶瓷光熱型溴化鋰吸收式空調(diào)經(jīng)濟性分析.16 4.1 系統(tǒng)設計.16 4.2 初投資估算.17 4.3 運行能源成本概算.18 第三章第三章 問題及結論問題及結論.19 1. 應用過程中將遇到的主要問題.19 2. 結論.20 陶瓷板太陽能溴化鋰吸收式空調(diào)可行性研究 第一章第一章 太陽能集熱器概述太陽能集熱器概述 1.1. 太陽能集熱器太陽能集熱器簡介簡介 太陽能集熱器的定義是指吸收太陽輻射并將產(chǎn)生的熱能傳遞到傳熱介質(zhì)的裝置。 無論是太陽能熱水器、太陽灶、主動式太陽房、太陽能溫室、太陽能工業(yè)加熱、太 陽能熱發(fā)電等都離不開太陽能集熱器，太

4、陽能集熱器是組成各種太陽能熱利用系統(tǒng) 的關鍵部件。太陽能集熱器的分類如下： 1) 按集熱器的傳熱工質(zhì)類型分：液體集熱器、空氣集熱器 2) 按進入采光口的太陽輻射是否改變方向分：聚光型集熱器、非聚光型集熱器 3) 按集熱器是否跟蹤太陽分為：跟蹤集熱器、非跟蹤集熱器 4) 按集熱器內(nèi)是否有真空空間分為：平板型集熱器、真空管集熱器 5) 按集熱器的工作溫度范圍分為：低溫集熱器、中溫集熱器、高溫集熱器 6) 按集熱板使用材料分別為：純銅集熱板、銅鋁復合集熱板、純鋁集熱板 平板型太陽能集熱器平板型太陽能集熱器 用平板型太陽能集熱器組成的熱水器即平板太陽能熱水器。平板型太陽能集熱 器主要有吸熱板、透明蓋板

5、、隔熱層和外殼等幾部分組成。平板型太陽集熱器是太 陽集熱器中一種最基本的類型，其結構簡單、運行可靠、成本適宜，還具有承壓能 力強吸熱面積大等特點，是太陽能與建筑結合最佳選擇的集熱器類型之一（如圖 1- 1）。 平板型太陽能集熱器的工作原理是：太陽輻射穿過透明蓋板后，投射在吸熱板 上，被吸熱板吸收并轉(zhuǎn)化成熱能，然后傳遞給吸熱板內(nèi)的傳熱工質(zhì)，使傳熱工質(zhì)的 溫度升高，作為集熱器的有用能量輸出；與此同時，溫度升高后的吸熱板不可避免 的要通傳導、對流和輻射等方式向四周散熱，成為集熱器的熱量損失。 圖 1-1 平板型集熱器 真空管太陽能集熱器真空管太陽能集熱器 用真空管集熱器部件組成的熱水器即為真空管熱水

6、器。真空管集熱器就是將吸 熱體與透明蓋層之間的空間抽成真空的太陽能集熱器。熱管式真空管是金屬吸熱體 真空管的一種，它由熱管、吸熱體、玻璃管和金屬端蓋等主要部件組成。真空管按 吸熱體材料種類，可分為兩類：一類是玻璃吸熱體真空管（或稱為全玻璃真空管）； 一類是金屬吸熱體真空管（或稱為玻璃金屬真空管）（如圖 1-2）。 圖 1-2 真空管太陽能集熱器 陶瓷太陽能集熱器陶瓷太陽能集熱器 用陶瓷太陽能集熱器組成的熱水器即陶瓷太陽能熱水器。陶瓷太陽能集熱器主 要有陶瓷太陽能板、透明蓋板、保溫層和外殼等幾部分組成（如圖 1-3）。 圖 1-3 陶瓷板太陽能集熱器 陶瓷太陽能板是以普通陶瓷為基體，立體網(wǎng)狀釩鈦

7、黑瓷為表面層的中空薄壁扁 盒式太陽能集熱體。其整體為瓷質(zhì)材料，不透水、不滲水、強度高、剛性好，不腐 蝕、不老化、不退色，無毒、無害、無放射性，陽光吸收率不會衰減，具有長期較 高的光熱轉(zhuǎn)換效率。 陶瓷板太陽能集熱器的工作原理：太陽輻射穿過透明蓋板后，投射在陶瓷太陽 能板上，被陶瓷太陽能板吸收并轉(zhuǎn)化成熱能，然后傳遞給吸熱板內(nèi)的傳熱工質(zhì)，使 傳熱工質(zhì)的溫度升高，作為集熱器的有用能量輸出。 2.2. 太陽能集熱器綜合比較太陽能集熱器綜合比較 序序 號號太陽能集熱器對比太陽能集熱器對比真空管型真空管型金屬平板型金屬平板型陶瓷中空平板型陶瓷中空平板型注注 1 集熱體主要原料石英、硼礦銅礦、鋁土礦瓷泥、提釩

8、尾渣儲量、運距等差別大 2 集熱體主要材料硼硅玻璃銅、鋁 無白度要求的普 通陶瓷熔制冶煉燒結差別大 3 集熱體主要結構雙層中空盲管 銅管焊接、銅鋁翅 板、平板狀陶瓷中空平板結構與材料工藝相關 4 集熱體強度低、易碎、無保護高、彈性、受保護 中、剛性、受保 護指產(chǎn)品不是材料 5 運行原理 外層玻璃透過陽光， 阻擋熱輻射，單管、 盲管循環(huán) 外層玻璃透過陽光， 阻擋熱輻射，上下 管循環(huán) 外層玻璃透過陽 光，阻擋熱輻射， 上下管循環(huán) 均為溫室效應，不同 結構形成不同運行方 式 6 集熱體熱傳導 材料導熱差、導熱 距離短 材料導熱好、導熱 距離遠 材料導熱差、導 熱距離短由材料、結構主導 7 占用單位面

9、積陽光 利用率中午約 50%中午80%中午80% 結構決定真空管黑色 面，之間空隙大 8 熱水可利用率7580%100%100%盲管中水不能放出 9 集熱體自保溫效果好差差平板無真空保溫 10 制造能耗中高低燒結熔煉本質(zhì)不同 11 制造成本中高低陶瓷無加工過程 12 壽命1015 年1525 年主要部件50 年 陶瓷、水泥無壽命期 限，結構似天然礦物 13 涂層涂層易老化涂層易老化黑瓷層不老化陶瓷性能穩(wěn)定 14 腐蝕 金屬支架、外殼易 腐蝕 通道焊接處、金屬 支架、外殼易腐蝕無機材料不腐蝕 無機材料不氧化、使 用環(huán)境基本無化學反 應 15 減容堵塞 盲管中水垢、雜質(zhì) 易造成沉淀、減容、 堵塞

10、銅管貴、通道細、 通道曲折、通道容 易變窄 通道寬、直通道、 循環(huán)阻力小、水 垢影響小 循環(huán)最低處設絮狀水 堿、懸浮物沉淀罐 16 外力損壞無保護、易損壞可用鋼化玻璃保護 可用鋼化玻璃保 護鋼化玻璃強度高 17 效率3050%3050%3050%初期綜合對比相近 18 新集熱體效率高中中以單位黑色面積對比 19 系統(tǒng)效率初期三者效率相當初期三者效率相當 初期三者效率相 當初期效率三者相近 20 效率衰減 因涂層老化、真空 度下降、盲管中沉 淀物，長期使用效 率下降 因涂層老化，水道 細、水垢有影響、 長期使用效率下降 黑瓷層不老化、 通道寬、水垢影 響小，效率不易 下降 受材料、結構、制造 工

11、藝影響，玻璃、金 屬難耐成瓷溫度 21 介質(zhì)雙循環(huán) 能量轉(zhuǎn)換影響效率、 提高成本，不得已 而采用 能量轉(zhuǎn)換影響效率、 提高成本，不得已 而采用 集熱體中熱水可 放出使用，可不 采用雙循環(huán) 熱管原理、低沸點相 變物質(zhì)、防凍液體 22 單位采光面產(chǎn)熱量初期高，后期減少初期高，后期減少 初期高，產(chǎn)熱量 始終相對穩(wěn)定 前兩者會老化、衰減 使產(chǎn)熱量減少 23 與建筑一體化 因結構、壽命、造 價原因，難與建筑 一體化 結構可與建筑一體 化，造價、壽命難 與建筑協(xié)調(diào) 結構、壽命、造 價，均適合與建 筑一體化 普通建筑的造價有一 定承受限度 24 與原房頂共用保溫 層 不能與原房頂共用 保溫層 可以與原房頂共

12、用 保溫層 可以與原房頂共 用保溫層 原房頂和平板集熱器 都有保溫層可共用 25 與原房頂共用防水 層 不能與原房頂共用 防水層 可以與原房頂共用 防水層 可以與原房頂共 用防水層 鋼化玻璃板可代替原 房頂防水層 26 是否與建筑同壽命 壽命短，不能同壽 命 壽命不夠長，不能 同壽命 可以與建筑同壽 命陶瓷、水泥壽命長 27 造價中高低 28 集熱體造價中高低銅鋁玻璃陶瓷的差別 29 系統(tǒng)造價中高低無機材料儲水箱 30 大規(guī)模應用（荒漠 熱水發(fā)電、荒漠風 道發(fā)電） a 值小、造價高、 壽命短、能量得不 償失、不經(jīng)濟 a 值小、造價高、 壽命不夠長、能量 得不償失、不經(jīng)濟 a 值大、造價低、 壽

13、命長、能量得 多失少，值得試 驗，應該可行 a 值=裝置壽命期間得 到太陽能量/ 制造使 用消耗常規(guī)能量 第二章第二章 陶瓷太陽能制冷應用研究陶瓷太陽能制冷應用研究 1.1. 陶瓷太陽能簡述陶瓷太陽能簡述 1.11.1 陶瓷板太陽能的特點陶瓷板太陽能的特點 (1) 制造陶瓷太陽能板的材料成本低、能耗少、壽命長 陶瓷太陽能板是以普通陶瓷為基體，立體網(wǎng)狀釩鈦黑瓷為表面層的中空薄壁扁 盒式太陽能集熱體，經(jīng) 1200一次燒成，陽光吸收比不會衰減，是功能型建筑材料， 可以實現(xiàn)與建筑一體化，與建筑同壽命。 生產(chǎn)成本低：陶瓷板是以工業(yè)廢棄物制造的釩鈦黑瓷，普通陶瓷制品如一噸低 裝飾要求的陶瓷墻地磚每平方米出

14、廠價十幾元，折合每噸數(shù)百元。 制造能耗少：陶瓷太陽能板在輥道窯中 1200高溫段的時間約 5 分鐘。玻璃的 熔制或金屬材料的冶煉，通常溫度 15001700，歷時數(shù)小時，溫度每提高 100， 能耗增加 1 倍，同時設備和耐火材料的價格、消耗也成倍提高，電解的能耗更遠大 于冶煉。所以，普通陶瓷燒結與玻璃的熔制或金屬材料的冶煉、電解有本質(zhì)區(qū)別， 能耗與成本均相差幾倍至幾十倍。 使用壽命長：陶瓷原料是花崗巖風化后的微粒，人類將其重新成型、燒結成為 比花崗巖更加致密、強度更高的瓷器，瓷器誕生 1000 多年，人類尚不知道瓷器的壽 命。 (2) 陶瓷太陽能板采用中空扁盒平板結構太陽能是面能源、效率高6

15、太陽能是面能源，太陽能利用就是用最便宜、最大面積的收集器將面能源轉(zhuǎn)化 為能量流，直通式扁盒結構是太陽能集熱體中陽光與介質(zhì)距離最近、接觸面最大、 直接加熱、效率最高的結構形式。 1.21.2 陶瓷板太陽能的用途陶瓷板太陽能的用途 (1) 陶瓷太陽能板在建筑上的應用提供熱水、取暖、空調(diào) 在普通平房頂上可以采用陶瓷太陽能板以傳統(tǒng)方法建造陶瓷太陽能熱水系統(tǒng)。 也可以在平房頂上采用鋼結構建造陶瓷太陽能房頂提供熱水；在新建建筑上，采用 錨樁結構陶瓷太陽能斜房頂與原房頂共用結構層、保溫層、防水層；太陽能房頂結 構簡單、施工快速高效、造價低廉；提供熱水、取暖、空調(diào)，使用、維護方便。 我國有一部分人口都有獨立住

16、宅農(nóng)居、城鄉(xiāng)結合部單戶住宅、別墅等，這些 房屋一般沒有集中供暖系統(tǒng)，隨著經(jīng)濟發(fā)展、生活水平的提高，我國長江流域及其 以北部分希望建立取暖系統(tǒng)，全面積陶瓷太陽能斜房頂可以為獨立住宅提供充分的 生活熱水和最低限度取暖用能的大部分能量；今后當空調(diào)工業(yè)可以提供量產(chǎn)的小型 家用吸收式空調(diào)機時，夏天陶瓷太陽能房頂提供的熱水可以開動吸收式空調(diào)機，為 家庭供應冷風。廠房、倉庫普遍是單層和低層建筑，房頂面積比較大，可以為工業(yè) 生產(chǎn)提供熱水、為辦公樓提供熱水、取暖、空調(diào)。為賓館、酒店、學校、醫(yī)院、浴 池、游泳館等提供熱水。 (2) 海水、苦咸水淡化 試驗已經(jīng)證明在我國東部地區(qū)，夏日晴天每平方米陶瓷太陽能板集熱系統(tǒng)

17、可將 1735 公斤自來水加熱到 100110；在國內(nèi)外干旱、炎熱的荒漠、沙漠、戈壁地 區(qū)，陶瓷太陽能板集熱系統(tǒng)可將更多的水加熱到更高的溫度。黑瓷復合陶瓷太陽板 由普通陶瓷基體和黑瓷表面層組成，不腐蝕、不老化、不退色，強度大、剛性好、 陽光吸收率高、使用壽命長，在陽光充沛地區(qū)，使海水或苦咸水在黑瓷復合陶瓷太 陽能板集熱系統(tǒng)中加熱到 80120，使加熱的海水或苦咸水及其蒸氣進入到抽真空 的擴容器中，產(chǎn)生擴容蒸氣，然后將汽和水分離、排水、輸汽進入汽輪發(fā)電機中做 功發(fā)電，做功后的蒸氣從汽輪機排入換熱器，加熱新抽取的海水或苦咸水，同時蒸 氣逐步降溫、冷卻、凝結為液態(tài)淡水，被加熱的海水或苦咸水進入陶瓷太

18、陽能板集 熱系統(tǒng)中繼續(xù)加熱到 80120。重復上述過程，得到更多的電力、淡水和高濃度的 海水或苦咸水，高濃度的海水或苦咸水也稱作鹵水是鹽化工的主要原料。傳統(tǒng)海水 或苦咸水淡化設備的主要問題是需要消耗大量能源，使用成本高。黑瓷復合陶瓷太 陽能集熱系統(tǒng)用于海水或苦咸水發(fā)電同時淡化的方法與傳統(tǒng)發(fā)電和淡化海水或苦咸 水的方法相比，設備性價比高、壽命長，使用成本低。 (3) 陶瓷太陽能風道 “陶瓷太陽能風道”是將陶瓷太陽能板和風道沿山坡和山峰安裝構成，用流動 的氣流帶動空氣渦輪機發(fā)電。將陶瓷太陽能板集熱器分組安裝在向陽山坡和山坡下 的坡地上，上下左右分組，每組分若干縱列，陶瓷太陽能板集熱器縱列中的集熱器

19、 上下首尾相通，下口與進風管相通，上口與熱風支道相通，進風管與熱風支道均與 水平面成一定傾角，氣流方向由下向上，進風管下口敞開，上口封閉，熱風支道下 口封閉，上口與總風道相通，空氣從進風管下口進入在集熱器中被陽光加熱向上經(jīng) 熱風支道進入總風道，從總風道上口排出，在進風管進口處和總風道出口處安裝空 氣渦輪機，空氣在壓力差下形成氣流，推動渦輪帶動發(fā)電機發(fā)電。 (4) 陶瓷太陽能集熱場熱水發(fā)電裝置 “陶瓷太陽能集熱場熱水發(fā)電裝置” ，是在向陽山坡上或相對平坦的荒灘、荒地、 沙漠建造陶瓷太陽能集熱場熱水發(fā)電裝置，將相對平坦的地面修整為南北縱斷面為 鋸齒形的向陽坡面，用大型開溝機順東西方向挖溝，形成溝的

20、向陽坡面，將挖出的 土、石、沙堆積在溝的向陽坡面一側(cè)的地面上，堆成堆積物坡面，溝的坡面和堆積 物的坡面共同構成陶瓷太陽能集熱場的向陽坡面，在挖相鄰的溝時，溝的背陽坡面 離開前一條溝的堆積物一段距離，中間形成一條水平通道，將坡頂、坡面、溝底整 平、夯實、加固，沿坡頂敷設上水管即出水管，沿溝底敷設下水管即進水管，在上、 下水管之間安裝陶瓷太陽能板集熱器縱列，縱列上口與上水管連通，下口與下水管 連通，陽光加熱陶瓷太陽能板中的水，熱水沿出水管進入熱水罐，熱水罐中的熱水 進入發(fā)電裝置將熱能轉(zhuǎn)化為動能做功發(fā)電后進入冷水罐，冷水罐中溫度較低的水進 入陶瓷太陽能板集熱器縱列中再次被太陽能加熱。利用陶瓷太陽能板

21、吸收的太陽能 加熱的熱水作為發(fā)電的能源，使太陽能成為可大規(guī)模利用的可替代能源。 (5) 陶瓷太陽能板可以解決能源、氣候、荒漠化、淡水、耕地問題 常規(guī)能源逐步減少、二氧化碳過度排放、淡水不足、耕地沙化是全球性問題， 撒哈拉沙漠、澳洲沙漠、美洲沙漠、印度沙漠都瀕臨大海，只要解決使用成本問題， 這些地區(qū)都可以實現(xiàn)大規(guī)模太陽能發(fā)電、減排二氧化碳、淡化海水、變沙漠為耕地。 在塔克拉瑪干沙漠地區(qū)大規(guī)模鋪設陶瓷太陽能集熱系統(tǒng)，可以年發(fā)電上萬億度，淡 化苦咸水上千億立方米，把數(shù)億畝沙漠變?yōu)榱继铩Ｎ覈梢阅戤a(chǎn)黑瓷復合陶瓷太陽 能板數(shù)十億、上百億平方米，是第二名產(chǎn)量的 12 倍以上；理論上說 1000 億平方米

22、即十萬平方公里太陽能等于人類消耗能源的總和，陶瓷太陽能板用于海水或苦咸水 發(fā)電同時淡化的方法可以為能源、氣候、環(huán)境、阻止荒漠化、民生、就業(yè)、擴大內(nèi) 需、增加淡水資源、擴大可耕地等作出重要貢獻3。 1.31.3 陶瓷板太陽能的應用效果陶瓷板太陽能的應用效果 經(jīng)國家太陽能熱水器質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心檢測，全球第一座混凝土結構陶瓷太陽 能房頂日得熱量 8.6mj,高于國家標準規(guī)定的 7.0mj；陶瓷太陽能房頂與原房頂共用 結構層、保溫層、防水層，與建筑一體化、與建筑同壽命、結構簡單、造價低廉， 隔熱、保溫效果好于普通房頂，降低了太陽能的使用成本。 研究認為： 陶瓷太陽能板可以用于建造太陽能房頂，為多層和高

23、層住宅提供充足的低成本 生活熱水；為別墅、單戶住宅、農(nóng)居等獨立住宅提供生活熱水和冬季取暖用熱水； 為非住宅建筑提供熱水、部分冬季取暖熱水和夏季開動吸收式空調(diào)用的熱水。 陶瓷太陽能房頂夏天水溫可達 100，冬天水溫可達 70，連續(xù)晴天采取累進 加熱提高溫度存儲熱水；用于生活熱水，大容量儲能水箱可保溫 610 天；用于取 暖，可保溫 58 天，可以渡過 510 天陰、雨、雪天，最大限度利用太陽能，減少 甚至取消輔助能源。無論春夏秋冬，當每天水溫達到最高點時（一般是下午 23 點 鐘）將陶瓷太陽能板中的熱水放入保溫水箱，以免陽光減弱，水溫下降，損失熱能； 此后可使溫度較低的水進入陶瓷太陽能板進行加熱

24、，并在陽光失去加熱作用以前， 將陶瓷太陽能板中的熱水放入保溫水箱，以充分利用太陽能，這些過程可以定溫、 定時自動進行。陶瓷太陽能板的成本、壽命、結構、產(chǎn)量適合普通建筑物的造價、 壽命、結構、需求量，可以在普通、普遍的建筑上真正實現(xiàn)太陽能熱水系統(tǒng)與建筑 一體化，可能實現(xiàn)以比常規(guī)能源更低的成本使用太陽能。 我國人口相對稠密地區(qū)晴天約占 1/3，隨機分布，應該采用大容量儲能水箱，晴 天累進加熱以儲備熱水。冬季陽光減弱，多、高層住宅需要更多的采光面積，獨立 住宅需要取暖，應該充分利用房頂?shù)牟晒饷娣e，所以住宅房頂應該采用全面積太陽 能房頂，并且在建造時或改造中一次完成，更為經(jīng)濟；成本低、壽命長、效率高的

25、 陶瓷太陽能板和結構簡單的陶瓷太陽能房頂為此提供了必要條件2。 被上海世博會選中，應用于世博村管理中心房頂?shù)奶沾商柲馨迨怯缮綎|省科 學院材料所下屬天虹弧板有限公司研發(fā)、華泰集團生產(chǎn)的，該產(chǎn)品是由山東省科學 院材料所曹樹梁研究員主持研制6。 2009 年，福建華泰集團建立了世界第一條陶瓷太陽能板工業(yè)化試生產(chǎn)線，2010 年 3 月又建立第一條產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線，該項目總投資 2.5 億元，投產(chǎn)后可實現(xiàn)年產(chǎn)陶 瓷太陽能板 600 萬平方米，新增產(chǎn)值 10 億元，新項目進入大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)階段6。 2010 年 9 月，總投資 2 億美元的萬利太陽能科技項目落戶福建省漳州市南靖高 新區(qū)，準備開發(fā)陶瓷太陽

26、能。生產(chǎn)基地占地 1100 余畝，擬在 20102012 年完成固 定資產(chǎn)投資 10 億元，項目完成后將建成 12 條生產(chǎn)線，主要生產(chǎn)黑瓷太陽能板等陶 瓷產(chǎn)品，年產(chǎn)值達 20 億元以上，年創(chuàng)稅超 1.5 億元6。 2. 熱水型溴化鋰吸收式空調(diào)技術熱水型溴化鋰吸收式空調(diào)技術 2.12.1 熱水型溴化鋰吸收式空調(diào)簡介熱水型溴化鋰吸收式空調(diào)簡介 溴化鋰吸收式空調(diào)目前主要指批量化生產(chǎn)的溴化鋰冷水機組，有單效、雙效、 三效的分別。熱水型溴化鋰吸收式冷水機組是一款以熱水作為熱源的冷水機組，一 般根據(jù)設計負荷、熱水流量、熱水溫度以及安裝場地條件等綜合因素確定機組型號 及參數(shù)。機組由發(fā)生器、 、吸收器、和熱交

27、換器各一個以及相應的屏蔽、真空泵等主 要部件組成。其中溶液將吸收器里的稀溶液經(jīng)熱交換器送到發(fā)生器里去，由熱水將 它加熱濃縮成濃溶液，同時產(chǎn)生冷劑蒸汽冷劑蒸汽在冷凝器中冷凝成冷劑水，其 潛熱由冷卻水帶至機外 冷劑水進入蒸發(fā)器后，由冷劑泵經(jīng)噴嘴噴淋。在高真空下冷劑水吸收蒸發(fā)器管 內(nèi)冷水的熱量，低溫沸騰再次形成冷劑蒸汽，與此同時制取低溫冷水（本機提供的 冷源） 。濃縮后的濃溶液經(jīng)熱交換器后直接進入吸收器，經(jīng)布液器淋激于吸收器換熱 管上。濃溶液一方面吸收蒸發(fā)器所產(chǎn)生的冷劑蒸汽后，本身變成稀溶液，另一方面 將吸收冷劑蒸汽時釋放出來的吸收熱量轉(zhuǎn)移至冷卻水中。 循環(huán)是溴化鋰溶液在機內(nèi)稀變濃再由濃變稀和冷劑水

28、由液態(tài)變氣態(tài)再由氣態(tài)變 液態(tài)的循環(huán)，兩個循環(huán)同時進行，周而復始，熱交換器是高、低溫溶液間相互進行 以 lg 熱水型溴化鋰吸收式制冷機為例： 制制冷冷量量：91kw5293kw 能能源源：80 130 的熱水 適適用用于于: :賓館、酒店、公寓、醫(yī)院、影 劇場、體育館、寫字樓、辦公大樓等場 所；以及紡織、醫(yī)藥、煙草、冶金、機 械制造、儀器儀表、石油、化工、焦化 等行業(yè) 熱量交換的設備，有利于提高機組的熱效率。 2.22.2 熱水型溴化鋰吸收式制冷機能效熱水型溴化鋰吸收式制冷機能效 溴化鋰機組空調(diào)系統(tǒng)的能效比，即 cop 值，是指機組制取的冷量與熱源耗熱量 及消耗電功率之和的比值。溴化鋰空調(diào)有單效

29、、雙效、三效的分別，一般單效在 0.8 以下，雙效 1.11.3，三效 1.8 以上，以市場占有率較高的江蘇雙良為例，約為 1.1 至 1.2，如直燃（天然氣）雙效 h 型溴化鋰冷水機組。 影響溴化鋰制冷機因素：冷卻水、銅管結垢、真空度等。 根據(jù)國家標準 gb 29540-2013 溴化鋰吸收式冷水機組能效限定值及能效等級， 對蒸汽型和直燃型溴化鋰冷水機組的能耗有明確的規(guī)定，但對熱水型溴化鋰冷水機 組沒有限定。 能效限定值為表 1 和表 2 中能效等級的 3 級，節(jié)能評價值為表 1 和表 2 中能效 等級的 2 級。 目前市場上的熱水型溴化鋰冷水機組最低進水溫度要求和機組容量各有不同， 例如：

30、 “l(fā)g”熱水型溴化鋰空調(diào)標準：制冷量：91kw5293kw，能源：80 130 的熱水； “雙良”熱水型溴化鋰空調(diào)標準：普通型熱水溫度范圍 90130，二級型 熱水溫度范圍70； “荏原”熱水型溴化鋰空調(diào)標準：熱水溫度范圍70。 由于 7090常壓熱水屬于低品位能源，熱水型溴化鋰冷水機組的能效比主要 受到熱水溫度、冷凍水出水溫度、冷卻水溫度、機組真空度、水質(zhì)等因素制約。 3. 陶瓷光熱型溴化鋰吸收式空調(diào)技術陶瓷光熱型溴化鋰吸收式空調(diào)技術 3.13.1 陶瓷光熱型溴化鋰吸收式空調(diào)系統(tǒng)應用陶瓷光熱型溴化鋰吸收式空調(diào)系統(tǒng)應用 太陽能吸收式制冷系統(tǒng)流程圖太陽能吸收式制冷系統(tǒng)流程圖 如上圖，為陶瓷太陽

31、能光熱溴化鋰吸收式空調(diào)系統(tǒng)工藝流程圖，除了主要設備： 太陽能集熱器、蓄熱水罐、溴化鋰冷水機組、冷卻塔、空調(diào)末端外，系統(tǒng)還包含 4 個水循環(huán)系統(tǒng)所需的水泵、管網(wǎng)、輔助設備和相關配件。 3.23.2 陶瓷光熱型溴化鋰吸收式空調(diào)系統(tǒng)關鍵問題陶瓷光熱型溴化鋰吸收式空調(diào)系統(tǒng)關鍵問題 1 1、陶瓷太陽能高溫高效集熱技術、陶瓷太陽能高溫高效集熱技術 與普通光熱太陽能使用需求不同，熱水型溴化鋰機組需要的熱水溫度須在 70 以上，為了保證效率，熱水進水溫度最好控制在 90以上，這就對太陽能集熱系統(tǒng) 的集熱效率、保溫措施、水質(zhì)控制、泵耗提出了更高的要求。 2 2、陶瓷太陽能蓄熱問題、陶瓷太陽能蓄熱問題 由于集熱是

32、在中午和下午的主要日照時段完成的，而夏季空調(diào)的使用是全天候 的，需要對全天所需的熱水進行存儲，并且通過可靠的保溫措施減少熱量流失。整 個集熱的過程中蓄熱水罐內(nèi)水溫應保持規(guī)則的分層，保證高溫水在上層，低溫水在 下層，盡量減小斜溫層；熱利用過程中，從蓄熱水罐上層取水，下層回水，使整個 釋熱的過程中蓄熱水罐內(nèi)水溫應保持規(guī)則的分層，盡量減小斜溫層。 蓄冷水罐的形式、數(shù)量、容積、保溫措施、集熱和釋熱控制邏輯都是陶瓷太陽 能蓄熱的關鍵問題。 3 3、熱水型溴化鋰吸收式空調(diào)系統(tǒng)能效控制、熱水型溴化鋰吸收式空調(diào)系統(tǒng)能效控制 （1）因陶瓷光熱型溴化鋰吸收式空調(diào)系統(tǒng)包含 4 個水循環(huán)系統(tǒng)，準確的負荷計 算，合理的

33、空調(diào)容量設計，科學的設備選型和系統(tǒng)設計是系統(tǒng)成功與否的基礎； （2） 選用溴化鋰吸收式冷水機組時，應盡量選擇高效的主機，冷水的出水溫 度不宜低于 7 (出水溫度太低，熱效率降低，系統(tǒng)中容易出現(xiàn)結晶，影響運行安全)； （3）因陶瓷光熱型溴化鋰吸收式空調(diào)系統(tǒng)包含 4 個水循環(huán)系統(tǒng)，系統(tǒng)損耗大， 泵耗控制、管網(wǎng)損耗控制是至關重要的； （4）應嚴格控制熱水、冷凍水、冷卻水系統(tǒng)水質(zhì)，應考慮結垢、腐蝕對設備和 結構材料的影響并采取相應對策。 （5）設計時應注意水系統(tǒng)的靜壓。靜壓高于 0.75mpa 時，宜采用二次換熱方式， 把系統(tǒng)的過高壓力隔離。 4 4、熱水型溴化鋰吸收式空調(diào)系統(tǒng)運行問題、熱水型溴化鋰吸

34、收式空調(diào)系統(tǒng)運行問題 由于太陽能的不穩(wěn)定性，集熱系統(tǒng)和制冷系統(tǒng)在容量、使用時間上存在錯位， 需根據(jù)每個項目的特點，建立一套科學的運管系統(tǒng)來保障，同時，輔助冷源的的選 擇也是不可回避的問題。 4. 陶瓷光熱型溴化鋰吸收式空調(diào)經(jīng)濟性分析陶瓷光熱型溴化鋰吸收式空調(diào)經(jīng)濟性分析 4.14.1 系統(tǒng)設計系統(tǒng)設計 以以 2000020000住宅建筑為例，住宅建筑為例， 空調(diào)負荷：若使用最好的建筑外保溫和高效節(jié)能的末端供冷形式，單位建筑面 積冷指標控制在 40w/以內(nèi)，整個空調(diào)系統(tǒng)的總冷負荷約為 800kw；沙特地區(qū)日照 充足，太陽能保證率按照 100%設計，不考慮夏季連續(xù)陰天情況（實際應用時考慮備 用冷源）

35、 ； 主機選型主機選型：選擇一套 800kw 的熱水型溴化鋰吸收式冷水機組； 水泵選型水泵選型：機組平均能效比按照 0.6 計算， 冷卻水泵冷卻水流量約為 420 m/h，冷卻水泵功 45kw； 供熱循環(huán)泵考慮 20使用溫差，熱水供水量約為 65 m/h，熱水泵功 7.5kw； 冷凍水循環(huán)泵冷凍水流量約為 170 m/h，冷凍水泵功 18.5kw； 集熱水泵選型全天總熱水用量 1560m（90-70） ，考慮到早晨和下午日照 強度下降，日有效集熱時間按照 6 小時計算，集熱循環(huán)泵流量 260 m/h，集熱循環(huán) 泵功率 15kw； 冷卻塔選型冷卻塔選型： 閉式冷卻塔考慮到盡量減少水損耗，保障循環(huán)

36、水質(zhì)，冷卻塔冷卻水流量約 為 420 m/h，冷卻塔功 15kw； 陶瓷太陽能集熱器選型陶瓷太陽能集熱器選型： 集熱器集熱能力按照 8mj/計算，考慮到高溫集熱 25%的熱損耗（包括集熱器 損耗、蓄熱損耗以及管網(wǎng)損耗） ，集熱器面積計算如下： m=21840（） 75 . 0 108 )7090(420010001560 6 蓄熱水罐選型蓄熱水罐選型： 考慮到夜間使用以及陰天，蓄熱水箱容積應至少一天 1 天的用熱量，即 1560m?？紤]到蓄熱水罐的斜溫層問題，水罐有效容積無法完全使用，選用 3 只容 積為 600m的碳鋼保溫開始水罐。 系統(tǒng)綜合能效比cop=4.44.4 7.54518.515

37、1580 800 4.24.2 初投資估算初投資估算 序號序號名名 稱稱設備型號設備型號 單單 位位 數(shù)量數(shù)量 單價單價 ( (萬元萬元) ) 小計小計 ( (萬元萬元) ) 備備 注注 一、冷熱源系統(tǒng)投資一、冷熱源系統(tǒng)投資 1 單效熱水型溴化 鋰吸收式熱泵 制冷量 800kw，熱水進/ 出水溫度 90/70 臺 19696 2 開式冷卻塔 420m/h 臺 110.510.5 3 集熱水泵 15kw 臺 20.81.6 一用一備 4 冷卻水泵 45kw 臺 21.12.2 一用一備 5 供熱水泵 7.5kw 臺 20.51 一用一備 6 冷凍水泵 18.5kw 臺 20.951.9 一用一備

38、 7 蓄熱水罐 600m3 只 336108 8 陶瓷太陽能集熱 器 1080 kw218400.02436.8 含配件 9 外管網(wǎng)及閥門 含集熱系統(tǒng)、供熱系統(tǒng)、 冷卻水系統(tǒng)、冷凍水機 房管網(wǎng)及閥門 項 15050 10 機房配電及自控 系統(tǒng) 機房配電及自控系統(tǒng)套 11010 11 機房安裝人工費 項 13535 12 合計： 753 二、空調(diào)末端投資二、空調(diào)末端投資 13 空調(diào)末端系統(tǒng) 200000.014280 總 計： 10331033 按照上述系統(tǒng)配置，20000建筑面積采用陶瓷光熱型溴化鋰吸收式空調(diào)系統(tǒng)總 投資估算約為 1033 萬元。 4.34.3 運行能源成本概算運行能源成本概算

39、 夏季制冷按照 150 天計算，夏季空調(diào)系統(tǒng)總電耗計算如下： c=（80+15+15+18.5+45+7.5）24150=651600（kwh） 電價按照 0.5 元/度計算 夏季空調(diào)總電費約為 36.236.2 萬元萬元。 此成本僅為系統(tǒng)運行的直接電耗成本，為考慮系統(tǒng)設備維護、人員工資、藥劑 損耗、系統(tǒng)耗水、系統(tǒng)日常維護等成本。 雖然陶瓷光熱溴化鋰吸收式空調(diào)系統(tǒng)在綜合能效比上略高，但是綜合考慮上述 運管成本，系統(tǒng)的總體情況是節(jié)電而不省錢。 第三章第三章 問題及結論問題及結論 1. 應用過程中將遇到的主要問題應用過程中將遇到的主要問題 經(jīng)過對陶瓷光熱溴化鋰吸收式空調(diào)系統(tǒng)的初步設計及估算，系統(tǒng)在應用過程中 可能遇到如下問題： 1、集熱器面積問題集熱器面積問題：熱水型溴化鋰吸收式冷水機組目前主要應用在工業(yè)或者電 力等有大量低品位廢熱并且有供冷需求的項目上，