基于辐射供冷的太阳能吸收式空调系统研究

【摘要】：太阳能吸收式空调利用清洁的太阳能给建筑提供夏季空调,通常来说,与传统的电制冷空调相比,太阳能吸收式空调系统的效率较低,所以提高太阳能吸收式空调系统的效率意义重大。在提高太阳能吸收式空调效率的诸多方法中,较为有效的方法是提高太阳能空调的冷冻水出水温度,来提高制冷机的性能系数。但是,制冷机冷冻水温度的提高也意味着除湿能力的不足。因此,需要对提高太阳能吸收式空调效率的应用模式进行研究。本文以基于辐射供冷的太阳能吸收式空调系统为研究对象,对空调系统的运行特性进行了实验研究,并在理论模型的基础上进行了理论分析。主要研究内容包括: 1.本文对基于辐射供冷的太阳能吸收式空调进行了实验研究。该系统主要包括U型管式真空管太阳能集热器、吸收式制冷机组、蓄热水箱、辐射吊顶、风机盘管和独立除湿机组等,此系统为50 m~2的测试房间提供夏季空调。通过管路切换,可实现风机盘管运行模式和辐射吊顶运行模式。在辐射吊顶运行模式下,辅助独立除湿机组与辐射吊顶联合运行,实现对室内温湿度的独立控制,同时满足了室内温湿度的要求。 2.建立了太阳能吸收式空调系统的理论模型,主要包括U型管式真空管集热器模型、蓄热水箱模型、吸收式制冷机组的理论模型及室内热环境模型。通过实验验证了理论模型的准确性,从而为太阳能吸收式空调系统的理论分析打下基础。 3.在夏季典型工况下,对基于辐射供冷的太阳能吸收式空调系统的运行特性进行了实验研究。(1)系统稳定运行时段内,吸收式制冷机的平均制冷量为4.75kW,平均COP为0.36,冷冻水平均出水温度为16.2oC。(2)通过对湿度的分级处理,提高了太阳能吸收式空调的节能性。(3)室内平均温度为24.5oC,室内平相对湿度均为50%。此外,为了比较辐射吊顶运行模式与风机盘管运行模式下,太阳能吸收式空调的运行特性,分别从吸收式制冷机组运行性能及室内舒适度两个方面展开分析。(4)研究表明,在相同的实验设备及实验工况下,与风机盘管运行模式相比,辐射吊顶运行模式下,吸收式制冷机组的制冷量和性能系数COP都得到了提升。(5)在相同的室外环境下运行时,采用风机盘管为空调末端时,太阳能吸收式空调系统作用下的室内热舒适等级为C级,而采用辐射吊顶为空调末端时,其室内热舒适等级达到了A级。采用辐射吊顶和独立除湿联合运行的温湿度独立控制技术可以提高吸收式制冷机组的性能,并能有效提高室内的热舒适度。 4.太阳能吸收式空调的主要目的是满足建筑的冷量需求,这就涉及如何配置空调系统来适应建筑负荷的变化,因此,有必要研究建筑的负荷特性以及太阳能吸收式空调冷量输出的特性。在理论模型的基础上,分别从影响制冷机组性能的环境参数及影响系统制冷量和建筑负荷匹配性的结构参数两方面对制冷机组的性能进行分析,提出了太阳能空调系统制冷量与建筑空调冷负荷匹配的三个评价指标,为系统的优化配置提供了理论基础。 【关键词】：辐射供冷 太阳能空调 吸收式制冷机组 温湿度独立控制 匹配指标
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TU831
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 课题研究的背景及意义9-11
• 1.1.1 课题研究背景9-10
• 1.1.2 课题研究意义10-11
• 1.2 太阳能吸收式空调工作原理及特点11-12
• 1.2.1 太阳能吸收式空调工作原理11
• 1.2.2 太阳能吸收式空调系统特点11-12
• 1.3 太阳能吸收式空调的研究现状12-17
• 1.4 本文的主要工作17-19
• 第二章 基于辐射供冷的太阳能吸收式空调实验系统19-26
• 2.1 概述19
• 2.2 实验系统概况19-20
• 2.3 太阳能吸收式空调系统的设计20-25
• 2.3.1 太阳能集热、蓄热系统20-21
• 2.3.2 吸收式制冷机组21-22
• 2.3.3 温湿度独立控制系统22-23
• 2.3.4 风机盘管23-24
• 2.3.5 实验台控制及数据采集系统24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 基于辐射供冷的太阳能吸收式空调系统数学模型26-40
• 3.1 概述26
• 3.2 太阳能吸收式空调系统模型26-32
• 3.2.1 太阳能集热器模型26-29
• 3.2.2 蓄热水箱模型29-30
• 3.2.3 吸收式制冷机组模型30-32
• 3.3 建筑模型建筑热环境模型32-38
• 3.3.1 建筑空调负荷模型32-36
• 3.3.2 PMV 和PPD 模型36-38
• 3.4 模型计算框图38-39
• 3.5 本章小结39-40
• 第四章 基于辐射供冷的太阳能吸收式空调系统实验研究40-55
• 4.1 概述40
• 4.2 室外环境参数测试40-41
• 4.3 太阳能吸收式空调实验及理论验证41-44
• 4.3.1 太阳能集热、蓄热系统性能实验41-42
• 4.3.2 吸收式制冷机组性能实验42-44
• 4.4 独立除湿送风系统实验研究44-48
• 4.4.1 送风系统44-45
• 4.4.2 独立除湿系统45-48
• 4.5 室内热环境实验48-51
• 4.6 两种运行模式对比实验研究51-53
• 4.7 本章小结53-55
• 第五章 太阳能吸收式空调系统理论分析55-66
• 5.1 概述55
• 5.2 环境参数对系统性能的影响分析55-59
• 5.2.1 环境参数的分析55-57
• 5.2.2 与太阳辐射强度相关的最佳热源驱动温度的确定57-59
• 5.3 系统制冷量与建筑负荷的匹配性分析59-65
• 5.3.1 季节匹配性59-61
• 5.3.2 逐时匹配性61-64
• 5.3.3 日匹配性64-65
• 5.4 本章小结65-66
• 第六章 总结与展望66-69
• 6.1 主要研究工作66-67
• 6.2 研究展望67-69
• 参考文献69-73
• 附录1 符号与标记73-76
• 致谢76-77
• 攻读硕士学位期间的学术论文及其它成果77-80

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