Углубленный анализ кондиционирования солнечного воздуха: от принципа к дизайну, открытие революции зеленого охлаждения

Рабочий принцип гибридного солнечного кондиционирования воздуха

Гибридная система кондиционирования солнечного воздуха представляет собой не единый фиксированный технический маршрут, а продукт интеграции нескольких технологий, направленных на преодоление прерывистых или единственных ограничений энергоэффективности чистых солнечных систем. Его основной принцип состоит в том, чтобы разумно интегрировать различные энергетические входы и режимы охлаждения, чтобы обеспечить эффективное и стабильное охлаждение в различных условиях труда.
Солнечная фотоэлектрическая и тепловая энергия комбинированный привод (PV.-тералтерский гибрид)
Этот гибридный режим сочетает в себе солнечную фотоэлектрическую (PV) производство электроэнергии с солнечным тепловым использованием, каждая из которых управляет различными механизмами охлаждения или помогает друг другу.
Рабочий принцип:
Фотоэлектрическая часть: солнечные фотоэлектрические панели преобразуют солнечное излучение в электрическую энергию. Эта электрическая энергия может непосредственно управлять традиционными механическими кондиционирующими кондиционирующими единицами (включая компрессоры, вентиляторы и т. Д.), Чтобы обеспечить охлаждение.
Часть тепловой энергии: Солнечные коллекционеры преобразуют солнечное излучение в тепловую энергию, а генерируемая горячая вода или горячий воздух могут стимулировать поглощение или адсорбционные чиллеры или использоваться для осушителей в системах регенеративного осушителя.
Кооперативная работа: когда существует достаточное количество солнечного света, фотоэлектрические и теплоэнергетические системы могут работать одновременно, чтобы совместно удовлетворить спрос на охлаждающую нагрузку. Например, фотоэлектрическая мощность управляет компрессором, в то время как тепловая энергия приводит к процессу осушителя, или две части охлаждающей способности накладываются. Когда солнечные ресурсы недостаточно, система может уделять приоритет использования модулей с более высокой эффективностью или более текущими ресурсами. Например, если производство фотоэлектрической электроэнергии недостаточно для управления компрессором, в качестве основного метода охлаждения может использоваться охлаждение, управляемое тепловой энергией, или система может переключаться на сетку для дополнительного источника питания.
Преимущества: повышенная эффективность использования энергии, лучшая способность справляться с изменениями в охлаждающей нагрузке, когда солнечные ресурсы колеблются; может одновременно обрабатывать ощутимые тепла и скрытые тепловые нагрузки (особенно в сочетании с осушителем).
Солнечная энергия в сочетании с обычной энергией (сетевая электроэнергия/газ) (обычная система с помощью солнечной энергии)
Этот режим является наиболее распространенной гибридной формой, с солнечной энергией в качестве основного источника энергии и обычной энергии в качестве вспомогательной или резервной копии.
Рабочий принцип:
Солнечная приоритет: солнечная энергия (будь то фотоэлектрическая мощность или солнечная тепловая энергия) сначала используется для управления системой кондиционирования воздуха. Например, фотоэлектрическая мощность приводит к кондиционеру или солнечной тепловой энергии приводит к тому, что чиллер поглощения/адсорбции.
Традиционные энергетические добавки: когда солнечная энергия недостаточна для удовлетворения всех требований к охлаждающей нагрузке (например, в облачные дни, ночи или во время пиковых нагрузок), система автоматически переключается или вводит коммунальные мощности (для привода кондиционеров сжатия воздуха) или газа (для обеспечения дополнительных источников тепла для абсорбционных/адсорбционных прозвителей) для составления энергетического разрыва.
Интеллектуальный контроль. Ключевой является сложной системой управления, которая контролирует доступность солнечной энергии, температуру в помещении и охлаждающую нагрузку и разумно отправляет использование различных источников энергии для минимизации традиционного потребления энергии при обеспечении комфорта.
Преимущества: значительно улучшает надежность системы и стабильность эксплуатации, избегает прерывистых проблем с охлаждением, с которыми могут столкнуться чистые солнечные энергетические системы; Уменьшает необходимость в оборудовании для хранения энергии, тем самым снижая стоимость и сложность системы.
Комбинация технологий с несколькими охлаждением
Этот тип гибридной системы сочетает в себе различные типы технологий охлаждения (такие как испарительное охлаждение, охлаждение осушения, механическое сжатие, поглощение/адсорбция) с солнечной энергией.
Рабочий принцип:
Например, система может использовать солнечную тепловую энергию для привода колеса осушителя для обработки влаги в воздухе (скрытая тепловая нагрузка), а затем использовать испарительный холодильник или небольшой механический компрессор, приводимый в движение солнечной фотоэлектрической мощностью для обработки чувствительной тепловой нагрузки.
Другим примером может быть поглощение охлаждения в качестве первичного источника охлаждения, но когда температура окружающей среды высока и эффективность поглощения снижается, дополнительный механический компрессор, приводимый в движение фотоэлектрическими средствами, обеспечивает дополнительное охлаждение.
Преимущества: могут быть оптимизированы для различных климатических условий и характеристик охлаждающей нагрузки для достижения более точного и эффективного контроля температуры и влажности.

Основные компоненты солнечного кондиционирования воздуха

1. Солнечные коллекционеры или фотоэлектрические панели
Это «энергетическое сердце» системы кондиционирования солнечного воздуха, ответственная за захват солнечной энергии.
Солнечные тепловые коллекционеры: используются в системах кондиционирования солнечного теплового воздуха. Они преобразуют солнечное излучение в тепловую энергию. Общие типы включают:
Коллекционеры с плоскими тарелками: простая структура, относительно низкая стоимость, подходящая для обеспечения горячей воды средней и низкой температуры.
Эвакуированные коллекционеры труб: превосходная теплоизоляция, более высокая энергоэффективность, особенно зимой или когда свет не является сильным, могут обеспечить горячую воду средней и высокой температуры.
Параболические коллекционеры впадины: они генерируют более высокую температуру, фокусируя солнечные лучи и часто используются в крупных коммерческих или промышленных применениях.
Фотоэлектрические (PV) панели: они используются в системах кондиционирования воздуха, управляемых солнечной энергией. Они превращают солнечный свет прямо в электричество. Общие типы включают:
Монокристаллические фотоэлектрические панели: они обладают высокой эффективностью преобразования и стабильной производительности.
Поликристаллические фотоэлектрические панели: они относительно недорогие и являются основным продуктом на рынке.
Тонкоплестные фотоэлектрические панели: они гибкие и обладают отличной производительности при слабой световой мощности, но эффективность преобразования обычно низкая.
2. Оборудование основного оборудования цикла охлаждения
Эта часть отвечает за фактический процесс охлаждения.
Поглотитель/генератор - для систем поглощения: в охлаждении поглощения генератор испаряет хладагент (обычно воду) из поглощения (например, раствор литий -бромида) путем нагрева; Поглотитель реабкорретирует испарившийся хладагент.
Испаритель: это важно во всех охлажденных системах. Он расположен в пространственном или жидком пути, который необходимо охладить, где хладагент испаряется и поглощает тепло из окружающей среды, тем самым достигая охлаждения.
Конденсатор: В отличие от испарителя, хладагент выпускает тепло здесь и конденсируется в жидкость, обычно рассеивая огонь на наружный воздух или охлаждающую воду.
Компрессор (компрессор-для PV-управляемых систем): в фотоэлектрическом механическом сжатии кондиционеров, компрессор является компонентом ядра, ответственным за сжатие паров хладагента, повышение его давления и температуры и является источником питания всего цикла холодильного цикла.
3. Термический/холодный храненный блок
Не включено во все системы, но важно повысить эффективность и стабильность системы.
Горная вода/резервуар для хранения: в солнечных системах теплового привода он используется для хранения горячей воды, генерируемой солнечными коллекторами, чтобы охлаждение было непрерывно обеспечивать ночью или в облачные дни.
Институт хранения льда/охлажденной воды: он может хранить энергию охлаждения, генерируемую ночью или когда солнечная энергия достаточно, и высвобождать ее в часы пик или когда солнечная энергия недостаточно, чтобы сбалансировать спрос и предложение.
4. Система управления и вспомогательное оборудование
Обеспечить эффективную и безопасную работу системы.
Контроллер: отслеживает параметры системы (например, температуру, интенсивность света), и автоматически регулирует работу каждого компонента в соответствии с предустановленными программами или потребностями пользователя для оптимизации эффекта охлаждения и использования энергии.
Насосы/вентиляторы: ответственность за передачу жидкостей (таких как горячая вода, хладагент, воздух), чтобы обеспечить эффективную передачу и распределение тепла или холода в системе.
Система трубопроводов/воздуховодов: используется для передачи хладагентов, воды или воздуха и подключения различных компонентов системы.
Клапаны и датчики: управление направлением и потоком жидкости, мониторинг состояния работы системы и предоставление данных контроллеру.
Инвертор-для PV-управляемых систем: в системе, управляемой PV, если кондиционер использует мощность переменного тока, инвертор преобразует мощность постоянного тока, генерируемую фотоэлектрической панелью в мощность переменного тока.

Как гибридный солнечный кондиционер достигает теплового охлаждения?

Ядро гибридной системы кондиционирования солнечного воздуха для достижения теплового охлаждения состоит в том, что она интегрирует технологию поглощения охлаждения или адсорбционного охлаждения, а посредством интеллектуальных стратегий управления она эффективно преобразует солнечную тепловую энергию в охлаждающую способность.
1. Сбор и преобразование солнечного тепла
Первым шагом в охлаждении, управляемом тепло, является эффективное захват солнечной энергии и преобразование ее в полезную тепловую энергию.
Солнечный коллекционер: система обычно оснащена солнечными коллекторами (например, коллекционерами вакуумных трубок или коллекторами плоских пластин). Эти коллекционеры поглощают солнечное излучение и нагревают жидкость внутри коллекционера (обычно воды или тепловой жидкости) до требуемой температуры. Эта горячая вода или горячая жидкость являются источником энергии для управления циклом охлаждения.
Блок термического хранения: чтобы справиться с прерывистой характером солнечной энергии (например, ночью или в облачные дни), система обычно включает в себя термический резервуар для хранения. Избыточное тепло, полученное в течение дня, можно хранить в нем, чтобы обеспечить непрерывное охлаждение, даже когда нет солнечного света, улучшая эксплуатационную стабильность и независимость системы.
2. Цикл теплового охлаждения: поглощение или адсорбция
Полученная тепловая энергия вводится в тепловой холодильник, который является ключевым звеном для достижения охлаждения.
Поглощение охлаждения (поглощение охлаждения):
Принцип ядра: абсорбционное охлаждение использует рабочую жидкость (такую ​​как вода) для поглощения тепла при низкой температуре и низком давлении, а также характеристики поглощения и десорбции поглотительного (такого как раствор лития бромида) для завершения цикла охлаждения.
Тепловой привод: горячая вода или горячая жидкость, предоставляемая солнечным коллекционером, отправляется в генератор. В генераторе тепло нагревает абсорбирующий раствор, богатый рабочей жидкостью, в результате чего рабочая жидкость испаряется из раствора.
Процесс охлаждения: испаренная рабочая пары жидкости попадает в конденсатор, чтобы выделить тепло и конденсироваться в жидкость, а затем входит в испаритель через дроссельный клапан. В испарителе, из -за снижения давления, жидкость, работающая жидкость, быстро испаряется и поглощает тепло из окружающей среды, тем самым снижая температуру охлаждающей воды или воздуха, текущего через испаритель для достижения охлаждения.
Циклическая регенерация: пары рабочей жидкости, которое поглощалось тепло, затем возвращается в поглотитель, реабсорбируется разбавленным раствором с образованием концентрированного раствора, а затем перекачивается обратно в генератор, чтобы завершить весь закрытый цикл.
Адсорбция охлаждение:
Основной принцип: Адсорбционное охлаждение использует физические адсорбционные и десорбционные свойства твердых адсорбентов (таких как силикагель, цеолит) на адсорбатах (таких как вода, метанол).
Тепловое привод: солнечное тепло используется для нагрева адсорбционного слоя, заполненного адсорбентом. Тепло приводит к тому, что адсорбент высвобождает (десорб) адсорбатный паров, предварительно построенный на ее поверхности.
Процесс охлаждения: десорбированный паров адсорбата конденсируется в жидкость в конденсаторе, а затем входит в испаритель. В испарителе жидкий адсорбент испаряется и поглощает тепло, создавая эффект охлаждения.
Циклическая регенерация: испаренная адсорбатская пара повторно досадируется другим охлажденным адсорбционным слоем, а адсорбционное слое остывает и восстанавливает его адсорбционную способность. Два или более адсорбционных слоев по очереди выполняют десорбцию нагревания и адсорбцию охлаждения для достижения непрерывного охлаждения.
3. Гибридные и вспомогательные режимы
Гибридные системы не просто используют солнечный тепловой диск, но и имеют интеллектуальные режимы работы:
Приоритет солнечной энергии: когда есть достаточное количество солнечного света, система приоритет с использованием солнечного тепла для привлечения чиллера для максимизации преимуществ экономии энергии.
Источник вспомогательного тепла: когда солнечная энергия недостаточно для удовлетворения потребности в охлаждающей нагрузке, система может автоматически переключать или вводить вспомогательные источники тепла, такие как газовые котлы или электрические нагреватели, для дополнения тепла и обеспечения бесперебойного охлаждения.
Многомодовая интеграция. Некоторые расширенные гибридные системы могут также интегрировать производство солнечной фотоэлектрической электроэнергии, которая может привести к управлению насосами циркуляции, вентиляторами или другим вспомогательным оборудованием или непосредственно управлять небольшими механическими компрессорами для дополнительного охлаждения, когда тепловой привод недостаточен, образуя более гибкое решение.

Какие факторы влияют на коп систем кондиционирования солнечного воздуха

1. Характеристики солнечных ресурсов
Качество и стабильность солнечных ресурсов непосредственно влияют на полицию систем кондиционирования солнечного воздуха, особенно для тепловых систем.
Солнечное излучение: чем выше интенсивность солнечного излучения, тем больше энергии может быть захвачена солнечными коллекторами или фотоэлектрическими панелями. Для тепловых систем более высокое излучение означает более горячую воду или горячий воздух, что обычно повышает эффективность поглощения или адсорбционных чиллеров. Для фотоэлектрических систем более высокое излучение напрямую генерирует больше электроэнергии, что приводит к более эффективной работы системы кондиционирования воздуха.
Продолжительность солнечного света и непрерывность: непрерывное и стабильное солнце позволяет системе работать в лучшем случае в течение долгого времени. Прерывистое солнце заставляет систему часто запускаться/останавливаться или переключаться на вспомогательную энергию, что снижает средний полицейский.
Угол и ориентация наклона панели Collector/PV: оптимальный наклон и ориентация могут максимизировать захват солнечной энергии, тем самым увеличивая ввод энергии системы в разные сезоны и в течение дня, что, в свою очередь, влияет на полицейский.
2. Амбиент эксплуатационные температуры
Температура окружающей среды является важным внешним фактором, который затрагивает коп всех холодильных систем.
Температура конденсатора/температура радиатора: хладагент должен выпустить тепло в внешнюю среду в конденсаторе. Чем выше температура наружного, тем выше температура конденсации, необходимая для конденсатора, что увеличит энергопотребление компрессора (для систем фотоэлектрического привода) или снизить эффективность теплового чиллера, что приведет к снижению COP. Для систем поглощения/адсорбции это означает, что чем выше охлаждающая вода или температура окружающего воздуха, тем хуже производительность поглотителя/конденсатор, тем самым снижая полицейский.
Температура/охлаждающая температура испарителя/температура охлаждения: испаритель отвечает за поглощение тепла из охлажденного пространства. Чем выше температура охлаждаемого пространства (то есть, тем выше температура испарения), тем меньше работы необходим в охлаждении цикл, а полицейский, как правило, будет выше. И наоборот, если пространство нужно охладить до очень низкой температуры, полицейский будет уменьшен.
Температура генератора - для тепловых систем: для абифрованных или адсорбционных чиллеров, чем выше температура вождения источника тепла, необходимого для генератора (или десорбционного слоя), тем выше обычно полицейский, но это также придает более высокие требования к солнечному коллектору.
3. Проектирование системы и производительность компонентов
Внутренняя конструкция системы кондиционирования солнечного воздуха и эффективность каждого компонента имеют решающее значение для полицейского.
Тип и эффективность чиллера:
Абсорбционные/адсорбционные чиллеры: разные модели и этапы (одноэффективный, двойной эффект, тройной эффект) чиллеров поглощения имеют разные полицейские. Единицы с двойным эффектом и тройным эффектом обычно имеют более высокие полицейские, но также имеют более высокие требования к температуре источника тепла. Адсорбционные чиллеры обычно имеют более низкие требования к температуре источника тепла, но полицейский также может быть относительно низким.
Эффективность компрессора-Для PV-управляемых систем: в фотоэлектрическом механическом компрессионном воздуха эффективность компрессора непосредственно определяет эффективность преобразования электрической энергии в охлаждающую способность. Компрессоры с переменной частотой обычно показывают более высокие полицейские при частичных нагрузках.
Производительность теплообменника. Эффективность конструкции и теплопередачи всех теплообменников (испарители, конденсаторы, генераторы, поглотители и т. Д.) В системе будут влиять на разницу температуры между различными частями системы и, таким образом, влияют на COP. Хорошая производительность теплопередачи помогает снизить разницу температуры и повысить эффективность.
Конструкция системы трубопровода и воздуховодов: длина, диаметр, производительность изоляции и расположение труб и воздуховодов будут влиять на потерю тепла и падение давления во время транспортировки жидкости, тем самым влияя на потребление энергии насосов и вентиляторов и косвенно влияя на общий полицейский.
Система хранения энергии. Правильно настроенная система хранения горячей/холодной энергии может сгладить волатильность солнечной энергии, позволяя чиллеру работать в более стабильных условиях, избегая частого запуска и выключения и, таким образом, поддерживая более высокий средний полицейский.
4. Стратегия управления и управление операцией
Интеллектуальные системы управления и разумное управление операцией могут оптимизировать производительность системы.
Сопоставление нагрузки: может ли система гибко отрегулировать использование солнечной энергии, и выходной мощность охлаждения в соответствии с изменениями охлаждающей нагрузки в реальном времени имеет решающее значение для поддержания высокого полицейского.
Управление энергопотреблением: в гибридной системе, как разумно переключаться между солнечной энергией и вспомогательной энергией (например, городской электричество и газ), и как оптимизировать порядок использования каждого источника энергии, повлияет на общий полицейский.
Техническое обслуживание и очистка: регулярно очищать поверхность солнечных коллекционеров или фотоэлектрических панелей, сохраняя все компоненты системы в хорошем рабочем состоянии и предотвращение масштабирования, блокировки и других проблем необходимы для поддержания высокого полицейского.

Как спроектировать соответствующую мощность солнечного кондиционирования воздуха в соответствии с региональными условиями солнечного света

Проектирование мощности солнечного кондиционирования воздуха - это сложный проект, который требует всестороннего рассмотрения нескольких факторов, связанных с региональными условиями солнечного света, чтобы гарантировать, что система может удовлетворить потребности в охлаждении и максимизировать эффективность использования солнечной энергии.
1. Оценить региональные солнечные ресурсы
Это основа дизайна. Требуются подробные и надежные данные локального солнечного ресурса.
Данные о солнечном излучении: Получайте местное среднегодовое солнечное излучение, среднемесячное излучение и данные об излучении пика в разные сезоны. Эти данные обычно выражаются в киловатт-часах на квадратный метр в год (кВтч/м²/год) или в день (кВтч/м²/день), и необходимо различать общее излучение, прямое излучение и диффузное излучение.
Солнечные часы: понимайте местные эффективные солнечные часы, особенно в сезоны с высоким спросом на охлаждение.
Метеорологические данные: включая температуру окружающей среды, влажность, скорость ветра и т. Д., Эти данные будут влиять на эффективность и охлаждающую нагрузку солнечных коллекционеров.
Источник данных: вы можете ссылаться на долгосрочные исторические данные национального метеорологического администрирования, профессиональных метеорологических станций и центров обработки данных о возобновляемой энергии (таких как НАСА и NREL).
2. Определить требования к охлаждению нагрузки
Перед разработкой какой -либо системы кондиционирования воздуха крайне важно точно рассчитать охлаждающую нагрузку здания.
Характеристики здания: рассмотрим ориентацию здания, область окон и тип, изоляцию стены и крыши, источники тепла в помещении (человеческое тело, электрические приборы) и т. Д.
Использование: Цель здания определяет его внутреннюю плотность занятости, генерацию тепла оборудования и рабочие часы.
Условия конструкции: установите температуру и влажность в помещении, а также температуру конструкции на открытом воздухе (обычно типичная температура самого жаркого дня в области).
Инструмент расчета нагрузки: Используйте программное обеспечение для моделирования энергопотребления профессионального здания (например, DOE-2, EnergyPlus, TRNSYS) или методы расчета нагрузки (например, метод ощущения тепла и скрытого тепла), чтобы точно рассчитать необходимую емкость охлаждения в час или день (единица: кВт или тонны холодильника).
3. Выберите соответствующий тип солнечного коллектора и область
Выберите наиболее подходящий тип коллекционера в соответствии с необходимой температурой источника тепла и местными условиями солнечного света.
Эффективность коллекционера: разные коллекционеры имеют разные кривые эффективности при разных температурах и облучении. Например, коллекционеры вакуумных трубок более эффективны при низких температурах и слабых условиях освещения и подходят для чиллеров поглощения/адсорбции, которые требуют более высоких температур вождения. Плоские коллекционеры пластины являются недорогими и подходящими для обеспечения средних и низких температурных источников тепла.
Расчет площади коллекционера: Рассчитайте общую площадь необходимого коллекционера на основе спроса на тепло ведущего тепла и средней тепловой эффективности выбранного коллекционера.
Требуемая площадь коллекционера = (вождение тепла, необходимое для чиллера) / (Средняя термическая эффективность коллекционера × солнечная излучение)
Обычно рассматривается определенный коэффициент безопасности и потеря.
Соображения установки: Убедитесь, что имеется достаточно места для крыши или грунта для установки требуемой области коллектора, и рассмотрите затенение, наклон и ориентацию, чтобы максимизировать захват солнечной энергии в течение года.
4. Матч чиллер емкость
Выберите поглощение или адсорбционный чиллер, который соответствует требованиям охлаждающей нагрузки.
Чиллер полицейский: рассмотрим полицейский (коэффициент производительности) чиллера, который представляет отношение охлаждающей способности к требуемому тепловому вводу. Различные типы и бренды чиллеров имеют разные полицейские, которые влияют на температуру вождения, температуру конденсации и т. Д.
Оценка охлаждения: выберите чиллер с оцененной охлаждающей способностью, которая соответствует пиковой нагрузке здания.
Спрос на тепловой привод. На основании номинальной охлаждающей способности и полицейского чиллера выводится необходимый входной ввод вождения, который является ключевым параметром для расчета площади коллекционера.
5. Рассмотрим систему теплового хранения
Система теплового хранения необходима для сглаживания прерывистого снабжения солнечной энергии.
Расчет пропускной способности: емкость термического резервуара должна быть рассчитана на основе необходимой охлаждающей пропускной способности ночью или в облачные дни и удельную теплоемкость тепловой среды.
Принцип проектирования: Система теплового хранения должна иметь возможность хранить достаточное количество тепла, чтобы поддержать работу чиллера в периоды без солнечного света или уменьшить зависимость от вспомогательной энергии.
6. Интеграция вспомогательной энергии и интеллектуального контроля
Чистая солнечная система может не иметь возможности удовлетворить потребности в охлаждении при всех условиях, поэтому требуется вспомогательная энергия и интеллектуальное управление.
Вспомогательная энергия: в зависимости от региональных условий солнечного света и требований к надежности системы может потребоваться интеграция газовых котлов, электрических нагревателей или сети электроэнергии (для фотоэлектрических компрессоров) в качестве дополнительной энергии, когда солнечная энергия недостаточна.
Стратегия управления: разработать интеллектуальную систему управления для оптимизации использования солнечной энергии на основе таких параметров, как доступность солнечной энергии в реальном времени, изменения нагрузки на охлаждающую нагрузку и состояние хранения тепла, и разумно планирует вмешательство вспомогательной энергии для максимизации надежности полицейского и системы.

DC R410A