太阳热能在空调之应用-rev
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太阳能制冷技术的原理与应用一、引言随着环境问题的日益严重,人们对可再生能源的需求越来越高。
太阳能作为一种绿色、清洁的能源,受到了广泛关注。
太阳能制冷技术作为太阳能利用的重要领域之一,通过利用太阳能来提供制冷效果,具有巨大的潜力和广阔的应用前景。
二、太阳能制冷技术的原理太阳能制冷技术的原理基于热力学原理和热传递原理。
太阳能制冷系统通常由太阳能集热器、制冷机组、传热装置和控制系统等组成。
1. 太阳能集热器太阳能集热器是太阳能制冷系统的核心部件,其作用是将太阳辐射能转化为热能。
常见的太阳能集热器有平板式集热器、真空管集热器和抛物面反射器等。
太阳能集热器通过吸收太阳辐射能,将其转化为热能,提供给制冷机组进行制冷。
2. 制冷机组制冷机组是太阳能制冷系统的核心部件,其作用是将太阳能转化为制冷效果。
常见的制冷机组有吸收式制冷机和压缩式制冷机等。
制冷机组通过吸收或压缩工质,实现制冷效果,将太阳能转化为制冷能力。
3. 传热装置传热装置是太阳能制冷系统的重要组成部分,其作用是实现太阳能的传递和分配。
常见的传热装置有换热器和传热管等。
传热装置通过传递和分配太阳能,使其能够有效地被利用于制冷过程中。
4. 控制系统控制系统是太阳能制冷系统的关键部件,其作用是实现对太阳能制冷系统的控制和调节。
常见的控制系统有温度控制器和压力控制器等。
控制系统通过监测和调节制冷系统的温度和压力等参数,保证太阳能制冷系统的正常运行。
三、太阳能制冷技术的应用太阳能制冷技术具有广泛的应用领域,主要包括以下几个方面:1. 农业领域太阳能制冷技术在农业领域的应用主要体现在农产品的储存和运输过程中。
通过利用太阳能制冷系统,可以为农产品提供合适的储存环境,延长其保鲜期,减少损耗和浪费。
同时,在农产品运输过程中,太阳能制冷技术可以提供制冷效果,保证农产品的新鲜度和品质。
2. 建筑领域太阳能制冷技术在建筑领域的应用主要体现在建筑物的空调和制冷系统中。
通过利用太阳能制冷系统,可以为建筑物提供制冷效果,降低能耗和运营成本。
太阳能空调工作原理以及应用所谓太阳能制冷,就是利用太阳集热器为吸收式制冷机提供毛序其发生器所需要的热媒水。
热媒水的浓度越高,则制冷机的性能系数(亦称 COP)越高,这样空调系统的电扇空调效率也越高。
例如,若热媒水温度60℃摆布,则制冷机COP 约 0~40;若热媒水温度90℃摆布,则制冷机 COP 约 0~70;若热媒水温度120℃摆布,则制冷机 COP 可达 110 以上。
实践证明,采用热管式太阳能集热器与溴化锂吸收式制冷机相结合的真空管空调技术方案是突破性的,它为太阳能热建起利用技术开辟了一个新的应用领域。
一、基本工作原理太阳能吸收式冷气机系统主要由部份集热器和吸收式制冷机两太阳构成。
1.吸收式制冷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或者进行硝酸的。
这两种物质在同一压强有不同的沸点,沸点其中高沸点的成份称为吸收剂,低沸点的组分称为乙烷。
常用的吸收剂—制冷剂组合有两种:一种是溴化锂—水,通常合用于大型饮水机;另一种是水—氨,普通合用于小型空调。
吸收式制冷机主要由发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器共同组成。
本文以溴化锂吸收式制冷机为例。
在制冷机运行整个过程中,当溴化锂水溶液在发生器内受到热媒水泉水加热后,溶液中的水不断汽化;水蒸气迈入冷凝器,被冷却水降温后凝结;随着水的不断汽化,发生器内水溶液的溶液浓度不断升高,进入吸收器;当冷凝器内的水通过节流阀进入蒸发器时,急速膨胀而汽化,并在汽化过程中大量吸收蒸发器内冷媒水的热量,从而达到回弹制冷的目的;在此过程中,低温水蒸气进入吸收器,被吸收器内的浓溴化锂溶液吸收,溶液浓度逐步降低,由溶液泵送回发生器,完成整个循环。
2.太阳能吸收式空调工作原理所谓太阳能短果制冷,就是利用太阳集热器为吸收式制冷机提供其发生器所需要的热媒水。
热媒水的温度越高,则制冷机的性能系数(亦称 COP)越高,这样空调系统空气冷却的制冷效率也越高。
例如,若热媒水温度60℃摆布,则制冷机 COP 约 0 40;若热媒水温度90℃左右,则制冷机 COP 约 0 70;若热媒水温度120℃摆布,则制冷机 COP 可达 1 10 以上。
太阳能空调系统的研究与应用第一章介绍太阳能空调系统是目前有效解决空调能源问题的技术之一,因其具有环保、低碳、节能的特点,在全球范围内得到广泛应用。
本篇文章将详细介绍太阳能空调系统的原理、组成以及应用。
第二章原理太阳能空调系统是一种利用太阳能进行制冷和加热的系统。
其原理是将太阳能通过集热器转化为热能,再通过吸附式制冷剂循环系统进行制冷。
太阳能光伏板则负责转化太阳能为电能,为空调系统提供电力。
在太阳能不足或者夜间等无法得到太阳能的时候,系统可以自动转换为其他能源供应。
第三章组成太阳能空调系统主要分为太阳能集热器、吸附式制冷循环系统、太阳能光伏板及电源系统以及控制系统四个部分。
1.太阳能集热器是将太阳能采集下来转化为热能的器件,包括平板集热器、真空管集热器、抛物线聚光器等,其作用是将太阳能集中在一个小面积上,提高能量密度。
2.吸附式制冷循环系统是实现制冷的核心部件,包括蒸发器、冷凝器、吸附器、脱附器、泵等部件,通过吸附剂的捕获、释放制冷剂达到制冷的目的。
3.太阳能光伏板及电源系统是太阳能空调系统的电源,利用太阳能光伏板将太阳能转化为电能,供给空调系统使用。
与普通空调不同,太阳能空调所使用的电流相对较小,能够大大节省电费。
4.控制系统是太阳能空调系统的神经中枢,包括传感器、控制器、运行状态监测器、自动调节器等,通过监测室内外温度、湿度及太阳能光照度,实现空调系统的自动化、智能化控制。
第四章应用太阳能空调系统在许多场合都有着广泛的应用,如居家、商业、工业等领域。
其中,居家应用最为普遍,与传统空调相比,太阳能空调无需外接电源,节能环保,能够节约大量的用电成本。
商业场合同样也是太阳能空调系统的重要应用领域,如大型超市、办公楼、酒店等都是理想的安装场合。
太阳能空调系统还有着广泛的应用于农业、热带地区和沙漠等特殊场合,满足不同场合对于空调的需求,在提高居住舒适度的同时,更加注重节能和环保。
第五章展望太阳能空调系统作为新型环保能源技术,具有广阔的应用前景。
太阳能与空调结合开启节能环保新产品新时代当经济的发展到今天的时候,人们的生活水平也在不经意间发生了变化,正因为如此,人们对于节能环保新产品即空调的需求量越来越大。
一般民用建筑物,如酒店、办公楼、医院等,空调耗能已占总耗能的50%以上,给能源、电力和环境造成了很大的压力。
电力的发展伴随着废气排放、温室效应和酸雨等环境问题,而空调机的制冷剂(CFC8)还会对大气臭氧层造成破坏。
因此不管在国外还是国内,太阳能制冷空调一直是受到重视的研究课题。
我国太阳能资源十分丰富,其中三分之二以上的地区利用太阳能的条件都相当好。
这给发展太阳能制冷技术提供非常有利的前提条件。
在全球气候变暖的环境下,太阳能作为杰出的新能源代表,备受世界各国的青睐。
在低碳节能潮流中,以光热技术为主的太阳能已经应用到各行业,不断改善着能源结构。
太阳能热水器屡见不鲜,然而当空调遭遇太阳能时,又是怎样的一个情景呢?前不久,由周存文、周冰、任其勇研发的节能环保新产品——新型太阳能技术《太阳能空调冷暖综合供给系统》获得了国家发明专利。
中国工程建设标准化协会建筑材料分会常务副秘书长、新型太阳能技术发明人之一任其勇面对媒体采访时表示:“新型太阳能应用技术节能又环保,是清洁新能源,它的优点决定了这是一个极具发展前景,并且与强调绿色、节能的宏观政策导向一致。
从长远来看,太阳能这种可以源源不断供应的新能源必将在空调行业的利用中大有作为。
”太阳能与空调的完美结合在日常建筑能源应用中,空调能耗占了整个建筑能耗58%以上,空调用电占大中城市夏季用电高峰负荷的30%以上,耗电式的传统空调给现在的电力供应带来了巨大压力。
各地在用电高峰期拉闸限电屡屡发生。
从根本上来讲,解决建筑空调能耗问题必须从能源获取角度上着手。
该专利技术的第一发明人周存文介绍说:“我们发明的太阳能空调技术就是利用蓄能、换热、制冷、太阳能集热、安装等方面的新材料、新工艺等多项领先技术,全力打造的太阳能光热(冷、暖)空调器,具有高效、节能、方便、实用、经济等特点。
·203·智库时代 科技前沿摘 要:当前经济发展带动着我国新能源的发展,“十二五”期间为了强化太阳能技术的应用,国家明确公认该能源是最适合、最安全、最环保的绿色能源之一。
随着空调设备的普及,目前在节能与环保问题上受到了很大限制,太阳能在空调制冷技术领域的使用,成为当前不可再生资源及电力资源节能的最大途径。
本文针对太阳能空调制冷的原理及其流程对环境污染进行分析,提出相关措施,展望技术的实际应用,同时指出大力发展太阳能空调制冷设备刻不容缓。
关键词:太阳能;空调制冷技术;实际应用中图分类号:J93 文献标识码:A 文章编号:2096-4609(2018)08-0203-0002郭绮华(肇庆市技师学院,广东肇庆 526000)太阳能空调制冷技术的实际应用随着当前社会经济的发展,空调器是当前生活中不可缺少的设备,然而空调器的耗能在使用中是不断的增加能源利用的一部分,特别是在天气炎热的情况下,太阳能制冷技术起到很大的作用。
针对太阳能空调制冷技术的应用,在新能源的开发进度上不断的实现了经济和环境的可持续发展,通过研究和分析,是可以实现环保和节能的双重目标,也是实现经济稳定的发展过程。
因此,太阳能空调制冷技术的利用和研究,是提高能源利用率的基础,为经济的可持续发展奠定了坚实的基础。
一、太阳能空调制冷概述(一)太阳能空调制冷的概念太阳能空调制冷技术可以分为太阳能光电转换制冷和太阳能光热转换制冷两种途径来实现的,通常在光电转换中是利用太阳能电池将太阳能转化成电能,再用电能驱动压缩式制冷机。
而对于光热转换制冷是将太阳能转换成热能,再利用热能驱动制冷机进行制冷。
而由于光电转换制冷的造价昂贵,所以目前多以光热转换的方法研发太阳能制冷空调。
太阳能用于空调制冷,其最大优点就是具有很好的季节匹配性,即天气越热,太阳辐射越好,系统制冷量越大。
这一特点使得太阳能制冷技术受到重视和发展。
实现太阳能制冷有“光--热--冷”、“光--电--冷”、“光--热--电--冷”等途径。
太阳能在暖通空调中的应用分析【摘要】本文主要分析了太阳能在暖通空调领域中的应用发展,分别从太阳能的热水系统、空气供暖系统、热水供暖系统和空调制冷系统四个方面进行了探讨。
【关键词】太阳能;空调;供暖;热水系统太阳能是一种取之不尽、用之不竭的清洁能源。
太阳能供给热量和暖通制冷的需求在季节和数量上高度匹配,太阳辐射越强、气温越高,冷量需求也越大。
太阳能可以作为直接热源,也可以作为吸收式制冷机的驱动热源或者为热泵提供电能而用于冷源和热源装置。
太阳能在暖通空调中的应用主要有采暖、提供生活热水和制冷等几个方面,近年来也常将这几方面结合起来应用。
1太阳能在暖通空调领域中的应用发展暖通空调是建筑工程中不可或缺的组成部分之一,也是建筑中的能耗大户,通过太阳能的应用,可以有效降低暖通空调能耗,使建筑总体能耗大幅度下降。
1.1太阳能热水系统太阳能热水系统大体上主要可分为热源系统和供应系统,前者又被称为集热系统,主要是将太阳能辐射能转换为热量,并与辅助热源组合使用,对水进行加热处理,它由如下设备和附件组成:太阳能集热器、辅助热源、管道、水箱、控制系统、热交换器及水泵等;后者是将热水输送给住户使用的管道系统,具体由以下几个部分组成:供热水管道、回水管道、供水设备、控制系统及用热水器具等。
选用太阳能热水系统时,应当遵循因地制宜的原则,并充分结合当地气候条件、地理位置、热水用量等因素,同时,还要考虑系统本身的系能及设置条件,以节约燃料和电能为目标,确保选用的系统能够提供稳定的热水供应。
1.2太阳能空气供暖系统太阳能空气供暖系统根据导热介质的不同,可细分为热水集热、热风采暖方式。
其中前者主要是采用热水集热器进行集热后,用热水对空气进行加热,为室内供暖;后者则是直接用空气集热器对空气进行加热为室内供暖,这种方式的应用相对较多,其工作原理如下:由系统中的风机驱动空气,使空气在集热器与储热器间不断循环,然后将集热器吸收到的太阳能热量经由空气传给储热器存储下来,或直接供给室内取暖。
太阳能空调技术的应用与发展摘要:在我国节能理念的推动下,新能源技术成为了人们普遍关注的话题,太阳能作为环保的新能源之一深受重视。
太阳能空调可以明显的降低建筑能耗,同时还具有良好的季节匹配和环保优势,进而在我国得到了初步发展。
本文就对太阳能空调技术的应用和发展措施进行探讨。
关键词:太阳能;空调;技术;应用现如今,我国能源短缺与环境恶化日益严重,空调系统作为建筑能耗最大一项工程项目,其建设的环保与节能已成为当前社会关注的焦点。
太阳能空调制冷技术的应用,推动了我国新能源的开发进度,有利于实现经济与环境的可持续发展。
对太阳能制冷技术及应用进行深入分析与研究,可以实现环保与节能的双重目标,对经济的稳定发展有着重要意义。
因此,建筑企业及相关技术人员在日常发展过程中,应大力开发新能源技术,提高能源利用率,为经济的可持续发展奠定坚实的基础。
1、太阳能空调系统原理与特点利用太阳能制冷空调一共有两种方法,一是先实现光一电转换,再以电力推动常规的压缩式制冷机制冷;二是进行光一热转换,以热能制冷。
前者系统比较简便,但以目前的价格计算,其造价成本较高,因此国内外的太阳能空调系统至今仍以第二种为主。
太阳能光热转换利用已经有了很大发展,特别是在解决生活需要方面,如生活热水、采暖、太阳房等。
但这些应用在需求上其实与大自然的赐予并不完全一致:当天气越冷、人们越需要温暖的时候,太阳能量的提供往往不足。
而太阳能空调的应用则正好与太阳能的供给大体上保持很好一致性:当天气越热、太阳辐射越强的时候,空调的负荷也越大。
这正是太阳能空调应用最有利的因素。
与光一热转换直接利用不同,太阳能制冷空调是一个光一热一冷的转换过程,实际上是太阳能的间接利用。
它不像热水、干燥等低温直接利用那样容易实现,在技术上比较复杂。
除了对太阳能要求较高的温度作为动力之外,还需要经过一个制冷循环的能量转换过程才能实现。
2、太阳能空调技术的优势及存在的问题(1)因受太阳能集热器的影响,太阳能空调普遍存在着效率低、价格高的问题。
浅议太阳能在制冷空调中的应用随着环保意识的不断增强,太阳能作为一种可再生能源,受到了越来越广泛的关注。
近年来,太阳能在制冷空调领域的应用也逐步被发掘和推广。
本文将介绍太阳能在制冷空调中的基本原理、应用现状以及未来发展方向。
太阳能在制冷空调中的基本原理制冷空调的工作原理制冷空调是通过物理变化来实现降温的,其工作原理主要包括三个方面:压缩、冷凝、膨胀。
具体而言,制冷空调将室内空气吸入机器内部,经过过滤净化后,通过压缩使其温度升高。
随后,热气到达冷凝器后通过换热过程得以降温,变成液态冷媒。
液态冷媒通过膨胀阀进入蒸发器在室内蒸发,带走热量,从而达到降温的目的。
太阳能制冷空调的基本原理太阳能制冷空调的基本原理是将太阳能转化为热能,通过吸收热能提供制冷所需的驱动力,实现制冷的过程。
太阳能制冷空调主要分为两种类型:吸收式和压缩式。
•吸收式太阳能制冷空调吸收式太阳能制冷空调采用吸收剂、蒸发剂和冷凝器组成的循环系统,利用太阳能将水加热,使其蒸发成水蒸气。
水蒸气在吸收剂及蒸发剂之间交换吸收热量,使得吸收剂中的压力升高,传导热量到蒸发器中,实现制冷的目的。
•压缩式太阳能制冷空调压缩式太阳能制冷空调采用太阳能板直接提供热源,经过压缩机的压缩、冷凝、膨胀,使得制冷剂在室外机和室内机之间循环运行,并在室内机内部完成冷凝、蒸发过程,从而实现空调制冷的目的。
太阳能制冷空调的应用现状目前,太阳能制冷空调的应用还处于起步阶段,不过在一些开发中国家,尤其是一些沿海地区,已经开始得到广泛推广。
例如,在印度、巴基斯坦等国家,太阳能制冷空调已经成为一种广泛使用的清洁能源。
在中国,太阳能制冷空调的应用也逐步得到了推广。
在某些地区,利用太阳能制冷空调可以减少能源消耗,降低空调运行成本,同时也为环境保护作出了贡献。
太阳能制冷空调的未来发展方向随着环保意识的不断提高,太阳能制冷空调在未来将有更为广阔的应用空间。
对于太阳能制冷空调的发展,以下几点是值得注意的:•技术创新技术创新是太阳能制冷空调发展过程中重要的推动力量。
太阳能在空调系统中的应用第1章绪论1.1 我国的太阳能资源我国地面接受的太阳能资源非常丰富,辐射总量为3340~8400(MJ/m2)/a,平均值为5852(MJ/m2)/a,主要分布在我国的西北、华北以及云南中部和西南部、广东广南部、福建东南部、海南岛东部和台湾西南部等地区。
太阳能高值中心(青藏高原)和低值中心(四川盆地)都处在北纬22°~35°这个条带中。
上图为我国太阳能辐射分布图。
图中将我国接收太阳辐射分为4哥等级,分别是:非常丰富地区(Ⅰ)>6700MJ/m2;丰富地区(Ⅱ)5400~6700MJ/m2;较丰富地区(Ⅲ)4200~5400MJ/m2;较差地区(Ⅳ)<4200MJ/m2。
和地球上其他能源,特别是传统的化石能源相比,太阳能的特点是覆盖面广、无害性,相对于传统化石能源资源可以说是取之不尽、用之不竭,总量非常大;其缺点是能量密度较低(约1kW/m2)、分散、受地理位置和气候影响,存在随机性,而且只有白天有,但是随着化石资源的不断减少,大量使用化石资源带来的环境污染等,给我们开发利用太阳能资源带来了机会,当然,基于上述分析,如何实现经济大规模地利用太阳能依然是一项挑战。
(参考资料新能源概论)1.2 太阳能在建筑节能中的应用1.2.1 建筑节能的重要意义建筑节能是指在建筑中提高能源利用效率,用有限的资源和最小的能源消费代价取得最大的经济和社会效应。
建筑节能具体是指节约采暖供热、空调制冷、采光照明以及调节室内空气、湿度、改变居室环境质量的能源消耗,还包括利用太阳能、地热(水)能源的综合技术工程。
欧美等发达国家对建筑节能方面的研究和应用开始得较早。
在国内,随着人们对环境问题的日益重视以及可持续发展理念在现代建筑设计中的体现,绿色建筑、可持续建筑、高性能建筑逐步产生。
因此在满足使用者舒适度的基础上,如何提高建筑对能源的利用效率、更好地利用自然能源、降低对外界热环境的影响,即建筑节能的问题显得日益重要。
太陽熱能在空調之應用
益鼎創新研發部施攸螢一、前言
能源的需求,隨著人類文明的發展演進,在工業革命之後,尤其對於化石能源的依賴也與日俱增。
但是,地球上歷經幾千萬年才得以形成之化石能源,如:石油、煤、天然氣等蘊藏量在我們肆無忌憚的開採下即將消耗殆盡,其使用年限僅剩一、二百年或數十年;不僅如此,大量燃燒化石能源所排放的二氧化碳,被視為是溫室效應導致氣候異常的元兇,從京都議定書到近期的哥本哈根會議,希望各國能夠互相約制,訂出降低二氧化碳排放量的減排目標,以維持全球平均溫度較前工業化時代的升幅不超過攝氏2度。
基於種種因素考量之下,潔淨之再生能源,如:風能、水力能、太陽能、地熱能、生質能、海洋能就成為人們尋求解套的重要課題。
相較其餘再生能源,太陽所提供的能量是地球上最大的能源。
太陽每天到達地面的能量約全世界石油蘊藏量的1/4,且又不會產生環境污染,可說是最環保的資源了。
如何善加利用汲取最大效用,則是熱門的研究討論話題。
二、太陽熱能應用
目前太陽能的運用形式主要分為兩種:
1.光能
目前研究與技術雖為市場主流而蓬勃發展,但目前在效率表現上與推廣運用仍不及熱能。
(1)光化學作用:將光能轉成化學能製成燃料使用。
(2)光電效應:利用半導體特性將太陽光轉換成電能應用。
2.熱能
依據太陽熱能溫度來做不同轉換形式利用。
(1)太陽能熱水器:將熱能集中加熱水來做沐浴、洗滌等利用。
(2)空調應用:將太陽輻射熱加熱水,驅動製冷系統轉變利用於空調中。
(3)蒸餾應用:利用太陽熱能汽化,再凝結之後可用在飲用水、海水淡化或是消毒等用
途。
(4)熱發電技術:聚焦太陽熱能,將熱能轉化為動能,利用蒸汽推動渦輪機,再轉換成
電能發電。
至於了解了我們最常利用太陽能的形式,但針對台灣而言,因位處於偏低緯度的地區,夏季太陽輻射強、氣溫較高;在此一情形下,人們雖然有充足的熱能應用在熱水系統、蒸餾甚至是發電設施;但是地處亞熱帶海島氣候的台灣所面臨到的需求是空調而非熱水。
以下則針對適合在台灣發展的空調技術做一說明探討,包含原理與操作系統。
三、太陽能空調技術
太陽能可進行冷卻空調,改善室內環境舒適度,且在時間及地域上的分佈特性與吸附(收)式製冷系統具有高度匹配性,結合太陽能的輻射尖峰與空調尖峰時間配合以降低空調負荷達到節能的效果。
在自然界中熱是由高溫傳到低溫的,但如果要形成循環,低溫到高溫的方式就需要藉助外力作功,也就是壓縮機來達成。
而太陽熱能空調中的太陽能集熱器就是收集太陽的熱來提供熱源並取代了壓縮機的地位。
此熱管裝置就是利用了熱管原理來收集太陽熱能。
熱管的工作原理是依靠相變化來傳遞熱量的高性能傳熱物件,一般會包括蒸發段、絕熱段和冷凝段三部分,但因為集熱器與儲熱水箱的距離不長,蒸發段與冷凝段之間的距離很短,導致絕熱段不明顯(如圖一)。
當熱管在蒸發段吸熱之後,流體蒸發成為氣體並在腔體內產生高壓,促使汽相流體流向放熱端;汽相流體在冷凝段放熱再度凝結成液體,藉著毛細力或是重力等再回流,循環作用。
也因此在架設熱管集熱器須有一傾角以利工作流體的回流。
可以發現雖然有熱量的散失但是整個腔體為均溫狀態,兩相之間並無溫差。
圖一熱管裝置原理示意圖
(資料來源:Does an Evacuated Tube Heat Pipe solar collector work、/)
熱管-真空管式太陽能熱水器是一種新型的太陽能集熱裝置,結合熱管式和真空管式集熱器二者的優點,利用熱管起動快,透過不同工作流體可以控制熱水器的工作溫度,而真空管集熱器的優點在於絕熱性好,熱效率高。
熱管-真空管式太陽能熱水器的原理是太陽輻射穿過真空管玻璃外殼,投射在金屬吸熱板上,吸熱板將太陽輻射能轉化為熱能,使熱管蒸發段內的傳熱工作流體蒸發。
蒸汽上升到熱管冷凝段後,通過導熱塊將熱量傳遞給儲水桶內冷水,而自身又凝結成液體,依靠重力流回至蒸發段。
上述過程重複循環,使儲水桶內冷水不斷升溫。
由於採用玻璃真空管技術,可大幅度降低集熱器的熱損失,使其在高溫或低溫環境的使用條件下仍具有良好的熱效率(如圖二所示)。
熱管-真空管式太陽能熱水器的優點:
1.啟動快,傳熱元件可將真空管獲得的熱量迅速傳遞到水箱中;
2.可直接與自來水連接;
3.因無其餘活動零件,不磨損、無噪音;
4.日平均熱效率可達60%;
5.真空管與水分離,傳熱元件具有極好的耐溫性能;熱管內介質工作壓力低,即使管壁溫度高達300℃,也不會“爆管”;
6.真空管內不走水,解決了真空管內的結垢問題;
7.可以多臺串聯和並聯,提高利用效率。
在缺點方面則是:
1.生產成本高;
2.技術要求也是所有太陽能熱水器中最高者。
圖二熱管與集熱器裝置示意圖
(資料來源:/- heat-pipe-installation-manual) 太陽能空調系統需求設備如圖三所示。
圖三太陽能空調系統設備需求示意圖
1.太陽能集熱器:熱管-真管式集熱裝置;
2.冷卻水塔;
3.冰水主機:為吸附式冰水主機(adsorption chiller);
4.空調控制系統;
系統流程主要是先以太陽能集熱器將水加熱,為吸附式製冰機(adsorption chiller)的蒸發器提供其所需要的熱媒水,從而使吸附式製冷機(adsorption chiller)正常運行,達到製冷空調的目的。
吸附式製冷(adsorption chiller)就是使用水為冷媒之應用系統,主要是利用吸附劑(adsorbent)與水之間的可逆反應來發生化學變化,進而產生蒸發吸熱現象。
當熱源加熱如矽膠、沸石、活性碳等多孔性物質,多孔性物質因處於飽和狀態釋放(脫附)出冷媒氣體。
因此以太陽熱能或廢熱等中低溫熱源,利用多孔性物質的吸附及脫附作用,再加上所需的蒸發器及冷凝器裝置,便可以組成固體吸附式製冷循環。
固體吸附製冷與傳統壓縮冷凍機,主要差異在於採用熱能驅動方式,以吸附床來取代傳統之壓縮機。
不僅如此
其優點也相當多:
1.可使用低溫(低於100℃)熱源;
2.結構簡單,維護容易,無壓縮機,沒有震動、噪音與電能需求的問題;
3.熱源多元化,使用無污染的水即可;
4.使用壽命長。
在熱源系統中,集熱器產生的熱水儲存於儲水設備中,藉由循環泵浦輸送進固體吸附式製冷設備由冷卻水塔供應製冷機的冷凝器於脫附再生過程中所需之冷卻水以進行脫附再生過程,來自空氣調節箱(AHU)之回水進入製冷機之蒸發器產生低溫冰水,再經由冰水循環泵浦進入空氣調節箱內冰水盤管進行水氣熱交換。
最後經熱交換的熱水溫度降低再回流入熱水儲槽。
現今我國中山大學所完成開放循環吸收式太陽能冷氣空調系統及台灣大學所完成的噴射式太陽能冷氣系統,已建立起太陽能冷氣空調系統的關鍵技術。
針對太陽能空調技術而言,除可以減少二氧化碳排放之外,各設備技術皆已成熟,但初設成本高、技術要求高、冷氣設備競爭者眾,目前仍無法與傳統空調系統相競爭。
再者,雖然台灣有良好的日照環境,卻無大面積的空間可擺放集熱器。
在不利的限制條件之下,先以示範推廣的方式從學校、政府機關試運轉,再擴及商場、醫院等等空調使用量大的場所,取得利基,將能藉由市場機制帶動以降低成本。
Strengths:優勢Weaknesses:劣勢
◎整合能力成熟
◎減少二氧化碳排放
◎利用太陽能受能源價格影響減低◎受制於日照時數,節電效率低◎吸附式冰機設備初設成本昂貴◎生產成本及技術要求高
◎熱管設置需求面積大
Opportunities:機會Threats:威脅
◎配合政府與學校補助政策示範推廣◎技術設備先進,搶得市場佈局先機◎冷氣設備競爭者眾
◎政府躉購價格將影響市場利因
表一SWOT分析
四、結論
太陽能是個純淨、無污染且可再生利用的能源。
雖然受制於日照時間與氣候影響,導致使用上的諸多限制,需要搭配輔助能源來達到節能減碳的效果。
在太陽能空調市場與技術尚未趨近成熟的階段上,除了開發更有效率的熱能應用掌握專利技術核心,突破技術瓶頸(提升熱管及冰水主機效率),還要降低造價成本並與建築物做整合,才能取得先機。
skytrough1-skyfuel
(資料來源:Install-vacuum-tube (JANUARY 2008/ JLC)
五、參考文獻
1.李文興。
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