輻射供冷末端換熱與凝露機理及其與太陽能空調匹配特性研究.pdf

1、環(huán)境污染和能源危機是目前人類社會面臨的兩大主要課題,而消耗在空調系統上的能源占社會總能耗的比重越來越大。傳統空調系統多采用電壓縮制冷技術,在消耗化石能源的同時,其制冷劑對環(huán)境的污染同樣不可忽視,尋求一種能夠利用可再生能源,且環(huán)境友好型的制冷空調系統意義重大。
　　本研究利用太陽能驅動的溴化鋰-水吸收式空調系統,以太陽能作為其主要的驅動能源制取冷量調節(jié)建筑室內熱濕環(huán)境。系統運行過程中,只使用少量的電能滿足循環(huán)水泵等動力部件的運行,大

2、大節(jié)約了建筑物內空調系統的能源消耗。特別是在夏季空調季節(jié),能夠有效消弱用電高峰能耗,減小電網壓力。系統使用以溴化鋰-水為制冷工質對的小型吸收機制取冷量,與傳統的電壓縮制冷空調相比,其制冷劑的ODP和GWP均為零,既不產生溫室氣體,也不會破壞臭氧層。對于地球環(huán)境保護意義重大。
　　在室內空調末端的選擇上,系統采用毛細管輻射供冷板和新風機組共同承擔室內的熱濕負荷。輻射供冷末端能夠使用太陽能空調提供的高溫冷水,通過輻射的方式將冷量傳遞給

3、室內環(huán)境,不但能夠提高太陽能空調系統的運行效率,還能夠減小室內空氣的溫度不均勻度,改善室內的熱舒適性。同時輻射供冷末端的蓄冷能力能夠減小系統蓄熱水箱的尺寸,降低太陽能空調系統的初投資。系統采用新風機組配合輻射供冷末端,利用新風機組承擔室內的潛熱負荷,實現室內溫濕度的獨立控制。新風機組采用兩級冷卻,第一級預冷過程引入太陽能空調制取的高溫冷水,使用一臺電制冷機制取的低溫冷水將新風處理到送風狀態(tài)點來承擔室內的潛熱負荷。這種設計能夠盡可能多的使

4、用太陽能空調制取的高溫冷水,減少系統對電能的消耗。毛細管輻射供冷板能夠改善室內熱舒適性,提高太陽能空調運行效率,然而其換熱能力不足及易于在表面產生結露的特點制約著其推廣使用,這是本文著重解決的一個問題。本課題對使用毛細管輻射供冷末端的太陽能溴化鋰-水空調系統的運行特點和制約其推廣的主要因素做了深入的研究,本研究的主要內容及結論有:
　　(1)毛細管輻射供冷末端供冷能力主要受到毛細管內冷水流速、冷水溫度及室內環(huán)境溫度和相對濕度影響。

5、研究結果表明:綜合循環(huán)水泵耗能、冷水進出水溫差以及毛細管輻射供冷板的換熱性能之間的平衡,建議此類毛細管的管內流速為0.45m/s。隨著冷水供水溫度的降低或者室內環(huán)境溫度的升高,輻射供冷板的換熱性能增強。
　　(2)由于輻射供冷末端冷水側和室內環(huán)境溫度之間傳熱溫差存在,當冷水供水溫度低于室內環(huán)境的露點溫度時,輻射供冷末端表面不會立即產生結露現象。本文使用過冷度的概念來分析輻射供冷末端結露現象。過冷度定義為室內環(huán)境露點溫度和冷水進水溫

6、度的差值。過冷度在控制系統中的采用,能夠在預防毛細管輻射供冷末端表面結露現象產生的同時,最大限度的降低冷水進水溫度,增加單位面積輻射供冷末端的換熱性能。研究表明,在26oC,60％的熱濕環(huán)境中,毛細管光管、毛細管金屬板以及毛細管石膏板的過冷度分別為3.2oC、5.4oC和6.5oC。
　　(3)與全空氣系統相比,輻射供冷末端與圍護結構一起安裝,室內輻射供冷墻面或輻射吊頂材料的蓄熱特性能夠維持室內供冷表面溫度的穩(wěn)定性。對于太陽能空調

7、系統,其制冷能力受到太陽能輻射強度的波動性的影響,往往需要較大的蓄熱水箱。在太陽能空調系統中使用輻射供冷末端能夠減小系統蓄熱水箱尺寸,降低系統初投資。同時能夠延長系統運行時間,以本文采用的磚墻圍護結構為例,使用輻射供冷墻面可以將太陽能空調系統的運行時間延長78min。
　　(4)相比于空氣末端系統,輻射供冷末端能夠直接將冷量傳遞給室內的目標人員,冷量傳輸效率高,冷量利用率好。作為室內顯熱負荷去除裝置的輻射供冷末端能夠匹配較高溫度的