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2020

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天博体育网页版登陆链接技术在太阳能空调中的应用


  1引言
  从20世纪70年代手机版app,太阳能利用技术迅速发展,太阳能空调技术也随之出现。90年代,真空管集热器和溴化锂吸收式制冷机大量地进入了市场,这进一步促进了太阳能空调的发展。太阳能空调具有如下优势:太阳辐射越强,天气越热的时候,太阳能空调的能量越充足,制冷效果越好。在夏季,真空管集热器的热水温度都在85℃以上,完全能够满足太阳能空调的需要。
  不少科研机构、高等院校和企业纷纷投入人力和物力研制太阳能制冷(空调)机,其中多数是小型的吸收式制冷试验样机。同时,变频调速技术也随着电力电子技术、微电子技术和计算机技术的进步而不断得到完善。变频调速技术具有控制性能好、运行效率高、体积小、操作方便的特点,特别是在泵与风机的控制方面有很好的节能效果。
  由于空调系统耗能在整个居民用电耗能中所占的比例日益增大,而其中泵与风机的流体输送能耗又占了很大比例,所以把变频调速技术同太阳能系统结合,对减少空调系统的整体能耗,提高系统运行效率及节省居民用电量有着重要意义。
  在这个背景下,本文提出了变频太阳能空调的的概念、基本结构以及工作原理。
  2太阳能空调的工作方式及变频应用
  太阳能空调的工作方式主要有以下两类:
  一是先实现光一电转换,再用电力驱动常规压缩式制冷机进行制冷。这种方式原理简单、容易实现,但成本高,青岛海尔就生产过这种太阳能冰箱和空调。
  二是利用太阳能转换的热能驱动进行制冷。现在的科学研究多集中在这一类空调。这种制冷方式技术要求高,但成本低、无噪音、无污染。这种方式的太阳能空调一般又可分为吸附式和吸收式两种。
  吸附式制冷技术是利用固体吸附剂对制冷剂的吸附作用来制冷,常用的有分子筛一水、活性炭一甲醇吸附式制冷。
  当前,吸收式制冷技术应用较为广泛,这也是本文的研究对象。其实质是利用吸收剂的吸收和蒸发特性进行制冷的技术,根据吸收剂的不同,分为氨一水吸收式制冷和溴化锂一水吸收式制冷两种。吸收式制冷技术以太阳能集热器收集太阳能产生热水或热空气,再用太阳能热水或热空气代替锅炉热水输入制冷机中制冷。由于造价、工艺、效率等方面的原因,这种制冷机不宜做得太小。所以,这种太阳能空调一般适用于具有一定规模的中央空调系统。以溴化锂溶液为工质的吸收式变频太阳能空调的内部结构见图[1]。
  图1中,水用作致冷剂、溴化锂为吸收剂。变频冷凝器、节流阀和蒸发器这几个部件与有压缩机的制冷系统完全相同,而明显的区别是:用吸收器、发生器、变频溶液泵及减压阀取代了压缩机(即图中虚线所框部分);此外,采用了变频工作方式的溶液泵、冷凝器等设备。
  可以看出:变频太阳能空调器是采用变频调速与传统太阳能空调技术相结合的产物,其作用机理类似普通变频空调器变频空调不等于普通空调加变频电源变频空调本身是一种机电一体化产品,除了变频电源外,还要求有适合于变频调速的电机。一台真正的变频空调除拥有变频冷凝器等设备外,还应具备有良好的变频控制器方案,并选用电子膨胀阀作为节流元件。这样在复杂的软件控制下,可实现任何环境温度、任何频率下的最佳匹配,从而提高空调器的能效比天博体育网页版登陆链接在变频太阳能空调器中起着关键作用,它通过改变输出电源频率的方式来控制循环泵、冷凝器等设备的转速,达到调节制冷量的目的。其天博体育网页版登陆链接调节范围较大、控制容易、体积小、重量轻,是目前较为理想和较为经济的制冷变频方式。
  从变频太阳能空调系统的构件数量来看,要多于普通压缩式空调系统的部件。但从节能及环保意义上说,它具有普通压缩式空调系统所不能比拟的优点。
  3变频太阳能空调制冷的特点
  上文已经叙述了太阳能空调不同于一般空调的特点,可以看出:在有变频调速装置的太阳能空调系统中,当需要溶液流量减少时,一般不采用关小阀门出口的方法,而是利用变频调速装置改变泵或风机电动机的转速。在减少系统流量的同时降低了系统阻力,就可以达到既减少流量,又可以极大地减少电动机的轴功率,达到节能的效果。泵或风机的轴功率与转速的3次方成正比,而流量与转速的1次方成正比,故泵或风机的轴功率与流量的3次方成正比。当流量减小为原流量的80%时,轴功率减少为原轴功率的51%;当流量减少为原流量的60%时,轴功率减少为原轴功率的22%左右[2]。同改变泵或风机出口阀门开度的方法相比,变频调速控制方式的节能效果是非常明显的。
  4变频太阳能空调的优点
  变频空调已经显示了其远优于不可变频空调。比如日本大金公司生产的一种VRV变频空调系统。它分成室内机和室外机两部分室内机中由蒸发器、风机组成。室外机由可变频的冷凝器、冷凝风机和节流元件组成,两边通过制冷剂管路联接。一台室外机可以根据需要带数台至十几台室内机,它强大的自动控制系统可以根据系统配置的实际情况和被控点的温度情况及时地调整室外机中制冷剂的流量,使整个系统可以协调一致并高效地工作。
  可以推测,变频太阳能空调器相对于传统的定速太阳能空调器来讲,将可有如下几个方面的优点:
  (1)启动电流小,故不存在启动电流对电网和对电能表的冲击问题,可以提高电机及空调的使用寿命。同时,也减少了对室内其他正在使用的家用电器的干扰和影响。
  (2)低温状态和轻载状态下,运行性能良好,调温性能明显优于传统空调器,整体效率提高,可以极大地节省水泵或风机的电能,实现系统的节能运行。
  (3)控温波动小,可以提高系统的运行品质,实现高精度控制,避免了传统空调器采用的开停运转控制方法,制冷系统的压力变化损耗得到减少,室内温度上下波动变小,对人的舒适度得到了改善。
  (4)比较传统空调器,变频空调器能在较宽电压范围内工作,甚至在低于187V时也能运行自如。这对目前发展尚不是很完善的太阳能空调技术是很重要的。
  (5)调温速度快,能较迅速使房间进入控制温度范围。
  5结论
  随着全球能源的短缺,对太阳能的充分利用已经成为一个重要课题。太阳能空调由于其本身的优越性能得到了人们的一致青睐,为了对太阳能所产生的电能及集热器所产生的热能进行充分利用,变频技术在太阳能空调中变得尤为重要。
  变频调速技术应用于太阳能系统必可减少太阳能空调系统的整体能耗,提高系统运行效率。此外,应用变频调速技术还将可以改进自动控制系统的控制效果以及改善对温湿度的控制精度,必会产生较好的经济效益和社会效益。

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