1、外文翻译建筑物太阳能辅助空调概况Hans-Martin HenningFraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE, Heidenhofstr. 2, D-79110 Freiburg, GermanyReceived 20 January 2006; accepted 27 July 2006Available online 27 September 2006摘要： 这一贡献的目标是绘制关于一些一般性问题的图片，这些一般性问题是使使用空气调节的建筑物便于使用太阳热能。涵盖以下主题：关于热利用的热力学限制冷却和太阳热能相结合的一个基本分析得
2、出；因此从关于对太阳的上升暖气流驱动冷却的基本的见解得到；给出了关于国有技术的关于最先进技术的一个简短的概述，如封闭的热驱动冷却周期（例如，吸收吸附）和开放式冷却循环（例如，干燥剂采用固体或液体吸附剂），并对未来发展前景和需要进行了阐述；在欧洲给出了先进辅助空调的应用，并给出一些例子对装置进行介绍；给出了应用与冷却周期的开启和关闭的热驱动系统与太阳能集热器结合的新发展的一个概述，并给出这些新系统的一些较为详细的概述。关键词：太阳能冷却；建筑空调；技术；例如安装。1.简介 夏季空调代表在屋宇设备内的一个不断增长的市场，遍及商业建筑和住宅建筑。对夏季空调能源需求增长的主要原因是对增强热负荷，提高生
3、活水平以及占有者舒适度的需求和建筑物的建筑特性和趋势，好像一个越来越清晰的不透明的表面，即使在围护结构包络的流行玻璃建筑。空气调节包括温度和湿度对室内空气的控制。 尤其是对大约50千瓦以上范围内的大型系统，不同的热驱动冷却技术在市场上是可以买到的，而且这种系统可以用于与太阳能集热器结合。大规模应用的主要障碍，除了大规模应用的第一成本高外，是由于缺乏实际知识上的设计、控制和对这些系统的操作。对于小规模的系统，多年不恰当的技术在市场上是可得的。然而，近来几家公司开发的冷水机组在功率范围内从50千瓦下降到5千瓦，并且首个商用系统现在正在应用。但是冷却小容量技术仍然有进一步的发展，而且空调系统仍保留着
4、高利率。 上世纪80年代已经实行了许多发展利用太阳能空调系统的活动，尤其是在美国和日本。已经完成了关于部件和系统发展的重要步骤，但是最后的活动停止主要是因为经济原因。最近，在这个领域的一些新的活动已经开始，并且研究和示范项目都在许多国家和国际合作项目比如国际能源机构的太阳能供暖和冷却方案的框架中得到实现。特别是高效的太阳能集热器在市场上的发展，在现在这种半产业化或工业水平上的制造出来的太阳能集热器对新的尝试提供了一个良好的切入点。2.热力学限制 从热力学的观点来看，有许多对太阳辐射冷却转变的行之有效的过程。在图1中给出了一个概述。尽管通过太阳光电而来的电的转换和随后电在古典的电动机驱动蒸汽压缩
5、机组上的使用是一个在技术上可行的概念，在这里没有对它做进一步的考虑。原因是，在拥有发达电网的工业化国家，通过供给公众网格发电，最大限度的使用太阳光电已取得了成功。从经济的角度来看，如果由太阳能产生的电的价格高于常规来源产生的电，那么这就是更为有效的（例如，在德国和西班牙的feed-inlaws）。 从热驱动技术来说，这些技术可以使用一个太阳能集热器提供热量去驱动一个冷却过程，这项技术基于热转换技术得到最好的发展。所以只有这些技术被认为是值得进一步探讨的问题。 一个基本的数字来描述热转换成冷的特性是热性能系数COP，被定义为有用的冷Qcold，每单位加入的驱动热量Qheat： 根据图2引入的一个
6、方案，热力学第一定律和热力学第二定律应用于热驱动冷冻机组的一个基本过程导致出现了一个最理想的热性能系数COPideal:图2个别的一个高温驱动高温热泵或冷水机组的基本热力学方案。图1概述用物理方法将太阳辐射转换成冷却或空气调节。用黑暗的灰色标注的过程：市场上可利用的技术用于太阳能辅助空调。用浅灰色标注的过程;技术在试点项目中的地位或系统检测。图3根据等式（2）得出的机组的吸附和高热力学限制（理想）。TC是冷源得出的温度，TH是驱动热源的温度，TM是中间温度水平，这种温度水平的热度不能应用散热器。（总的来说是环境空气）。 最理想的性能系数COPideal如图3所示，同热驱动冷水机组的真正的性能系
7、数COPvalues在市场上都是可以得到的。2.1基本控制系统 太阳能集热器的耦合和热驱动冷水机需要精密的控制，因为双方组件具有一种反向的依赖他们操作温度的效率。如图4所示的吸附式冷水机组和真空管集热器。除了收集器效率和热驱动冷水机组的性能系数COP，该产品的性能系数COP和收集器效率也表明了该产品的COPsol。后者展示出略高温度大约为70oC。它的位置最大取决于实际的条件，即辐射温度收集器和冷冻水温度、冷水机组的冷却水温度。如果机器的制冷能力能够与实际载荷相匹配，那么随着超前的控制，实际最大的性能可以探测出来并且能够实现“power-point-tracking”。3.太阳能集热器技术的分
8、类 允许空气调节建筑使用太阳能集热器的技术可以明显得分为两大类：-应用于产生冷冻水的热驱动冷水机组能够用于各种类型的空调设备；-开循环也称除湿冷却系统用于直接对通风系统中的空气进行处理。关于空调使用太阳热能的元件和系统的许多细节可以在1中找到。3.1热驱动冷水机组 热驱动冷水机组主要是基于吸收技术。基本的物理流程至少由两种化学成分组成，其中一种作为制冷剂，另一种作为吸附剂。这类系统的运行是备有很好的证明文件（例如，文献2）的，并且在这里是没有描述的。吸收式制冷机在广泛市场范围内是出售的，且该制冷机能应用于不同的应用程序中。然而，只有很少系统的冷却能力在低于100千瓦范围内时是有效的。现在，也有
9、一些小商业体系，例如，低于30千瓦时是有效的。现在主要应用于吸收式制冷机的热源如果是一个“便宜”的热源则是可行的，例如余热、地区热或者从植物里产生的热。对于空调程序的应用主要是采用吸附一对水-溴化锂的吸收式制冷机组。因此，水是制冷剂，溴化锂是吸附剂。基本的结构就是所谓的单作用机，在该机器里的蒸发岩内蒸发每单位质量的制冷剂，并将制冷剂-吸附剂从发生器中解析出来。这些机器在正常运行条件下通常需要80-100oC的驱动温度且得到的性能系数约为0.7。 除了单作用机外，使用双效循环的冷水机是可行的。两个发生器工作在不同的温度连续操作，靠这个从第一个发生器中放出的制冷剂的冷凝热量用于加热第二个发生器。从
10、而在1.1-1.2范围内的高性能系数COP是可以得到的。然而，在140-160oC范围内的驱动温度通常用于驱动那些冷水机组。这种类型的系统仅仅在100千瓦以上的大容量内是可行的。图4硅胶吸附冷水机组的性能系数COP-curves、收集器效率(etacoll)、太阳能性能系数(COPsol)和驱动温度作用的冷却功率。除了使用液体吸附剂的系统，使用固体吸附材料的机器也是可行的。在这些循环中一个正确的连续操作需要至少两个包含吸收材料的隔间，这两个隔间有着相似的操作。市场上可以买到的体系使用水作为制冷剂，硅胶作为吸附剂。他们主要由两个隔间组成，即蒸发器和冷凝器。而在第一个隔间的吸附剂是从外部热源而来的
11、再生利用的热水，例如，太阳能集热器，在第二个隔间（吸附器）的吸附剂吸附来自蒸发器的水蒸气。为了的得到一个连续的吸附在这个隔间里必须得到冷却，在蒸发器内的水经过外部水循环被加热转换成气态；这里实际上产生了有效的冷却。如果冷却容量冷却到某一值，这应归于在吸附器的吸附剂，内庭转换了他们的功能。迄今为止，只有两个日本制造商生产吸收式冷水机组。在通常的操作条件下，随着驱动热量的温度大约为80oC，这个系统得到的性能系数COP大约为0.6。3.2开循环-除湿冷却系统然而热驱动冷水机组产生冷冻水，能够为任何型号的空调设备提供冷冻水，开式冷却循环直接产生经调节的空气。任何类型的热驱动开式冷却循环是以蒸发冷却和空气干燥相结合的，其中空气干燥用的干燥剂可以是吸湿材料。此外，为了达到此效果要么利用液体材料要么利用固体材料。主要应用于今天的标准循环使用轮子旋转干燥剂，使用硅胶或锂-氯化物作为吸附材料。所要求的部件都是标准元件，并且多年来已经在建筑或工厂的空调应用中使用。- 9 -
