一种新型太阳能喷射制冷空调系统

一种新型太阳能喷射制冷空调系统

【摘要】从节约能源和环境保护的角度出发，研究发展太阳能喷射制冷技术具有十分重要的意义，然而单一的太阳能喷射制冷系统性能系数较低，运行受太阳辐射和其他环境因素影响较大，因此制约了其的推广。本文介绍了一种新型太阳能喷射系统，它将传统太阳能喷射制冷和中央空调联合起来，弥补了单一太阳能喷射制冷系统的不足，具有节能、环保的特点并且能够全天候工作，适用性得以大大增强。

【关键词】太阳能喷射制冷节能环保系统创新

0 前言

新世纪以来，全球能源供给矛盾和环境污染问题日益严峻，节能环保已经成为世界各国关注的焦点。特别是对于我国这种发展中国家，人口基数大、经济发展快，所面临的各种矛盾和问题将会愈演愈烈。在一些领域采用太阳能这种廉价、无污染、易获取的新能源替代常规化石能源，无疑在缓解能源短缺的同时解决了环境污染问题。联合太阳能喷射制冷中央空调系统就是基于这样一个前提被设计出来用于减少常规空调电力耗能的空调系统。

1 太阳能喷射制冷

早在1901年，LeBranc和Parson[1]就提出了喷射式制冷循环，1966Kakabaev 和Davletov[2]对利用太阳能的喷射制冷系统进行了研究。我国的天津大学、大连理工大学等也对太阳能喷射制冷进行了大量的研究[3，4]。典型的太阳能喷射制冷系统如图1，主要由发生器、喷射器、冷凝器、蒸发器、工质泵及膨胀阀等组成。

发生器内的工质吸收太阳能集热器收集的热能产生高压蒸汽，而后进入喷射器喷嘴进行绝热膨胀，在喷嘴出口形成低压，抽吸蒸发器的低压制冷蒸汽，并与之在喷射器的混合室内混合，混合蒸汽经喷射器扩压段减速增压后，将压力提升至冷凝压力，随后混合蒸汽进入冷凝器冷却冷凝成液体，一部分经工质泵升压后进入发生器，另一部分经节流阀降压后进入蒸发器蒸发制冷，完成制冷循环。

在太阳能喷射制冷系统中，循环泵是唯一的运动部件，系统设置简单，并且具有运行稳定、可靠性较高的优点。然而系统制冷量取决于蒸发器支路中的制冷工质，即被喷射器工作流体抽吸的部分，因此系统的整体性能系数较低。

2 联合太阳能喷射制冷中央空调系统的提出

由于单一太阳能喷射制冷的性能系数较低，并且易受到环境因素影响，将其独立应用于建筑空调领域必然会受到诸多限制。采用联合太阳能喷射制冷中央空调系统就能从根本上解决这一问题。它将太阳能喷射制冷系统与常规中央空调系

统结合起来，在天气情况良好、太阳辐射充足的情况下充分利用太阳能喷射制冷；在天气情况不佳或者制冷量需求较大时，则以中央空调系统制冷为主，太阳能喷射制冷辅助。系统根据不同的环境选用相应的运行策略，在满足基本制冷量需求的前提下，尽可能充分利用太阳能资源；在保证全天候工作的同时达到最佳的节能效果。

3 联合系统的基本构成及原理

联合太阳能喷射制冷中央空调系统把电力和太阳能作为系统运行的主要能源，通过控制特定p喷射制冷系统包括：发生器、喷射器、蒸发器、变频压缩机、冷凝器、循环泵和膨胀阀。它在单纯喷射制冷部件的基础上增加了变频压缩机，目的是为了使喷射器出口处混合蒸汽与中央空调系统中压缩机出口处的制冷剂压力相匹配。整个系统的工作流程为：（1）在中间换热器中被加热成为高温、高压、饱和的制冷剂蒸汽与经过变频压缩机的制冷剂蒸汽在喷射器内发生卷吸，并在喷射器出口处混合；（2）混合升压后的蒸汽与中央空调系统中压缩机出口处的制冷剂混合进入冷凝器，冷凝放热后分两路流出；（3）其中一路通过循环泵加压后进入中间换热器再热；另一路经过膨胀阀流入蒸发器蒸发吸热；（4）随后的制冷剂蒸汽一部分进入中央空调系统压缩机完成蒸汽压缩循环循环，另一部分通过喷射制冷系统变频压缩机进入喷射器完成喷射制冷循环。

3.3 中央空调系统

中央空调系统由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器组成，它的工作流程完全符合常规空调蒸汽压缩制冷，只是其中部分循环与喷射制冷循环相重叠。

4 联合系统的运行策略

联合太阳能喷射制冷中央空调系统的运行策略主要分为以下几种：（1）太阳辐射充足但对空调制冷量需求不大；（2）太阳辐射充足对制冷量需求大；（3）太阳辐射不足或无太阳辐射的夜间对制冷量有需求。

对于（1）类情况，通常发生在初夏和入秋时节。这时太阳辐射仍然