分析255kW水工質(zhì)槽式中溫太陽能空調(diào)及工業(yè)熱利用示范平臺

湖北貴族真空科技股份有限公司/陳寶容

　　1項目概況

　　項目建設(shè)地址位于湖北省黃岡市禹王高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園（如圖1所示），占地面積5000平方米。項目除解決辦公樓的空調(diào)外，太陽能集熱器的熱能還能解決車間的零件烘烤預(yù)熱。槽式太陽能集熱器陣列如圖2所示。

　　本項目承擔(dān)單位為湖北貴族真空科技股份有限公司，技術(shù)協(xié)作單位為中國科學(xué)院電工研究所和華北電力大學(xué)。

　　2設(shè)計思路

　　此示范平臺系統(tǒng)主要由槽式太陽能集熱器、溴化鋰空調(diào)主機、蓄能裝置、風(fēng)機盤管、蒸汽烘干機、高壓循環(huán)水泵、冷卻塔和控制系統(tǒng)八大部分組成。系統(tǒng)主要設(shè)備如表1所示。

　　槽式太陽能集熱器利用熱水作為工作介質(zhì)，溫度可達200℃左右，將高溫介質(zhì)送到溴化鋰空調(diào)主機，驅(qū)動機組制冷（熱），再通過介質(zhì)水輸送到室內(nèi)供用戶使用。蓄能器存儲多余的熱量，可解決夜間或陰雨天制冷（熱）的需求。

　　項目的熱力傳輸使用創(chuàng)新型生產(chǎn)的真空絕熱傳輸管，使系統(tǒng)熱損得到進一步降低，提高了運行效率。

　　3技術(shù)參數(shù)

　　3.1槽式太陽能集熱器

　　槽式太陽能集熱器是系統(tǒng)的重要組成部分，由跟蹤系統(tǒng)驅(qū)動跟蹤太陽，利用拋物面的聚光性能，將太陽光反射聚焦到吸收器上，加熱傳熱工質(zhì)，為溴化鋰空調(diào)主機提供高溫的驅(qū)動熱源。

　　3.1.1技術(shù)參數(shù)

　?。?）系統(tǒng)耐風(fēng)力等級：8 級，最大風(fēng)速20m/s；

　?。?）工質(zhì)：水。

　　3.1.2自動跟蹤

　　根據(jù)太陽運行軌跡采用前饋控制方法控制三相混合式步進電機來驅(qū)動集熱器做旋轉(zhuǎn)運動，準(zhǔn)確追蹤太陽，跟蹤精度0.1°。

　　3.1.3腔體吸收器

　　吸收器位于聚光器的焦線上，通常在吸收器上的能量密度是正常太陽輻射強度的30~100 倍。吸收器是聚焦太陽能集熱器中光熱轉(zhuǎn)換過程的承載者，其效率的高低將會直接影響系統(tǒng)的集熱效率。本項目設(shè)計了四種不同結(jié)構(gòu)的腔體吸收器，并利用幾何光學(xué)和傳熱學(xué)原理，對其進行實驗和性能模擬，最終得出三角形腔體為最優(yōu)結(jié)構(gòu)，并最終用三角形腔體吸收器為拋物槽式太陽能集熱器的吸收器。腔體內(nèi)壁選擇性涂層的吸收率達到0.9 以上，通過測試，無論在90℃還是150℃的工況下，三角形腔體熱損失較小。

　　3.1.4槽式聚光器

　　材料采用平板玻璃，通過熱彎加工形成一定弧度的鏡面，并在玻璃的背面鍍銀。每一塊平板玻璃截面長度為1.736m，寬為1.365m，每一單元共使用8塊玻璃，即19.3m2的反射面積；在該弧度設(shè)計時，玻璃的光比為40。

　　3.2溴化鋰空調(diào)主機溴化鋰空調(diào)主機選用的是單/ 雙效熱水型制冷機組，主要技術(shù)參數(shù)如表2所示。

　　注：

　　1.機組可以做到125℃~150℃時使用雙效流程；80℃~125℃時使用單效流程。

　　2.制冷機控制柜內(nèi)放置1套自帶PLC，對溴化鋰制冷機的運行進行實時控制，控制方式通訊協(xié)議為Omron Hostlink。

　　3.冷水、冷卻水測污垢系數(shù)為0.086m2·℃/kW。

　　4.冷水、冷卻水壓力小于0.6MPa。

　　3.3真空傳輸管

　　系統(tǒng)的管路采用真空傳輸管，該管是針對國內(nèi)太陽能光熱發(fā)電裝備行業(yè)現(xiàn)狀，開發(fā)的“太陽能熱發(fā)電低熱損高溫工質(zhì)真空傳輸管”，可大幅降低太陽能光熱發(fā)電高溫介質(zhì)的輸送熱損失，與巖棉保溫管道相比，在400℃工質(zhì)輸送條件下，可降低85%的熱損，已經(jīng)獲得了3項國家發(fā)明專利和5項實用新型專利（如圖3所示）。

圖3專利產(chǎn)品

　　4經(jīng)濟性及社會效益

　　4.1系統(tǒng)投資

　　該系統(tǒng)預(yù)計投資為563 萬元，其中設(shè)備系統(tǒng)總投資約為406萬，研發(fā)人員經(jīng)費100 萬元，土地支出60萬元。

　　4.2經(jīng)濟效益

　　以255kW 的槽式中溫太陽能集熱鏡場計算，每年可節(jié)約用電96000kW·h，減少CO2排放1000 噸。另外，項目使用方廠房以前零件清洗后必須烘烤預(yù)熱，烘烤預(yù)熱的質(zhì)量直接影響產(chǎn)品真空度，每年僅烘烤這一道工序，須電能約27690kW·h。該項目建成后，可利用太陽能熱能對產(chǎn)品零件烘烤預(yù)熱，完全取代傳統(tǒng)的電熱烘烤方式。

　　4.3社會效益

　　采用太陽能集熱器從陽光中獲取能量，避免了使用普通的燃氣做為能源燃燒而產(chǎn)生的溫室氣體；所采用的溴化鋰制冷機組使用溴化鋰/ 水作為制冷劑，可避免傳統(tǒng)制冷機中氟氯烴化合物泄漏而造成對臭氧層的破壞。該項目不僅節(jié)約能源，還可以有效減少碳排放，我國有著廣泛的推廣應(yīng)用價值。

　　由此可見，本項目為實現(xiàn)我國十二五節(jié)能減排目標(biāo)做出重大貢獻，社會效益顯著。

　　結(jié)語

　　我國約有1億農(nóng)戶冬季需要采暖，按每戶一個采暖季節(jié)節(jié)約標(biāo)煤4.36噸測算，使用太陽能采暖，全國1億農(nóng)戶可年替代標(biāo)煤4.36億噸，減排二氧化碳11.3億噸。祝愿行業(yè)以本次交流會及國家“十三五”太陽能熱利用行業(yè)新規(guī)劃為契機，增進交流，持續(xù)創(chuàng)新，攜手?jǐn)U展太陽能在采暖、制冷等領(lǐng)域的應(yīng)用，助力行業(yè)二次騰飛。