太陽(yáng)能空調(diào)與高效供熱裝置及其應(yīng)用

文/上海交通大學(xué)教授 王如竹

太陽(yáng)能空調(diào)與高效供熱裝置及其應(yīng)用

文/上海交通大學(xué)教授 王如竹

我國(guó)是太陽(yáng)能熱利用大國(guó)，太陽(yáng)能集熱器在民用建筑中的生活熱水及采暖中獲得了廣泛應(yīng)用，安裝保有量超過(guò)1.2億m2，占世界80%以上。但在解決太陽(yáng)輻射間歇性和季節(jié)匹配性兩方面一直沒有突破，制約了太陽(yáng)能綜合應(yīng)用水平的提高。太陽(yáng)能空調(diào)能夠利用集熱器進(jìn)行制冷，可解決熱量過(guò)剩問(wèn)題，還可緩解夏季建筑空調(diào)負(fù)荷，是提高太陽(yáng)能綜合利用水平的關(guān)鍵技術(shù)。

太陽(yáng)能空調(diào)與高效供熱裝置及其應(yīng)用項(xiàng)目經(jīng)多年攻關(guān)，突破了太陽(yáng)能空調(diào)和供熱裝置技術(shù)瓶頸，并在2010年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)大會(huì)上獲得國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。

本項(xiàng)目的發(fā)明創(chuàng)新點(diǎn)如下：

1.突破了太陽(yáng)能空調(diào)技術(shù)的瓶頸，發(fā)明了太陽(yáng)能硅膠－水吸附制冷機(jī)和太陽(yáng)能兩級(jí)轉(zhuǎn)輪式除濕空調(diào)，解決了利用集熱器產(chǎn)生60℃～90℃熱能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定制冷空調(diào)過(guò)程的難題。針對(duì)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)夏季運(yùn)行，獨(dú)創(chuàng)了太陽(yáng)能硅膠－水吸附式冷水機(jī)組，采用分離熱管和毛細(xì)升膜蒸發(fā)原理以及回?zé)峄刭|(zhì)循環(huán)方法，利用普通集熱器所產(chǎn)生的60℃以上熱水即可驅(qū)動(dòng)空調(diào)制冷，實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能空調(diào)在夏季可以8小時(shí)以上連續(xù)供冷，技術(shù)指標(biāo)居國(guó)際領(lǐng)先水平。針對(duì)太陽(yáng)能空氣集熱器，發(fā)明了太陽(yáng)能兩級(jí)轉(zhuǎn)輪式除濕空調(diào)，采用基于硅膠和鹵素鹽耦合吸濕機(jī)理的復(fù)合吸附劑，利用等溫除濕和中間冷卻原理提高除濕循環(huán)的熱力學(xué)完善度，實(shí)現(xiàn)利用60℃～90℃熱空氣驅(qū)動(dòng)空調(diào)除濕，熱力COP達(dá)到1.0以上，能夠把40%以上太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)變?yōu)榭照{(diào)能力輸出。

2.發(fā)明了太陽(yáng)能/空氣源熱泵裝置。針對(duì)常規(guī)太陽(yáng)能供熱系統(tǒng)受太陽(yáng)輻射低密度、間斷性等因素影響大的難題，利用太陽(yáng)能集熱和熱泵循環(huán)，有效吸收太陽(yáng)輻射熱以及環(huán)境中的熱量，實(shí)現(xiàn)供熱系統(tǒng)高效穩(wěn)定工作。該技術(shù)已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，產(chǎn)品性能指標(biāo)優(yōu)于國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品，推動(dòng)了行業(yè)的形成與發(fā)展。

3.集成創(chuàng)新了太陽(yáng)能采暖、空調(diào)、自然通風(fēng)與熱水供應(yīng)復(fù)合能量利用技術(shù)并獲得規(guī)模應(yīng)用。提出了太陽(yáng)能結(jié)合建筑全年綜合高效利用的新方法。夏季利用集熱器產(chǎn)生60℃以上熱水驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)能空調(diào)，冬季利用太陽(yáng)能采暖供熱，過(guò)渡季節(jié)利用集熱循環(huán)產(chǎn)生熱壓效應(yīng)強(qiáng)化室內(nèi)自然通風(fēng)，同時(shí)太陽(yáng)能產(chǎn)生的熱水可滿足建筑全年生活熱水供應(yīng)，國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能全年高效利用，使建筑太陽(yáng)能系統(tǒng)保證率達(dá)到60%以上。

本項(xiàng)目獲發(fā)明專利授權(quán)17項(xiàng)，實(shí)用新型專利授權(quán)17項(xiàng)；制定2項(xiàng)太陽(yáng)能標(biāo)準(zhǔn)；出版了專著《太陽(yáng)能制冷》，發(fā)表論文63篇，SCI收錄20篇。建筑結(jié)合太陽(yáng)能供熱、太陽(yáng)能/空氣源熱泵技術(shù)形成產(chǎn)業(yè)，太陽(yáng)能空調(diào)在江蘇雙良集團(tuán)批量生產(chǎn)，太陽(yáng)能除濕空調(diào)獲得工程應(yīng)用，項(xiàng)目成果入選Wisions國(guó)際可再生能源推廣應(yīng)用范例。發(fā)明成果在生態(tài)建筑、低溫儲(chǔ)糧、世博場(chǎng)館以及皇明太陽(yáng)能集團(tuán)等多種場(chǎng)合應(yīng)用，取得重大社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

硅膠－水吸附式太陽(yáng)能空調(diào)機(jī)組

太陽(yáng)能兩級(jí)轉(zhuǎn)輪式除濕空調(diào)機(jī)組

熱泵熱水器生產(chǎn)線

責(zé)編/王圣媛