電廠中應(yīng)用太陽能溴化鋰制冷系統(tǒng)的經(jīng)濟性研究

康逸翁　趙麗娜

摘要：通過對太陽能驅(qū)動的雙效單效耦合式溴化鋰吸收式空調(diào)機組與太陽能單效吸收式空調(diào)機組、燃氣吸收式空調(diào)機組和傳統(tǒng)的電力壓縮是空調(diào)機組進行經(jīng)濟性和節(jié)能性比較。雙效單效耦合溴化鋰吸收式空調(diào)機組在節(jié)能減排的大趨勢下值得在電廠中積極推廣，利用太陽能等可再生能源驅(qū)動空調(diào)是大勢所趨。

關(guān)鍵詞:雙效單效耦合溴化鋰吸收式制冷；經(jīng)濟性；太陽能；電廠

0引言

環(huán)境與能源是人類生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，是現(xiàn)階段全世界關(guān)心的問題。如何提高利用太陽能空調(diào)系統(tǒng)的性能和經(jīng)濟性是目前的熱點研究課題之一。它對節(jié)省常規(guī)能源，減少環(huán)境污染，提高人們生活水平有著重要意義。

本文從經(jīng)濟性和節(jié)能性兩方面對太陽能驅(qū)動的雙效/單效耦合溴化鋰吸收式空調(diào)機組與太陽能單效吸收式空調(diào)機組、燃氣吸收式空調(diào)機組和直膨式電制冷空調(diào)進行的比較。同時，進行了雙效/單效耦合吸收式空調(diào)機組的適用性分析

1比較方案的確定

本文以500-10000m2的公共或民用建筑為分析對象。在相同空調(diào)冷負荷的條件下，分別在500m2，1000m2，5000m2，10000m2建筑面積時，從所消耗的能源和系統(tǒng)總費用，對環(huán)境造成的影響進行比較分析。

方案1：采用太陽能雙效單效耦合吸收式制冷機組。設(shè)系統(tǒng)雙效循環(huán)運行時間約占整個空調(diào)運行時間的1/2。由于溶液泵，冷劑水泵等設(shè)備的存在，雙效/單效耦合機組的耗電量按壓縮式的25%計算。

方案2：采用太陽能與輔助熱源驅(qū)動吸收式制冷機組。機組按單效溴化鋰吸收式系統(tǒng)計算。令太陽能輔助熱源機組中太陽能承擔1/2負荷。

方案3：能效比（COP）為3的電制冷空調(diào)。

方案4：能效比（COP）為1.3的直燃吸收式空調(diào)。

2分析模型的建立

2.1冷負荷設(shè)計指標的確定

冷負荷均采用面積指標的方法計算，公式為：

Q=q.F （1）

Q—建筑物冷負荷或熱負荷，W；

q—建筑物冷負荷或熱負荷的設(shè)計指標，W/m2；

F—建筑面積，m2；

文獻[1]中推薦的公共建筑夏季空調(diào)設(shè)計面積指標為85-100W/m2。

2.2夏季設(shè)備耗能量的計算

（2）

式中：

PR—制冷機夏季耗電量或燃料消耗量，kWh；

PRN—制冷機額定功率，kW；

TR—制冷機累計運行時間1080h，按夏季運行4個月，每個月30d，每天9h計算；

3方案經(jīng)濟性的對比分析

3.1方案初投資的對比分析

對系統(tǒng)初投資影響最大的是空調(diào)機組的價格。經(jīng)過廣泛的市場調(diào)研和估算[2]，得到的初投資比較，如圖1。電制冷機組和直燃型機組的初投資低于兩種太陽能空調(diào)系統(tǒng)，且初投資的差距會隨著制冷量的增大而增大。

集熱器初投資高石太陽能吸收式空調(diào)機組價格高于另外兩種機組的主要原因。經(jīng)過調(diào)研集熱器單位功率的價格約為2000元左右。用于雙效/單效耦合機組的集熱器初投資高于普通集熱器，但由于機組的性能系數(shù)可以達到1.2，高于單效太陽能機組的0.6，所以隨著空調(diào)建筑總面積的增加雙效/單效耦合機組的初投資小于普通太陽能機組。直燃機組的價格約為同等制冷量太陽能吸收式機組價格的59%~67%，電制冷機組約為同等制冷量天陽能吸收式機組價格的33%~42% 。

3.2方案燃料消耗費用的對比分析

對于運行費用的比較，人工費、水費和管理費區(qū)別較小，影響最大的是燃料（電）費。鑒于此，本文通過比較幾種方案的燃料費用進行了比較?？紤]到太陽能資源的不平衡性，在分析中令太陽能輔助熱源機組中太陽能承擔1/2負荷。

在分析計算中，電費按0.448元/kWh計算；天然氣熱值取43134kJ/Nm3，價格為1.8元/Nm3；四種方案的燃料消耗費用的走勢見圖2。

由圖2顯示，直燃型機組的運行費用始終高于其它三種方案。在1000m2以下時這種差距增長較緩慢，但高于1000m2后差距呈迅速加大的趨勢。同時雙效/單效耦合機組由于充分利用太陽輻射，使這種方案消耗的燃料最少，是四種方案中年耗費最低的。

由于能源價格上漲已是大勢所趨，屆時，太陽能空調(diào)尤其是雙效/單效耦合機組所節(jié)省的能耗費用將更為突出。

4方案節(jié)能性的對比分析

上文從初投資、燃料費用等經(jīng)濟性方面進行而來比較。對為了更全面的進行比較，本文還對一次能源消耗量進行了計算。

分析中的主要參數(shù)為：電廠供電效率為30%；電力輸配效率為90%；燃氣熱值為43134kJ/Nm3。

圖3能源消耗量的比較。從中可以看出，建筑面積越大，一次能源的消耗量也越高。直燃空調(diào)耗能量最高，其次是電制冷機組，太陽能輔助熱源機組，而雙效/單效耦合機組的能源消耗量最少。

5方案對環(huán)境影響的對比分析

環(huán)境經(jīng)濟學是運營經(jīng)濟科學的理論和方法，研究經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護的相互關(guān)系，是經(jīng)濟活動能取得最佳的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益，以達到環(huán)境與經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展[2]?？紤]我國的電力97%來源與火力發(fā)電，以耗煤折算用電，太陽能輔助熱源機組中太陽能承擔1/2負荷，取1t油當量=44.88×106kJ。

由圖4可見太陽能空調(diào)系統(tǒng)在減少污染物排放量上有著絕對的優(yōu)勢。尤其是雙效單效耦合機組的污染物排放量相較于其他幾種系統(tǒng)幾乎可以忽略。以8000m2建筑面積的空調(diào)系統(tǒng)為例，使用電制冷機組比使用雙效單效耦合機組年CO2排放多約20萬噸；雙效/單效耦合機組的SO2，NOx的排放減少量同樣顯著?？梢哉f太陽能吸收式空調(diào)系統(tǒng)尤其是雙效/單效耦合機組是名副其實的綠色空調(diào)。

6結(jié)論

（1）雙效單效耦合吸收式制冷系統(tǒng)在初投資上高于直燃型與電制冷機組，與結(jié)合輔助熱源的太陽能吸收式機組價格上相差不多。隨著太陽能集熱器技術(shù)的成熟，雙效單效耦合機組在價格上將會進一步降低。

（2）在燃料消耗方面。由于雙效單效機組由于除個別設(shè)備外幾乎不需要額外的輔助熱源，其燃料能耗費用大大降低。如果考慮到能源價格不斷上漲的現(xiàn)實，預計費用會顯著的降低。

（3）在能源環(huán)境方面。雙效單效耦合制冷機組的能耗量也是最低的。有輔助熱源的太陽能機組隨著太陽能利用率上上升，其能耗量也是顯著降低的。

（4）在環(huán)境保護方面。雙效單效耦合系統(tǒng)的污染物排放極少，對改善大氣環(huán)境更有利。

盡管太陽能雙效單效耦合空調(diào)在機組的投資上高于直燃型和電制冷機組，但是從節(jié)約能源消耗的角度卻有著明顯的優(yōu)勢。隨著產(chǎn)業(yè)升級，及國家節(jié)能減排政策的落地，都將推動可再生能源利用事業(yè)的發(fā)展。通過上述分析充分肯定了電廠中應(yīng)用雙效單效耦合機組在經(jīng)濟性方面和環(huán)境保護方面的可行性。

參考文獻：

[1]全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施[M].中國計劃出版社.2003.

[2]胡豫杰,任繩風,常茹.吸收式太陽能制冷空調(diào)經(jīng)濟性的研究[J]. 建筑節(jié)能,2007,Vol.8.endprint