摘 要：為解決用戶冬季供暖和夏季供冷的需求，本文提出基于槽式集熱回路的太陽能空調系統(tǒng)，采用槽式聚光集熱器通過換熱系統(tǒng)及溴化鋰機組等設備實現(xiàn)供暖或供冷，介紹了系統(tǒng)設計原則，闡述了設計思想，對系統(tǒng)在冬季和夏季的運行工況進行了分析。本文的工作可為槽式太陽能集熱技術的推廣應用提供參考和借鑒。

關鍵詞：槽式集熱;太陽能;空調系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.21.051

太陽能熱利用在中高溫領域有多種技術形式，與線性菲涅爾、塔式、碟式太陽能熱利用技術相比，槽式太陽能集熱技術是目前世界上更成熟的、更易實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化運行的太陽能熱利用技術[1]。其優(yōu)勢在于聚光倍率適中、系統(tǒng)結構緊湊，其太陽能熱輻射收集裝置的占地面積比線性菲涅爾、塔式和碟式系統(tǒng)要減小30%～50%[2]。槽式聚光集熱器制造所需的構件不多，容易實現(xiàn)標準化，適合批量生產(chǎn)，制造成本較低[3]。本文設計了一種以太陽能為基礎熱源的基于槽式集熱回路的空調系統(tǒng)，可解決用戶冬季供暖和夏季供冷的需求。

1 項目背景及設計原則

本項目建設地址位于遼寧省沈陽市某建筑屋頂，屋頂可利用面積3000m2，需要空調供暖和制冷的建筑面積為5000m2，當?shù)仄骄蛰椪樟?.65kwh/m2，建筑熱負荷指標60w/m2，總負荷300kw。系統(tǒng)設計原則如下：

（1）為更高效利用太陽能資源，提升熱源溫度，采用基于槽式拋物面反射鏡的聚光光熱技術;

（2）根據(jù)熱負荷和屋頂可用面積確定槽式聚光集熱模塊數(shù)量;

（3）根據(jù)當?shù)厝丈錀l件，結合槽式聚光集熱模塊的技術特性，確定系統(tǒng)總集熱量，進而對冷熱源設備進行選型;

（4）根據(jù)太陽能熱源特性，制冷設備選用熱水型溴化鋰吸收式冷水機組，供熱則直接利用換熱器進行換熱;

（5）在滿足用戶使用要求的前提下，優(yōu)化系統(tǒng)配置與運行策略，控制投資規(guī)模在預定范圍內。

2 槽式集熱系統(tǒng)的設計

槽式集熱系統(tǒng)原理如圖1所示，通過太陽能槽式集熱器采集太陽能，將導熱油加熱，熱能采集在油系統(tǒng)內完成，導熱油由循環(huán)泵強制循環(huán)，在太陽能集槽式熱器內被加熱升溫，而在換熱器內放熱而降溫。為實現(xiàn)對太陽能利用的最大化，在系統(tǒng)加裝儲水箱，以保存過剩的熱能，并使系統(tǒng)供熱持續(xù)穩(wěn)定。本方案設計由太陽能集熱系統(tǒng)+溴化鋰機組+電輔助設備有效結合，以滿足客戶對采暖和制冷的需求。

每塊集熱器集熱面積為15m2，根據(jù)系統(tǒng)的日總耗熱量理論上需安裝40塊集熱器。考慮到夏天制冷過程溴化鋰機組的損耗，需要將集熱功率多預留20%。此外應多備用一部分熱量存儲至保溫水箱中以備陰天使用，還需多預留20%。所以共需安裝56塊集熱器，集熱器占地面積2200m2，考慮維修安裝通道、蓄熱水箱、溴化鋰機組的占地面積，3000m2安裝面積可滿足工程需要。

沈陽地區(qū)采暖周期150天，每天采暖時間為8小時（實際采暖時間為9小時，因為考慮下班前1小時可以利用余熱，所以采暖時間只按8小時計算），冬季采暖時間為1200小時，沈陽地區(qū)冬季采暖有效日照小時為889小時，則使用備用能源的時間為311小時。備用能源采用電加熱方式，將電加熱器安裝在集水器中，電加熱器功率300KW，按照311小時計算電加熱器在采暖周期內的用電量為93300度。

3 槽式集熱系統(tǒng)運行工況分析

本系統(tǒng)以太陽能為基礎熱源，通過儲水箱的緩沖，可滿足用戶的供熱和供冷需求，整體上形成了一個“單源多匯”型供能結構。根據(jù)季節(jié)不同，系統(tǒng)可選擇不同運行工況，以使熱量得到合理、高效利用。

冬季供暖工況：在該工況下，水在換熱器內吸熱成為高溫熱水，由水泵輸送到用戶末端，低溫的熱水由水泵輸送到換熱器被再加熱。從儲水箱出來的熱水通過換熱器直接對從集水器中返回的回水進行加熱，達到設定溫度（45℃）后再進入分水器中，滿足用戶供暖需求。

夏季供冷工況：在該工況下，從儲水箱出來的熱水通過換熱器制備溫度為90℃的熱水送入溴化鋰吸收式冷熱機組的發(fā)生器中，加熱從吸收器中抽出的溴化鋰稀溶液，使其濃縮成濃溶液，同時產(chǎn)生高溫冷劑蒸汽。吸收器產(chǎn)生的高溫冷劑蒸汽進入冷凝器，被冷卻水冷凝成冷劑水，熱量被冷卻塔帶走。冷劑水進入蒸發(fā)器，吸收冷水熱量而沸騰蒸發(fā)，產(chǎn)生冷劑蒸汽進入吸收器，被送回到吸收器中的濃溶液吸收，生成溫度為7℃的冷水送入分水器中，滿足用戶供冷需求。

4 結語

本項目開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權的槽式集熱回路空調技術，作為槽式太陽能集熱系統(tǒng)關鍵技術研究與示范項目，可為國內建設大型槽式太陽能系統(tǒng)創(chuàng)造條件并提供技術支持，推動了我國太陽能光熱應用領域技術的發(fā)展。

參考文獻：

[1]郝夢琳，楊賓，高麗媛等.槽式太陽能供熱光伏系統(tǒng)集熱器集熱性能的實驗研究[J].可再生能源，2019，37（04）：521-524.

[2]錢旺，王振華，馬賽等.槽式太陽能集熱系統(tǒng)集熱性能試驗研究[J].農(nóng)業(yè)機械學報，2018，49（11）：320-326.

[3]牛高云，郭鋒，劉楊.槽式太陽能儲熱采暖系統(tǒng)設計[J].能源研究與管理，2018（02）：63-66.

作者簡介：韓?。?982-），男，遼寧沈陽人，碩士，主要研究方向：新能源開發(fā)與應用。