本

　科

　生

　畢

　業(yè)

　論

　文

　開題報告

　題目：

　光伏空調的能耗研究與系統(tǒng)效率設計

　 姓

　名：

　史鳳蘭

　 學

　號：

　2 2

　 指導教師：

　張宏

　班

　級：

　熱動

　所在院系：

　輕工與能源 學院

　光伏空調的能耗研究與系統(tǒng)效率設計

　 一、本課題研究目的、 意義及國內外現(xiàn)狀 、水平 1、研究目的、意義 在我國，見著能耗已經與工業(yè)耗能、交通耗能共同構成了三大主要耗能。目前我國建筑總耗能約占社會終端能耗的 20.7%，建筑能耗中空調和采暖能耗油氈了大部分。降低建筑能耗有多種方式，如改善建筑的圍護結構，采用節(jié)能設備及燈具，以及利用可再生能源等。其中，前兩者能潛力有限，不能從根本上解決能耗問題，而可再生能源的潛力是巨大的。

　太陽能作為一種可再生能源，以其清潔、廉價和取之不盡的特點，使用太陽能來替代或者部分替代常規(guī)能源已經成為了當下的研究熱點、太陽能的大范圍利用將對緩解緊張的能源局勢，減少常規(guī)能源消耗，促進建筑節(jié)能，降低二氧化碳排放起到至關重要的作用。太陽能發(fā)電雖受到晝夜、晴雨、季節(jié)的影響，但可以分散地進行，所以它很適合于和建筑結合在一起。

　在太陽能的主要利用方式中，太陽能光伏利用直接將太陽能轉變?yōu)殡娔芗右岳�用。太陽能光伏利用有其獨特的�?yōu)勢：首先，電能的輸送，利用和儲存都非常方便：還有，它具有無機械轉動部件，故障率低，維護簡便，可以無人值守，規(guī)模大小隨意等特點。同時，電在國民經濟和人民生活中占有越來越重要的地位，生產、生活中需求的電量急劇增加。炎熱的夏季是用電的高峰季節(jié)，其中空調耗電占據(jù)了一大部分，由于電力資源的相對不足，近幾年在上海、杭州等華東地區(qū)，已多次出現(xiàn)了拉閘限電的情況，因此，若將太陽能轉換成電能加以利用，將一定程度上緩解電能供應不足。

　利用光伏發(fā)電驅動空調進行制冷和采暖，可以減少一大部分建筑耗電，官府和空調結合為一個系統(tǒng)具有很多優(yōu)點。在夏季，太陽能電池的發(fā)電功率和建筑物的負荷有較好的匹配關系，空調可以最大限度的利用太陽能為室內供冷。冬天室內熱負荷晚上要比白天大，獨立系統(tǒng)中排至的蓄電池可以將白天多余的電量儲存下來用于晚上為室內供熱。光伏空調系統(tǒng)的大規(guī)模使用可以在用電高峰時斷減小電網的壓力，并對節(jié)能減排用重要意義。

　2、國內、外現(xiàn)狀、水平 國內：中國人很早就知道利用天然冰進行食品的冷藏和防暑降溫，在《詩經》和《周禮》中就有了“凌人”和“凌陰”的記載。“凌”就是水，這說明在奴隸社會的周期，已有專門管理冰的人員和儲藏冰的房屋。1986 年在陜西省姚家崗秦雍城遺址，發(fā)掘出可以儲藏 190m3冰塊的地下室。這說明早在春秋時期，秦國就很重視食物冷藏和防暑降溫方面的設施建設，我國勞動人民在采集、儲運和使用天然冰方面積累了豐富的經驗。然而，由于中國長期處于封建社會，束縛了生產力

　的發(fā)展和技術的進步，現(xiàn)代的制冷技術一直沒有得到發(fā)展。知道 1949 年，我國還沒有能制造制冷設備的工廠，只在沿海幾個大城市有幾家進行配套安裝空調工程的洋行和修理冰箱的小作坊，制冷設備均為國外引進。全國僅有少數(shù)冷藏庫，總庫容量不到 3 萬噸。

　我國制冷機制造工業(yè)起源于 20 世紀 50 年代末期，是在幾個安裝、修理廠的基礎上發(fā)展起來的。從開始仿制生產活塞式制冷機，到自行設計和制造，并制定了有關的系列標準，以后有陸續(xù)發(fā)展了其它類型的制冷機。目前已有活塞式、螺桿式、離心式、渦旋式、吸收式、惹點事及蒸汽噴射式制冷裝置，許多產品的質量和性能已接近和達到世界先進水平。

　國外：機械制冷技術是隨著工業(yè)革命而開始的。1755 年愛丁堡的化學教授庫侖利用乙醚蒸發(fā)使水結冰。他的學生布拉格從本質上解釋了熔化和汽化現(xiàn)象，導出了潛熱的概念，并發(fā)明了冰量熱器，標志了現(xiàn)代制冷技術的開端。

　1834 年在倫敦工作的美國發(fā)明家帕金斯正式呈遞了乙醚在封閉循環(huán)中膨脹制冷的英國專利申請。這是蒸汽壓縮式制冷機的雛形。

　空氣制冷機的發(fā)明比蒸汽壓縮式制冷機稍晚。1844 年美國人戈里介紹他發(fā)明的空氣制冷機，這是世界上第一臺制冷和空調用的空氣制冷機。

　1859 年法國卡列設計制造了第一臺氨吸收式制冷機。

　在各種形式的制冷機中，壓縮式制冷機發(fā)展較快。從 1872 年美國人波義耳發(fā)明了氨壓縮機，1874 年德國人林德建造第一臺氨制冷機后，氨壓縮式制冷機在工業(yè)上獲得了較普遍的使用。隨著制冷機形式的不斷發(fā)展，制冷劑的種類也逐漸增多，從早期的空氣、二氧化碳、乙醚到氯甲烷、二氧化硫、氨等。1929 年隨著氟利昂制冷劑的出現(xiàn)，使得壓縮式制冷機發(fā)展更快，并且在應用方面超過了氨制冷機。隨后，于 20 世紀 50 年代開始使用了共沸混合制冷劑，20 世紀 60 年代又開始應用非共沸混合制冷劑。知道 20 世紀 80 年代關于淘汰消耗臭氧層物質 CFC 問題正是被公認為以前，以各種鹵代烴為主的制冷劑的發(fā)展幾乎已達到相當完善的地步 二、

　本課題的研究內容

　本文的任務是分析光伏空調設計特點，分析太陽能光伏空調在實際天氣條件下測試多種工作模式下光伏運行情況，獲得相關運行規(guī)律，根據(jù)實際運行情況分析光伏空調各主要環(huán)節(jié)的效率和運行特征。

　三、

　研究方及技術案路線

　1、對光伏空調系統(tǒng)的構成、各部件的作用和分類進行分析。

　2、對光伏空調系統(tǒng)在夏季和冬季條件下的運行進行研究。

　3、利用或者軟件建立光伏空調系統(tǒng)的模型，并通過數(shù)據(jù)對其進行驗證。

　 創(chuàng)新點 ：光伏直驅離心機系統(tǒng)采用光伏直流電直接驅動變頻離心機負載，省略了中間的電能轉換設備，測算光伏直流電能的利用率高達 99%，同時實現(xiàn)了和光伏空調微電網的功能，當光伏系統(tǒng)發(fā)電充足時，可以將多余電能反饋給市電網，光伏系統(tǒng)發(fā)電不足之時，由市電自動補充，真正的實現(xiàn)了發(fā)用電一體化。相比較傳統(tǒng)的光伏發(fā)電+離心機模式省去了上網和供電時進行交流和直流電變換的能量損耗，提升效率在 6%-8%之間。

　 四、工作計劃

　 五、參考文獻

　[1] 鄭賢德．制冷原理與裝置．機械工業(yè)出版, 2008.

　[2] 丁云飛 陳曉 吳佐蓮．冷熱源工程．化學工業(yè)出版, 2009.

　[3] 徐德勝．半導體制冷與應用技術．上海交通大學出版, 2002.

　周 次 設計（論文）任務及要求 1—4 畢業(yè)實習。整理資料，進一步查資料，確定實驗方案 5—6 準備材料，熟悉軟件 7—8 初步確定方案，展開基礎研究

　8—9 進行準備

　10—13 建立模型，分析數(shù)據(jù)

　13—15 進行數(shù)據(jù)對比，確定最佳的工藝路線

　16—17 撰寫論文

　 本科生畢業(yè)設計（論文）開題報告考核

　 一、導師對開題報告的評語：

　指導教師

　2011 年

　月

　日

　 二、開題報告答辯評語及成績: :

　 答辯小組負責人

　2011 年

　月

　日

　成績

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