分析太阳能空调建筑系统应用实例

中国建筑科学研究院/王聪辉何涛张昕宇

北京恩派太阳能科技有限公司/薛宁

　　1工程概况

　　本工程为国家太阳能热水器质量监督检验中心（北京）顺义检测基地。工程总建筑面积为1850 平方米，建筑类型为办公室及实验室（如图1 所示）。

　　2建筑概况

　　本工程建筑物围护结构基本情况如下：

　　建筑面积：1850m2，分为上下两层，共15 个房间；

　　平均窗墙面积比：0.14；

　　办公楼墙体保温层采用硬泡聚氨酯，平均厚度30mm；

　　墙体平均传热系数：0.32W/（m2·k）；

　　办公楼屋面保温层采用挤塑聚笨板，平均厚度60mm；

　　屋面平均传热系数：0.49W/（m2·k）。

　　90系列塑钢型材窗户（90 系列塑钢型材+ 中空玻璃，Low-E 6+9+6），传热系数：2.2 W/（m2·k）。

　　如图2 所示，利用Trnsys 软件，对建筑物冷热负荷做了模拟计算，根据软件模拟结果，该建筑夏季冷负荷99.8W/m2，冬季热负荷为50.3W/m2。

　　3系统设计

　　经对比分析，本工程采用了性能较为稳定，经济性较好的U形管集热器（如图3所示），制冷机组选用了低温热源中即可驱动的溴化锂吸收式制冷机组，末端空调系统采用风机盘管形式。夏季，太阳能集热系统向吸收式制冷机组提供热量，由制冷机组转化为冷量提供给整个建筑；冬季，太阳能集热系统收集热量并通过板换实现整个建筑的采暖。为了充分利用太阳能，本系统分别设计了储热水箱和蓄冷水箱。为验证不同辅助能源的经济性及可靠性，本工程设计了两种辅助能源：生物质锅炉和风冷冷水机组。不同形式集热器特点如表1所示。

　　集热器与建筑结合方式：置于建筑物屋面（如图3 所示）。

　　集热器效率性能指标：经国家太阳能热水器质量监督检验中心（北京）检测，选用的集热器在归一化温差为0.07m2·K/W，过热保护及防冻功能。

　　4.2空调系统控制

　　为了达到太阳能热利用的最大化，本系统分为四种工况运行，即制冷工况、制冷加蓄冷工况、蓄冷水箱运行工况及蓄冷工况。

　　5系统经济性

　　本工程实际造价为139.4 万元，折算到单位空调面积为753元/m2。根据夏季实测数据，太阳能空调系统在空调工况下的运行费用为4.2元/m2，费效比为0.15 元/kW·h。

　　6结语

　　根据实际测算值，本工程集热系统运行效率高达50%，溴化锂机组COP 平均值高达0.75，太阳能制冷性能系数为0.38，实现了太阳能空调系统高效运行。本系统所采用的制冷机组在68℃热源温度下即可启动，并选用容易大量获取的生物质燃料作为太阳能的辅助能源，提高了太阳能空调系统的可再生能源应用比例。

　　该工程将继续对本系统采暖工况进行检测，获取更加全面的数据，对太阳能供热空调系统进行更加全面的评价，为更好地促进太阳能在建筑物的应用积累宝贵经验。

　　参考文献

　　1 中华人民共和国国家标准GB50495-2009. 太阳能供热采暖工程技术规范.北京：中国建筑工业出版社，2009.

　　2 中华人民共和国国家标准GB 50015-2003（2009 年版）.建筑给水排水设计规范.北京：中国计划出版社，2010.

　　3 中华人民共和国国家标准GB 50176-93.民用建筑热工设计规范.北京：中国计划出版社，2008.

　　4 中华人民共和国国家标准GB/T50801-2013. 可再生能源建筑应用工程评价标准.北京：中国计划出版社，2013.

　　5 中华人民共和国国家标准GB/T 18708-2002.家用太阳热水.

　　6 中华人民共和国国家标准GB/T 17581-2007.真空管型太阳能集热器.北京：中国计划出版社，2007.

　　7 中华人民共和国国家标准GB/T 8175-2008.设备及管道绝热设计导则.2008.

　　8 中华人民共和国行业标准JGJ 26-2010. 严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准.北京：中国建筑工业出版社，2010.