本

　科

　生

　畢

　業(yè)

　論

　文

　開題報告

　題目：

　光伏空調(diào)的能耗研究與系統(tǒng)效率設(shè)計

　 姓

　名：

　史鳳蘭

　 學(xué)

　號：

　2 2

　 指導(dǎo)教師：

　張宏

　班

　級：

　熱動

　所在院系：

　輕工與能源 學(xué)院

　光伏空調(diào)的能耗研究與系統(tǒng)效率設(shè)計

　 一、本課題研究目的、 意義及國內(nèi)外現(xiàn)狀 、水平 1、研究目的、意義 在我國，見著能耗已經(jīng)與工業(yè)耗能、交通耗能共同構(gòu)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(diào)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(jié)構(gòu)，采用節(jié)能設(shè)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(jīng)成為了當(dāng)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(guān)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(jié)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jīng)濟和人民生活中占有越來越重要的地位，生產(chǎn)、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(diào)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(zhuǎn)換成電能加以利用，將一定程度上緩解電能供應(yīng)不足。

　利用光伏發(fā)電驅(qū)動空調(diào)進行制冷和采暖，可以減少一大部分建筑耗電，官府和空調(diào)結(jié)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(guān)系，空調(diào)可以最大限度的利用太陽能為室內(nèi)供冷。冬天室內(nèi)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(nèi)供熱。光伏空調(diào)系統(tǒng)的大規(guī)模使用可以在用電高峰時斷減小電網(wǎng)的壓力，并對節(jié)能減排用重要意義。

　2、國內(nèi)、外現(xiàn)狀、水平 國內(nèi)：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(jīng)》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(shè)施建設(shè)，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(jīng)驗。然而，由于中國長期處于封建社會，束縛了生產(chǎn)力

　的發(fā)展和技術(shù)的進步，現(xiàn)代的制冷技術(shù)一直沒有得到發(fā)展。知道 1949 年，我國還沒有能制造制冷設(shè)備的工廠，只在沿海幾個大城市有幾家進行配套安裝空調(diào)工程的洋行和修理冰箱的小作坊，制冷設(shè)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(chǔ)上發(fā)展起來的。從開始仿制生產(chǎn)活塞式制冷機，到自行設(shè)計和制造，并制定了有關(guān)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(chǎn)品的質(zhì)量和性能已接近和達到世界先進水平。

　國外：機械制冷技術(shù)是隨著工業(yè)革命而開始的。1755 年愛丁堡的化學(xué)教授庫侖利用乙醚蒸發(fā)使水結(jié)冰。他的學(xué)生布拉格從本質(zhì)上解釋了熔化和汽化現(xiàn)象，導(dǎo)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(shù)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(diào)用的空氣制冷機。

　1859 年法國卡列設(shè)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(yīng)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(yīng)用非共沸混合制冷劑。知道 20 世紀 80 年代關(guān)于淘汰消耗臭氧層物質(zhì) 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(dāng)完善的地步 二、

　本課題的研究內(nèi)容

　本文的任務(wù)是分析光伏空調(diào)設(shè)計特點，分析太陽能光伏空調(diào)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(guān)運行規(guī)律，根據(jù)實際運行情況分析光伏空調(diào)各主要環(huán)節(jié)的效率和運行特征。

　三、

　研究方及技術(shù)案路線

　1、對光伏空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)成、各部件的作用和分類進行分析。

　2、對光伏空調(diào)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(diào)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(qū)離心機系統(tǒng)采用光伏直流電直接驅(qū)動變頻離心機負載，省略了中間的電能轉(zhuǎn)換設(shè)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(diào)微電網(wǎng)的功能，當(dāng)光伏系統(tǒng)發(fā)電充足時，可以將多余電能反饋給市電網(wǎng)，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(wǎng)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(xué)工業(yè)出版, 2009.

　[3] 徐德勝．半導(dǎo)體制冷與應(yīng)用技術(shù)．上海交通大學(xué)出版, 2002.

　周 次 設(shè)計（論文）任務(wù)及要求 1—4 畢業(yè)實習(xí)。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(chǔ)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(shè)計（論文）開題報告考核

　 一、導(dǎo)師對開題報告的評語：

　指導(dǎo)教師

　2011 年

　月

　日

　 二、開題報告答辯評語及成績: :

　 答辯小組負責(zé)人

　2011 年

　月

　日

　成績

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