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电厂中应用太阳能溴化锂制冷系统的经济性研究

发布时间:2018-10-11 02:13:07 文章来源:工具之家    

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康逸翁 赵丽娜

摘要:通过对太阳能驱动的双效单效耦合式溴化锂吸收式空调机组与太阳能单效吸收式空调机组、燃气吸收式空调机组和传统的电力压缩是空调机组进行经济性和节能性比较。双效单效耦合溴化锂吸收式空调机组在节能减排的大趋势下值得在电厂中积极推广,利用太阳能等可再生能源驱动空调是大势所趋。

关键词:双效单效耦合溴化锂吸收式制冷;经济性;太阳能;电厂

0引言

环境与能源是人类生存和发展的基础,是现阶段全世界关心的问题。如何提高利用太阳能空调系统的性能和经济性是目前的热点研究课题之一。它对节省常规能源,减少环境污染,提高人们生活水平有着重要意义。

本文从经济性和节能性两方面对太阳能驱动的双效/单效耦合溴化锂吸收式空调机组与太阳能单效吸收式空调机组、燃气吸收式空调机组和直膨式电制冷空调进行的比较。同时,进行了双效/单效耦合吸收式空调机组的适用性分析

1比较方案的确定

本文以500-10000m2的公共或民用建筑为分析对象。在相同空调冷负荷的条件下,分别在500m2,1000m2,5000m2,10000m2建筑面积时,从所消耗的能源和系统总费用,对环境造成的影响进行比较分析。

方案1:采用太阳能双效单效耦合吸收式制冷机组。设系统双效循环运行时间约占整个空调运行时间的1/2。由于溶液泵,冷剂水泵等设备的存在,双效/单效耦合机组的耗电量按压缩式的25%计算。

方案2:采用太阳能与辅助热源驱动吸收式制冷机组。机组按单效溴化锂吸收式系统计算。令太阳能辅助热源机组中太阳能承担1/2负荷。

方案3:能效比(COP)为3的电制冷空调。

方案4:能效比(COP)为1.3的直燃吸收式空调。

2分析模型的建立

2.1冷负荷设计指标的确定

冷负荷均采用面积指标的方法计算,公式为:

Q=q.F (1)

Q—建筑物冷负荷或热负荷,W;

q—建筑物冷负荷或热负荷的设计指标,W/m2;

F—建筑面积,m2;

文献[1]中推荐的公共建筑夏季空调设计面积指标为85-100W/m2。

2.2夏季设备耗能量的计算

(2)

式中:

PR—制冷机夏季耗电量或燃料消耗量,kWh;

PRN—制冷机额定功率,kW;

TR—制冷机累计运行时间1080h,按夏季运行4个月,每个月30d,每天9h计算;

3方案经济性的对比分析

3.1方案初投资的对比分析

对系统初投资影响最大的是空调机组的价格。经过广泛的市场调研和估算[2],得到的初投资比较,如图1。电制冷机组和直燃型机组的初投资低于两种太阳能空调系统,且初投资的差距会随着制冷量的增大而增大。

集热器初投资高石太阳能吸收式空调机组价格高于另外两种机组的主要原因。经过调研集热器单位功率的价格约为2000元左右。用于双效/单效耦合机组的集热器初投资高于普通集热器,但由于机组的性能系数可以达到1.2,高于单效太阳能机组的0.6,所以随着空调建筑总面积的增加双效/单效耦合机组的初投资小于普通太阳能机组。直燃机组的价格约为同等制冷量太阳能吸收式机组价格的59%~67%,电制冷机组约为同等制冷量天阳能吸收式机组价格的33%~42% 。

3.2方案燃料消耗费用的对比分析

对于运行费用的比较,人工费、水费和管理费区别较小,影响最大的是燃料(电)费。鉴于此,本文通过比较几种方案的燃料费用进行了比较。考虑到太阳能资源的不平衡性,在分析中令太阳能辅助热源机组中太阳能承担1/2负荷。

在分析计算中,电费按0.448元/kWh计算;天然气热值取43134kJ/Nm3,价格为1.8元/Nm3;四种方案的燃料消耗费用的走势见图2。

由图2显示,直燃型机组的运行费用始终高于其它三种方案。在1000m2以下时这种差距增长较缓慢,但高于1000m2后差距呈迅速加大的趋势。同时双效/单效耦合机组由于充分利用太阳辐射,使这种方案消耗的燃料最少,是四种方案中年耗费最低的。

由于能源价格上涨已是大势所趋,届时,太阳能空调尤其是双效/单效耦合机组所节省的能耗费用将更为突出。

4方案节能性的对比分析

上文从初投资、燃料费用等经济性方面进行而来比较。对为了更全面的进行比较,本文还对一次能源消耗量进行了计算。

分析中的主要参数为:电厂供电效率为30%;电力输配效率为90%;燃气热值为43134kJ/Nm3。

图3能源消耗量的比较。从中可以看出,建筑面积越大,一次能源的消耗量也越高。直燃空调耗能量最高,其次是电制冷机组,太阳能辅助热源机组,而双效/单效耦合机组的能源消耗量最少。

5方案对环境影响的对比分析

环境经济学是运营经济科学的理论和方法,研究经济发展和环境保护的相互关系,是经济活动能取得最佳的经济效益和环境效益,以达到环境与经济的协调发展[2]。考虑我国的电力97%来源与火力发电,以耗煤折算用电,太阳能辅助热源机组中太阳能承担1/2负荷,取1t油当量=44.88×106kJ。

由图4可见太阳能空调系统在减少污染物排放量上有着绝对的优势。尤其是双效单效耦合机组的污染物排放量相较于其他几种系统几乎可以忽略。以8000m2建筑面积的空调系统为例,使用电制冷机组比使用双效单效耦合机组年CO2排放多约20万吨;双效/单效耦合机组的SO2,NOx的排放减少量同样显著。可以说太阳能吸收式空调系统尤其是双效/单效耦合机组是名副其实的绿色空调。

6结论

(1)双效单效耦合吸收式制冷系统在初投资上高于直燃型与电制冷机组,与结合辅助热源的太阳能吸收式机组价格上相差不多。随着太阳能集热器技术的成熟,双效单效耦合机组在价格上将会进一步降低。

(2)在燃料消耗方面。由于双效单效机组由于除个别设备外几乎不需要额外的辅助热源,其燃料能耗费用大大降低。如果考虑到能源价格不断上涨的现实,预计费用会显著的降低。

(3)在能源环境方面。双效单效耦合制冷机组的能耗量也是最低的。有辅助热源的太阳能机组随着太阳能利用率上上升,其能耗量也是显著降低的。

(4)在环境保护方面。双效单效耦合系统的污染物排放极少,对改善大气环境更有利。

尽管太阳能双效单效耦合空调在机组的投资上高于直燃型和电制冷机组,但是从节约能源消耗的角度却有着明显的优势。随着产业升级,及国家节能减排政策的落地,都将推动可再生能源利用事业的发展。通过上述分析充分肯定了电厂中应用双效单效耦合机组在经济性方面和环境保护方面的可行性。

参考文献:

[1]全国民用建筑工程设计技术措施[M].中国计划出版社.2003.

[2]胡豫杰,任绳风,常茹.吸收式太阳能制冷空调经济性的研究[J]. 建筑节能,2007,Vol.8.endprint

山东工业技术 2015年20期

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