太阳能空调与高效供热装置及其应用

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  我国是太阳能热利用大国,太阳能集热器在民用建筑中的生活热水及采暖中获得了广泛应用,安装保有量超过1.2亿m2,占世界80%以上。但在解决太阳辐射间歇性和季节匹配性两方面一直没有突破,制约了太阳能综合应用水平的提高。太阳能空调能够利用集热器进行制冷,可解决热量过剩问题,还可缓解夏季建筑空调负荷,是提高太阳能综合利用水平的关键技术。
  太阳能空调与高效供热装置及其应用项目经多年攻关,突破了太阳能空调和供热装置技术瓶颈,并在2010年度国家科学技术奖励大会上获得国家技术发明二等奖。
  本项目的发明创新点如下:
  1.突破了太阳能空调技术的瓶颈,发明了太阳能硅胶-水吸附制冷机和太阳能两级转轮式除湿空调,解决了利用集热器产生60℃~90℃热能实现稳定制冷空调过程的难题。针对太阳能热水系统夏季运行,独创了太阳能硅胶-水吸附式冷水机组,采用分离热管和毛细升膜蒸发原理以及回热回质循环方法,利用普通集热器所产生的60℃以上热水即可驱动空调制冷,实现了太阳能空调在夏季可以8小时以上连续供冷,技术指标居国际领先水平。针对太阳能空气集热器,发明了太阳能两级转轮式除湿空调,采用基于硅胶和卤素盐耦合吸湿机理的复合吸附剂,利用等温除湿和中间冷却原理提高除湿循环的热力学完善度,实现利用60℃~90℃热空气驱动空调除湿,热力COP达到1.0以上,能够把40%以上太阳辐射转变为空调能力输出。
  2.发明了太阳能/空气源热泵装置。针对常规太阳能供热系统受太阳辐射低密度、间断性等因素影响大的难题,利用太阳能集热和热泵循环,有效吸收太阳辐射热以及环境中的热量,实现供热系统高效稳定工作。该技术已实现产业化,产品性能指标优于国内外同类产品,推动了行业的形成与发展。
  3.集成创新了太阳能采暖、空调、自然通风与热水供应复合能量利用技术并获得规模应用。提出了太阳能结合建筑全年综合高效利用的新方法。夏季利用集热器产生60℃以上热水驱动太阳能空调,冬季利用太阳能采暖供热,过渡季节利用集热循环产生热压效应强化室内自然通风,同时太阳能产生的热水可满足建筑全年生活热水供应,国际上首次实现了太阳能全年高效利用,使建筑太阳能系统保证率达到60%以上。
  本项目获发明专利授权17项,实用新型专利授权17项;制定2项太阳能标准;出版了专著《太阳能制冷》,发表论文63篇,SCI收录20篇。建筑结合太阳能供热、太阳能/空气源热泵技术形成产业,太阳能空调在江苏双良集团批量生产,太阳能除湿空调获得工程应用,项目成果入选Wisions国际可再生能源推广应用范例。发明成果在生态建筑、低温储粮、世博场馆以及皇明太阳能集团等多种场合应用,取得重大社会和经济效益。