分析255kW水工质槽式中温太阳能空调及工业热利用示范平台

湖北贵族真空科技股份有限公司/陈宝容

　　1项目概况

　　项目建设地址位于湖北省黄冈市禹王高新技术产业园（如图1所示），占地面积5000平方米。项目除解决办公楼的空调外，太阳能集热器的热能还能解决车间的零件烘烤预热。槽式太阳能集热器阵列如图2所示。

　　本项目承担单位为湖北贵族真空科技股份有限公司，技术协作单位为中国科学院电工研究所和华北电力大学。

　　2设计思路

　　此示范平台系统主要由槽式太阳能集热器、溴化锂空调主机、蓄能装置、风机盘管、蒸汽烘干机、高压循环水泵、冷却塔和控制系统八大部分组成。系统主要设备如表1所示。

　　槽式太阳能集热器利用热水作为工作介质，温度可达200℃左右，将高温介质送到溴化锂空调主机，驱动机组制冷（热），再通过介质水输送到室内供用户使用。蓄能器存储多余的热量，可解决夜间或阴雨天制冷（热）的需求。

　　项目的热力传输使用创新型生产的真空绝热传输管，使系统热损得到进一步降低，提高了运行效率。

　　3技术参数

　　3.1槽式太阳能集热器

　　槽式太阳能集热器是系统的重要组成部分，由跟踪系统驱动跟踪太阳，利用抛物面的聚光性能，将太阳光反射聚焦到吸收器上，加热传热工质，为溴化锂空调主机提供高温的驱动热源。

　　3.1.1技术参数

　　（1）系统耐风力等级：8 级，最大风速20m/s；

　　（2）工质：水。

　　3.1.2自动跟踪

　　根据太阳运行轨迹采用前馈控制方法控制三相混合式步进电机来驱动集热器做旋转运动，准确追踪太阳，跟踪精度0.1°。

　　3.1.3腔体吸收器

　　吸收器位于聚光器的焦线上，通常在吸收器上的能量密度是正常太阳辐射强度的30~100 倍。吸收器是聚焦太阳能集热器中光热转换过程的承载者，其效率的高低将会直接影响系统的集热效率。本项目设计了四种不同结构的腔体吸收器，并利用几何光学和传热学原理，对其进行实验和性能模拟，最终得出三角形腔体为最优结构，并最终用三角形腔体吸收器为抛物槽式太阳能集热器的吸收器。腔体内壁选择性涂层的吸收率达到0.9 以上，通过测试，无论在90℃还是150℃的工况下，三角形腔体热损失较小。

　　3.1.4槽式聚光器

　　材料采用平板玻璃，通过热弯加工形成一定弧度的镜面，并在玻璃的背面镀银。每一块平板玻璃截面长度为1.736m，宽为1.365m，每一单元共使用8块玻璃，即19.3m2的反射面积；在该弧度设计时，玻璃的光比为40。

　　3.2溴化锂空调主机溴化锂空调主机选用的是单/ 双效热水型制冷机组，主要技术参数如表2所示。

　　注：

　　1.机组可以做到125℃~150℃时使用双效流程；80℃~125℃时使用单效流程。

　　2.制冷机控制柜内放置1套自带PLC，对溴化锂制冷机的运行进行实时控制，控制方式通讯协议为Omron Hostlink。

　　3.冷水、冷却水测污垢系数为0.086m2·℃/kW。

　　4.冷水、冷却水压力小于0.6MPa。

　　3.3真空传输管

　　系统的管路采用真空传输管，该管是针对国内太阳能光热发电装备行业现状，开发的“太阳能热发电低热损高温工质真空传输管”，可大幅降低太阳能光热发电高温介质的输送热损失，与岩棉保温管道相比，在400℃工质输送条件下，可降低85%的热损，已经获得了3项国家发明专利和5项实用新型专利（如图3所示）。

图3专利产品

　　4经济性及社会效益

　　4.1系统投资

　　该系统预计投资为563 万元，其中设备系统总投资约为406万，研发人员经费100 万元，土地支出60万元。

　　4.2经济效益

　　以255kW 的槽式中温太阳能集热镜场计算，每年可节约用电96000kW·h，减少CO2排放1000 吨。另外，项目使用方厂房以前零件清洗后必须烘烤预热，烘烤预热的质量直接影响产品真空度，每年仅烘烤这一道工序，须电能约27690kW·h。该项目建成后，可利用太阳能热能对产品零件烘烤预热，完全取代传统的电热烘烤方式。

　　4.3社会效益

　　采用太阳能集热器从阳光中获取能量，避免了使用普通的燃气做为能源燃烧而产生的温室气体；所采用的溴化锂制冷机组使用溴化锂/ 水作为制冷剂，可避免传统制冷机中氟氯烃化合物泄漏而造成对臭氧层的破坏。该项目不仅节约能源，还可以有效减少碳排放，我国有着广泛的推广应用价值。

　　由此可见，本项目为实现我国十二五节能减排目标做出重大贡献，社会效益显著。

　　结语

　　我国约有1亿农户冬季需要采暖，按每户一个采暖季节节约标煤4.36吨测算，使用太阳能采暖，全国1亿农户可年替代标煤4.36亿吨，减排二氧化碳11.3亿吨。祝愿行业以本次交流会及国家“十三五”太阳能热利用行业新规划为契机，增进交流，持续创新，携手扩展太阳能在采暖、制冷等领域的应用，助力行业二次腾飞。