電廠中應用太陽能溴化鋰制冷系統的經濟性研究

康逸翁　趙麗娜

摘要：通過對太陽能驅動的雙效單效耦合式溴化鋰吸收式空調機組與太陽能單效吸收式空調機組、燃氣吸收式空調機組和傳統的電力壓縮是空調機組進行經濟性和節能性比較。雙效單效耦合溴化鋰吸收式空調機組在節能減排的大趨勢下值得在電廠中積極推廣，利用太陽能等可再生能源驅動空調是大勢所趨。

關鍵詞:雙效單效耦合溴化鋰吸收式制冷；經濟性；太陽能；電廠

0引言

環境與能源是人類生存和發展的基礎，是現階段全世界關心的問題。如何提高利用太陽能空調系統的性能和經濟性是目前的熱點研究課題之一。它對節省常規能源，減少環境污染，提高人們生活水平有著重要意義。

本文從經濟性和節能性兩方面對太陽能驅動的雙效/單效耦合溴化鋰吸收式空調機組與太陽能單效吸收式空調機組、燃氣吸收式空調機組和直膨式電制冷空調進行的比較。同時，進行了雙效/單效耦合吸收式空調機組的適用性分析

1比較方案的確定

本文以500-10000m2的公共或民用建筑為分析對象。在相同空調冷負荷的條件下，分別在500m2，1000m2，5000m2，10000m2建筑面積時，從所消耗的能源和系統總費用，對環境造成的影響進行比較分析。

方案1：采用太陽能雙效單效耦合吸收式制冷機組。設系統雙效循環運行時間約占整個空調運行時間的1/2。由于溶液泵，冷劑水泵等設備的存在，雙效/單效耦合機組的耗電量按壓縮式的25%計算。

方案2：采用太陽能與輔助熱源驅動吸收式制冷機組。機組按單效溴化鋰吸收式系統計算。令太陽能輔助熱源機組中太陽能承擔1/2負荷。

方案3：能效比（COP）為3的電制冷空調。

方案4：能效比（COP）為1.3的直燃吸收式空調。

2分析模型的建立

2.1冷負荷設計指標的確定

冷負荷均采用面積指標的方法計算，公式為：

Q=q.F （1）

Q—建筑物冷負荷或熱負荷，W；

q—建筑物冷負荷或熱負荷的設計指標，W/m2；

F—建筑面積，m2；

文獻[1]中推薦的公共建筑夏季空調設計面積指標為85-100W/m2。

2.2夏季設備耗能量的計算

（2）

式中：

PR—制冷機夏季耗電量或燃料消耗量，kWh；

PRN—制冷機額定功率，kW；

TR—制冷機累計運行時間1080h，按夏季運行4個月，每個月30d，每天9h計算；

3方案經濟性的對比分析

3.1方案初投資的對比分析

對系統初投資影響最大的是空調機組的價格。經過廣泛的市場調研和估算[2]，得到的初投資比較，如圖1。電制冷機組和直燃型機組的初投資低于兩種太陽能空調系統，且初投資的差距會隨著制冷量的增大而增大。

集熱器初投資高石太陽能吸收式空調機組價格高于另外兩種機組的主要原因。經過調研集熱器單位功率的價格約為2000元左右。用于雙效/單效耦合機組的集熱器初投資高于普通集熱器，但由于機組的性能系數可以達到1.2，高于單效太陽能機組的0.6，所以隨著空調建筑總面積的增加雙效/單效耦合機組的初投資小于普通太陽能機組。直燃機組的價格約為同等制冷量太陽能吸收式機組價格的59%~67%，電制冷機組約為同等制冷量天陽能吸收式機組價格的33%~42% 。

3.2方案燃料消耗費用的對比分析

對于運行費用的比較，人工費、水費和管理費區別較小，影響最大的是燃料（電）費。鑒于此，本文通過比較幾種方案的燃料費用進行了比較。考慮到太陽能資源的不平衡性，在分析中令太陽能輔助熱源機組中太陽能承擔1/2負荷。

在分析計算中，電費按0.448元/kWh計算；天然氣熱值取43134kJ/Nm3，價格為1.8元/Nm3；四種方案的燃料消耗費用的走勢見圖2。

由圖2顯示，直燃型機組的運行費用始終高于其它三種方案。在1000m2以下時這種差距增長較緩慢，但高于1000m2后差距呈迅速加大的趨勢。同時雙效/單效耦合機組由于充分利用太陽輻射，使這種方案消耗的燃料最少，是四種方案中年耗費最低的。

由于能源價格上漲已是大勢所趨，屆時，太陽能空調尤其是雙效/單效耦合機組所節省的能耗費用將更為突出。

4方案節能性的對比分析

上文從初投資、燃料費用等經濟性方面進行而來比較。對為了更全面的進行比較，本文還對一次能源消耗量進行了計算。

分析中的主要參數為：電廠供電效率為30%；電力輸配效率為90%；燃氣熱值為43134kJ/Nm3。

圖3能源消耗量的比較。從中可以看出，建筑面積越大，一次能源的消耗量也越高。直燃空調耗能量最高，其次是電制冷機組，太陽能輔助熱源機組，而雙效/單效耦合機組的能源消耗量最少。

5方案對環境影響的對比分析

環境經濟學是運營經濟科學的理論和方法，研究經濟發展和環境保護的相互關系，是經濟活動能取得最佳的經濟效益和環境效益，以達到環境與經濟的協調發展[2]。考慮我國的電力97%來源與火力發電，以耗煤折算用電，太陽能輔助熱源機組中太陽能承擔1/2負荷，取1t油當量=44.88×106kJ。

由圖4可見太陽能空調系統在減少污染物排放量上有著絕對的優勢。尤其是雙效單效耦合機組的污染物排放量相較于其他幾種系統幾乎可以忽略。以8000m2建筑面積的空調系統為例，使用電制冷機組比使用雙效單效耦合機組年CO2排放多約20萬噸；雙效/單效耦合機組的SO2，NOx的排放減少量同樣顯著。可以說太陽能吸收式空調系統尤其是雙效/單效耦合機組是名副其實的綠色空調。

6結論

（1）雙效單效耦合吸收式制冷系統在初投資上高于直燃型與電制冷機組，與結合輔助熱源的太陽能吸收式機組價格上相差不多。隨著太陽能集熱器技術的成熟，雙效單效耦合機組在價格上將會進一步降低。

（2）在燃料消耗方面。由于雙效單效機組由于除個別設備外幾乎不需要額外的輔助熱源，其燃料能耗費用大大降低。如果考慮到能源價格不斷上漲的現實，預計費用會顯著的降低。

（3）在能源環境方面。雙效單效耦合制冷機組的能耗量也是最低的。有輔助熱源的太陽能機組隨著太陽能利用率上上升，其能耗量也是顯著降低的。

（4）在環境保護方面。雙效單效耦合系統的污染物排放極少，對改善大氣環境更有利。

盡管太陽能雙效單效耦合空調在機組的投資上高于直燃型和電制冷機組，但是從節約能源消耗的角度卻有著明顯的優勢。隨著產業升級，及國家節能減排政策的落地，都將推動可再生能源利用事業的發展。通過上述分析充分肯定了電廠中應用雙效單效耦合機組在經濟性方面和環境保護方面的可行性。

參考文獻：

[1]全國民用建筑工程設計技術措施[M].中國計劃出版社.2003.

[2]胡豫杰,任繩風,常茹.吸收式太陽能制冷空調經濟性的研究[J]. 建筑節能,2007,Vol.8.endprint