北苑太阳能空调系统工程介绍
来源：中国太阳能产业联盟网
北京市太阳能研究所集团有限公司
1、系统概况
北苑太阳能空调系统是北京太阳能研究所集团有限公司在北京发改委经费支持下建设的一个太阳能综合利用项目的一部分，是我国建设的最大太阳能空调系统。
项目建设地点：北京市朝阳区大羊坊10号，北京太阳能研究所北苑办公楼
系统参数如下：
太阳能集热器：由于溴化锂制冷机所需热源温度较高，热源的进出水温度一般为88/83℃，因此必须使用中温太阳能集热器。北苑太阳能空调系统系统采用了热管式真空管太阳能集热器，这是北京市太阳能研究所的一项重大科技成果，曾荣获国家技术发明奖和北京市科技进步一等奖。热管式真空管集热器具有热效率高、耐冰冻、启动快、保温好、承压高、耐热冲击、运行可靠、维修方便等诸多优点，是组成高性能太阳能空调系统的重要部件。热管真空管直径100mm，长2米。太阳能集热器阵列由3400支热管式真空管组成，集热器总面积为850m2，吸热体面积为655m2。
储能水箱：系统包含一个40m3储热水箱和一个30m3储冷水箱。水箱保温为100mm聚氨酯保温材料。
制冷机：系统使用一台大连三洋制冷机厂生产的LCC-03型单效溴化锂制冷机，额定出力387kw，额定热源的进出水温度为88/83℃，冷冻水温度8℃。
辅助能源：当地只有电可作为备份能源，因此选用100kw电锅炉作为辅助热源。
2、系统构成
太阳能吸收式空调系统由以下几部分构成：1）太阳能集热器；2）溴化锂制冷机；3）储热水箱；4）储冷水箱；5）冷却塔；6）辅助锅炉（或热源）；7）水泵；8）控制系统；9）空调末端；10）连接管线及其它相关设备。系统原理图如下：
北苑太阳能空调系统原理图
1）太阳能集热器
太阳能集热器吸收太阳辐射能，热量传递给集热器中的工质，当集热器工质温度高于储热水箱低部温度时，水泵开始运行，把集热器吸收的热量传递给储热水箱中的水。
2）辅助能源
由于太阳能具有能量的不稳定性，会受到天气的直接影响，如夜晚及阴雨天没有太阳能可以利用，所以太阳能空调一般都需要其它形式的辅助能源以保证全年全天候运行。辅助能源可以是常规制冷系统作为备份冷源，也可以用电、燃油、燃气、燃煤锅炉提供备份热源驱动溴化锂制冷机满足空调需求。
3）储热水箱
为了保证系统运行的稳定性，使制冷机的热水进口温度不受太阳辐照瞬时变化的直接影响，太阳能集热器出口的热水就不能直接进入制冷机，而是先储存在储热水箱中，再由储热水箱向制冷机供热。同时，根据太阳辐照强度在一天之内呈抛物线形状变化的特点，储热水箱还可以把太阳辐照高峰时暂时用不了的热能以热水的形式储存起来以备后用。
4）储冷水箱
储冷水箱是根据建筑物用冷的特点而设置的。用户有时在白天很少用冷而在日落后要持续用冷，因此我们就要把白天的能量尽可能多的储存起来。储热水箱尽管可以储存一些热量，但它的能力毕竟是有限的，最好的办法就是由制冷机产生出低温冷媒水，这样可以储存更多的能量，而且低温冷水利用起来也更加方便。储冷水箱可以更多、更直接地储存多余的能量，热损失要比单纯地以热水的形式储存在储热水箱中要大大降低。
3、工作原理
夏季，首先将被太阳能集热器加热的热水储存在储热水箱中，当储热水箱中的热水温度达到一定值时，就由储热水箱向制冷机提供所需的热水，从制冷机流出的热水温度已经被降低了，再流回储热水箱，然后由太阳能集热器再加热成高温热水。制冷机产生的冷媒水首先储存在储冷水箱中，再由储冷水箱分别向各个风机盘管提供冷水，以达到空调的目的。当太阳能不足以提供足够高温度的热水时，可以由辅助锅炉直接向制冷机提供热源，以满足空调的要求。
冬季，同样是将太阳能集热器加热的热水先储存在储热水箱中，当热水温度达到一定值时，就由储热水箱直接向风机盘管提供所需的热水，以达到供热的目的。当太阳能提供的热量不能够满足要求时，就由辅助燃油锅炉直接向空调箱提供热源。
春秋过度季节提供生活热水的功能非常简单，只要将太阳能集热器加热的热水流经生活水箱中的盘管，就会将生活水箱中的存水加热。
4、太阳能空调经济性分析
1）太阳能空调系统投资
太阳能空调系统由于需采用中温集热器和热驱动制冷机，投资成本较高。对于面积1000-5000平米建筑，系统造价折合每建筑平米投资约为1300～1600元/平米。如3000平米建筑，采用热管真空管集热器，太阳能集热器面积为850平米时，系统造价（不含末端及土建部分）约390～480万元。
２）太阳能系统寿命
太阳能系统寿命与太阳能热水系统类似，对热管真空管集热器，一般可达到15年。
３）太阳能空调系统运行费用
太阳能空调系统运行费用主要是系统中水泵的电耗和辅助能源费用。其中辅助能源费用占总费用很大比例，系统设计时因应优先考虑使用比价低的能源。
４）太阳能空调系统投资回报
太阳能空调系统投资取决于以下因素：1）空调系统使用时间；2）太阳能资源；3）辅助能源价格；4）非采暖或制冷季节的热水使用量。最好情况接近太阳能热水系统投资回报年限，北京地区一般比太阳能热水系统投资回报年限要长得多。
