太阳能空调建筑系统应用实例分析
1 工程概况
本工程为国家太阳能热水器质量监督检验中心（北京）顺义检测基地。工程总建筑面积为 1850 平方米，建筑类型为办公室及实验室（如图 1 所示）。
2 建筑概况
本工程建筑物围护结构基本情况如下：
建筑面积：1850m2，分为上下两层，共 15 个房间；
平均窗墙面积比：0.14；
办公楼墙体保温层采用硬泡聚氨酯，平均厚度 30mm；
墙体平均传热系数：0.32W/（m2·k）；
办公楼屋面保温层采用挤塑聚笨板，平均厚度 60mm；
屋面平均传热系数：0.49W/（m2·k）。
90 系列塑钢型材窗户 （90 系列塑钢型材 + 中空玻璃，Low-E 6+9+6），传热系数：2.2 W/（m2·k）。
如图 2 所示，利用 Trnsys 软件，对建筑物冷热负荷做了模拟计算，根据软件模拟结果，该建筑夏季冷负荷 99.8W/m2，冬季热负荷为 50.3W/m2。
3 系统设计
经对比分析，本工程采用了性能较为稳定，经济性较好的U 形管集热器（如图 3 所示），制冷机组选用了低温热源中即可驱动的溴化锂吸收式制冷机组，末端空调系统采用风机盘管形式。夏季，太阳能集热系统向吸收式制冷机组提供热量，由制冷机组转化为冷量提供给整个建筑；冬季，太阳能集热系统收集热量并通过板换实现整个建筑的采暖。为了充分利用太阳能，本系统分别设计了储热水箱和蓄冷水箱。为验证不同辅助能源的经济性及可靠性，本工程设计了两种辅助能源：生物质锅炉和风冷冷水机组。不同形式集热器特点如表 1 所示。
太阳能集热系统主要设备选型：
集热器面积：457m2；
集热器类型：U 型管式；
集热器规格：Φ58mm×1800mm×16 支；
集热器与建筑结合方式：置于建筑物屋面（如图 3 所示）。集热器效率性能指标：经国家太阳能热水器质量监督检验中心（北京）检测，选用的集热器在归一化温差为 0.07m2·K/W，基于总面积，进口温度为 68℃时，集热器的效率为 38%。U 形管集热器效率曲线如图 4 所示。
如图 5 所示，主要设备有：
储热水箱：15m3；
蓄冷水箱：8m3；
溴化锂吸收式制冷机组功率：176kW；
生物质锅炉功率：232kW。
4 控制原理
4.1 集热系统控制
集热系统采用温差循环，并具有过热保护及防冻功能。
4.2 空调系统控制
为了达到太阳能热利用的最大化，本系统分为四种工况运行，即制冷工况、制冷加蓄冷工况、蓄冷水箱运行工况及蓄冷工况。
5 系统经济性
本工程实际造价为 139.4 万元，折算到单位空调面积为753 元 /m2。根据夏季实测数据，太阳能空调系统在空调工况下的运行费用为 4.2 元 /m2，费效比为 0.15 元 /kW·h。
6 结语
根据实际测算值，本工程集热系统运行效率高达 50%，溴化锂机组 COP 平均值高达 0.75，太阳能制冷性能系数为0.38，实现了太阳能空调系统高效运行。本系统所采用的制冷机组在 68℃热源温度下即可启动，并选用容易大量获取的生物质燃料作为太阳能的辅助能源，提高了太阳能空调系统的可再生能源应用比例。该工程将继续对本系统采暖工况进行检测，获取更加全面的数据，对太阳能供热空调系统进行更加全面的评价，为更好地促进太阳能在建筑物的应用积累宝贵经验。
参考文献
1 中华人民共和国国家标准GB50495-2009. 太阳能供热采暖工程技术规范.北京：中国建筑工业出版社，2009.
2 中华人民共和国国家标准 GB 50015-2003（2009 年版）.建筑给水排水设计规范.北京：中国计划出版社，2010.
3 中华人民共和国国家标准 GB 50176-93.民用建筑热工设计规范.北京：中国计划出版社，2008.
4 中华人民共和国国家标准 GB/T50801-2013. 可再生能源建筑应用工程评价标准.北京：中国计划出版社，2013.
5 中华人民共和国国家标准GB/T 18708-2002.家用太阳热水.
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7 中华人民共和国国家标准 GB/T 8175-2008.设备及管道绝热设计导则.2008.
8 中华人民共和国行业标准 JGJ 26-2010. 严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准.北京：中国建筑工业出版社，2010.
