热能驱动与电能驱动空调系统技术经济性比较方法.doc

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1、热能驱动与电能驱动空调系统技术经济性比较方法摘要　　针对不同型式的热能驱动和电能驱动空调系统，提出了一种定量的技术经济性比较分析方法，使得热能驱动和电能驱动空调系统可以进行"当量"比较。根据所定义的"基础能源消耗量"、"当量电能性能系数"和"年均空调节电量"、"年均空调费用"，可对热能驱动的吸收式空调系统、除湿冷却型空调系统、电能驱动的蒸汽压缩式空调系统进行对比分析。关键词　热能驱动；电能驱动；空调系统；技术经济性比0引言　　传统空调系统多采用电能驱动的以氯氟烃类作制冷剂的蒸汽压缩式系统。由于制冷剂泄漏对大气臭氧层的破坏问题及夏

2、季空调高峰期造成的电网负荷高峰的问题，热驱动的各种形式的空调，特别是可以利用低温热源驱动的空调系统，例如新型的除湿冷却型空调系统，引起了国内外越来越多研究人员的重视[1,2,3]。但除湿冷却型空调系统采用低温热能驱动，不能与电驱动蒸汽压缩式空调系统的技术经济性能直接定量比较。因此迫切需要一种技术经济性比较方法，能够分别对不同型式的热能驱动空调系统和电能驱动空调系统进行"当量比较"，这将为研究开发太阳能、废热驱动的新型空调系统提供指导。　　J.J.Jurinak[4]等人利用基于"购买燃料"的COP（性能系数，制冷量与系统输入热能

3、或电能之比）和基于"购买热量"的COP，将除湿冷却型空调系统与传统的蒸汽压缩式空调系统进行了性能比较，但该方法示将太阳能/废热提供的热量表现出来，因而无法具体体现太阳能/废热的节能性，同时也无法对太阳能集热的效率和成本加以考虑。本文提出的方法对此作出了修正，因而可以更准确地将太阳能/废热辅助的热能驱动空调系统与传统电能驱动空调系统进行"当量比较"[5]。　　1热能驱动空调系统　　　　热能驱动的空调系统主要有LiBr-H20吸收式空调系统和除湿冷却型空调系统等。这两种系统均主要使用热能驱动，并包含一些电动部件，如液体泵、风机等，与

4、传统的电能驱动空调系统相比，耗电量大大减少且从根本上解决了氯氟烃泄漏问题。其中除湿冷却型空调系统可以使用低温热驱动，特别适合利用太阳能或废热。常见的太阳能/废热驱动除湿冷却型空调系统工作原理如图1所示。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图1　通风型除湿冷却空调系统工作原理图和湿湿图　　　　　　　　　　Fig.1Schematicofventilation-dehumidification5airconditioningsystem　　　　　　　　　　　　　　　　　　anditstemperture-humidit

5、ychart　　　　在这种称为通风型的除湿冷却空调系统中同，环境空气经过除湿器被除湿并产生温升（f→g）,然后气流通过显热换热器和蒸发冷却器温变成空调空气（g→h→i）。而房间回气经蒸发冷却器和显热换热器后被太阳能/废热加热，相对湿度变低（c→d），变为再生气流后通过除湿器对其中的除湿剂进行干燥再生，使除湿剂能够循环使用。再生气流从除湿器出来后变为湿热气体，排向大气（d→e）。　　2不同类型空调系统技术经济性比较方法　　由于吸收式空调系统和除湿冷却型空调系统主要利用热能产生制冷量，电能仅作为辅助能源用于带动风机、水泵等部件；而蒸

6、汽压缩式空调系统则全部使用电能产生所需制冷量，因而必须采用"当量"的比较标准，才能对热能和电能驱动的不同类型空调系统进行准确比较。为此，本文提出"基础能源消耗量"、"当量电能性能系数"两个技术性能参数，对热能驱动空调系统和电能驱动空调系统进行技术性比较。并提出经济性能参数"年均空调节电量"和"年均空调费用"，在对系统进行技术性分析比较的基础上，进一步对不同类型空调系统的经济性进行分析比较。　　　2.1系统的技术性能参数　　2.1.1基础能源消耗量　　热能和电能在热力学上是"品位"不同的能源，所以要比较使用热能和使用电能驱动的空调

7、系统的性能，就应该将热能和电能转化为标准相同的能源形式。本文提出"基础能源消耗量"的指标，用以比较热能驱动空调系统和电能驱动空调系统的性能，它表示要得到空调系统所消耗的热能和电能能量的总和所需要的初级燃料量。根据转换效率不同，燃料可以是标准煤也可以是石油或天然气。为此定义"基础能源消耗量"PE　　　　　　　　　　　　　　式中　Qt,f――空调系统所需输入的全部热量（购买热量与非购买热量之和）　　　　　　　　　Qt,s――空调系统所需输入的非购买热量（太阳能或废热转换成的热量）；　　　　　　　　　Ee――空调所需输入的电能；　　　

8、　　　　　　ηt,f――从燃料转换为热能的转换效率；　　　　　　　　　ηe,f――从燃料转换为电能的转换效率。　　　　空调系统完全使用或辅助使用太阳能或废热驱动，除初始投资外，无需再支出使用费用，这部分供热量将抵消由燃料产生的热量，所以式（1）中空调系统使用的太