Основные публикации по солнечной энергии

Моделирование абсорбционных холодильных установок

Солнечные абсорбционные холодильные установки могут работать по крайней мере в двух возможных режимах. В первом режиме холо­дильная установка работает в расчетных условиях или близких к ним. При этом дефицит энергии постоянно восполняется за счет дополни­тельного источника, если приход солнечной энергии или поступление тепловой энергии от аккумулятора оказывается недостаточным для обеспечения расчетного режима. В этом случае отбираемая от коллек­тора или аккумулятора тепловая энергия идет на поддержание рас­четной температуры жидкости, поступающей на вход генератора (на­пример, 90°С для холодильной установки на водном растворе броми­да лития, реконструированной в 1974 г. для совместной работы с сол­нечной установкой). Энергию, отбираемую при меньшей* температуре, для солнечного охлаждения использовать нельзя. Эти условия соответ­ствуют режиму работы холодильной установки постоянной мощности при постоянном к. п.д. и стабильных условиях теплообмена в испарите­ле работающей холодильной машины. При моделировании таких сис­тем следует учитывать теплоемкость здания и зону нечувствительнос­ти регулятора, работающего в режиме "включено — выключено”.

Во втором режиме абсорбционная холодильная установка работа­ет при мощностях, меньших номинальной, за счет того, что уровень температуры теплоносителя (например, воды) ниже требуемого по рас­четным условиям. В этом случае мощность холодильной установки оп­ределяется в основном температурой горячей жидкости, поступающей в генератор, и температурой охлаждающей жидкости в абсорбере и кон­денсаторе [11].

Для моделирования такого режима работы можно составить пол­ную систему балансовых энергетических уравнений для каждого из элементов холодильной установки. Можно также оценить работу уста­новки, исходя из эмпирических соображений. Такой подход возможен при наличии определенного опыта работы с машиной, позволяющего учесть влияние изменений условий ее эксплуатации (в частности, тем­ператур воды в генераторе и абсорбере-конденсаторе) на эффектив­ность холодильной установки. Иллюстрацией этого подхода является фиг. 13.5.1, на которой показана мощность конструктивно измененной холодильной машины Аркла, работающей на водном растворе бромида лития, в зависимости от температуры горячей воды на входе в генера-

тор при различных температурах охлаждающей воды в абсорбере и кон­денсаторе. Эти зависимости, приведенные в работе [ 13] ,• получены в опытах со стационарными машинами Аркла, в процессе которых изу­чалось влияние введенного конструктивного изменения на снижение уровня заполнения (посредством дополнительного насоса) и на улуч­шение теплопередачи от горячей воды к раствору в генераторе. Резуль­таты измерений, проведенных на этих и других холодильных установ­ках, работающих на водном растворе бромида лития, показывают, что к. п.д. может быть принят постоянным и равным 0,65, а изменение мощ­ности по отношению к номинальной (л) может быть заключено в пре­делах от 0,35 до 1,15. Эмпирическое соотношение для д имеет вид’

Л - 0,03114 7гор_ 3^ - 0,04662 (7'0ХЛ_ вода - 18,3) - 1,56, (13.5.1)

1В соответствии с данными фиг. 13.5.1. - Прим. ред„

Такой подход для получения эмпирических соотношений может оказать, ся весьма полезным при исследовании системы. Конечно, по мере на­копления опыта работы результаты будут уточняться. В разд. 13.7 рассматривается пример, в котором используется такой же подход.

По всей вероятности, работа холодильной установки на растворе бромида лития с недогрузкой имеет ряд существенных преимуществ с точки зрения более эффективного использования солнечной энергии.

В этом случае можно использовать часть энергии, поступающую от коллектора при более низкой температуре, чем необходимо для рабо­ты холодильной установки на полную мощность. Работа холодильной установки с недогрузкой может оказаться очень кстати в тот мо­мент, когда нагрузка на охлаждение снижается и можно удовлетво­рить другие потребности здания в тепловой энергии. За весь сезон охлаждения может понадобиться значительно меньше дополнитель­ной энергии, если холодильная установка работает не в режиме "вклю­чено — выключено” при полной нагрузке, а в непрерывном режиме, но с недогрузкой. Если в системе аккумулирования используется бак горячей воды, то такой аккумулятор может работать в более широком интервале температур ниже точки кипения, что снижает требования к насосному оборудованию в системе коллектор — аккумулятор. Сле­дует отметить, что в системах охлаждения, работающих на обычном топливе, работа с недогрузкой, как правило, не практикуется, посколь­ку это может привести к нарушению требуемого уровня влажности воздуха в помещении. Это соображение может заставить пересмот­реть конструкцию испарителей холодильной установки, работающей в режиме неполной нагрузки, если окажется, что эффективность кол­лектора и системы в целом таковы, что этот режим является наибо­лее подходящим.

Как было отмечено выше, выпускаемые промышленностью абсорб­ционные воздушные кондиционеры предназначены для работы с обыч­ными источниками энергии. Периодический характер поступления солнечной энергии и ограниченный интервал температур теплоноси­теля выдвигают новые конструктивные задачи, которые еще в полной мере не решены при разработке холодильных установок. В настоящее время можно считать, что основными элементами установки являются генератор и испаритель. Можно также полагать, что достижение вы­сокого значения к. п.д. в значительной степени зависит от создания чувствительного теплообменника между генератором и абсорбером.

Все это может иметь важное прикладное значение в таких климати­ческих условиях, где охлаждение зданий более важно, чем их отоп­ление.