槽式聚光集热系统特性及 在太阳能制冷中的应用 云南师范大学 李 明 2005 年 7 月

1. 槽式聚光集热系统特性及在太阳能制冷中的应用云南师范大学李　明2005年7月槽式聚光集热系统特性及在太阳能制冷中的应用云南师范大学李　明2005年7月

2. 一、 引 言

3. 太阳能中高温利用 • 太阳能中高温利用中，常需要采用聚光反射装置来提高单位面积内太阳辐射能量的辐射密度。目前常用三种： • 槽式抛物聚光反射镜面装置，这种装置聚光反射比在8~80之间， 可采用单轴机构跟踪太阳能光线，工作温度在260~4000C，最大卡诺循环效率可达56%； • 带中央接收器的塔式镜面反射装置，这种装置聚光反射比在600~1000之间， 采用双轴跟踪太阳反射光线，工作温度在500~800 0C之间，最大卡诺循环效率可达73%； • 球柱面状的碟式聚光反射装置，这种装置聚光反射比在800~8000之间，采用双轴跟踪太阳反射光线，工作温度在500~12000C之间，最大卡诺循环效率可达80%。

4. Central Receiver Systems Solar 2, 10MWe -California

6. Parabolic Troughs SEGS plants 354MWe in California since 1980

7. Using standard steam turbines

8. Paraboloidal dishes Schlaich Bergeman and Partner, 10kWe Dish Stirling systems in Spain

9. www.solarheatpower.de/ Compact Linear Fresnel Array (CLFR)

10. 122m 62m Building 5MWth segment

11. Dish in China

12. In China, Dish system that built on a top of abuilding, set up stirling engine on it. Also the 10 KW system that will be established in Xinjiang is under design.

13. 太阳能制冷驱动源问题 • 在太阳能制冷中，对吸附制冷而言，若能稳定吸附剂的温度在1000C~1200C（活性炭—甲醇工质对）、1500C~1800C（分子筛—水），太阳能吸附制冷系统将有较高的效率。 • 对吸收式制冷而言，若能将吸收剂的温度达到1500C，则可采用双效制冷，使系统制冷效率提高至60~80%左右。 • 因而，采用槽式抛物聚光集热器，可有效解决太阳能制冷行业内吸附剂、吸收剂对集热温度的要求。

14. 二、槽式聚光集热装置

15. 槽式聚光集热装置

16. 槽式聚光集热装置制造 • 用玻璃直接粘贴在 • 　　　　　　　　　　　　　　　　金属背板上,太阳光线 • 　　　　　　　　　　　　　　　　反射率达92%, 聚光强度 • 25至40倍．

17. 槽式聚光装置加热真空管

18. 槽式聚光集热加热水实验

19. 太阳能槽式聚光装置在真空管中加热水的性能实测图太阳能槽式聚光装置在真空管中加热水的性能实测图

20. 太阳能槽式聚光装置在真空管中加热水的性能数据太阳能槽式聚光装置在真空管中加热水的性能数据

21. 太阳能槽式聚光装置在真空管2型中加热氮气实测图太阳能槽式聚光装置在真空管2型中加热氮气实测图

22. 太阳能槽式聚光装置在真空管2型中加热氮气数据表太阳能槽式聚光装置在真空管2型中加热氮气数据表

23. 三、 数学模型

24. 吸收器的能量平衡方程 吸收体的热损失系数 吸收器得到的有用能为 吸收体流体的出口温度 聚光式太阳能加热装置的效率

25. 模型与实验验证后，误差在8%以内，可用来分析装置特性槽式聚光集热器加热真空管性流体性能随太阳辐射强度的变化模型与实验验证后，误差在8%以内，可用来分析装置特性槽式聚光集热器加热真空管性流体性能随太阳辐射强度的变化

26. 槽式聚光集热器加热真空管流体性能随聚光面积的变化槽式聚光集热器加热真空管流体性能随聚光面积的变化

27. 太阳能槽式聚光吸收器在制冷中的应用 “The first commercial-scale Solargenix Power Roof, a roof-integrated solar cooling and heating system, began operation in Raleigh, North Carolina in late July 2002. This system is designed to provide 176kW (50ton) of solar-driven space cooling using a unique nonimaging concentrating collector” See ASMEPowerRoof.pdf for a paper on performance.

28. 聚光集热器特性 • “Under solar peak conditions and when the modules are clean, the solar system delivers about 3.0 million Btu/h (850 kW) of heat to the energy storage tank at an efficiency of about 60% of the solar energy incident on the solar collectors. On a sunny day, the solar system delivers 45,000 gallons of hot water to the institution displacing approximately 4,000 kWh of electricity. • The solar system has been running routinely since the beginning of 1999.  Each year the solar system delivers about 1.1 million kWh of hot water net of electric power consumption. Peak electric demand at FCI has been reduced by over 200 kW compared to before the solar system was installed.” • Performance measurements by Sandia labs are quoted:

29. adsorption chiller GBU NAK, rated chilling capacity 70 kW

30. 上海生态建筑示范

31. 上海生态建筑示范

32. 上海生态建筑示范

33. 上海生态建筑示范

34. 吸附制冷中应用 • 采用槽式聚光装置，则为吸附制冷的应用提供了新渠道。 • 采用适当面积的槽式聚光吸收装置，能使出口流体的温度在太阳辐射条件下长时处于900C左右。 • 保证吸附集热器内的吸附剂能被中温流体有效加热，可拓宽太阳能吸附制冷在工程中的应用。 • 从经济性方面考虑，由于聚光装置需要对太阳能进行跟踪，装置构建费会所提高，因而小型的吸附制冷系统不宜采用。 • 假定采用有效聚光装置的面积为10m2, 由表4计算可知，流体的出口温度能达96.90C，有效能为6.438KW。若将此温度的流体引入管壳式的吸附集热器中进行换热，并假定管壳式换热器的效率为0.8左右，采用活性炭-甲醇工质对。在典型太阳辐射强度下（日太阳辐射能量在17-22MJ/m2之间，辐射时间按每天8-10小时计算），则经24h一个循环后，聚光式吸附制冷装置的制冷量及效率见表5。

35. 采用聚光集热器对吸附制冷装置加热性能特性

36. 云南师范大学自行研究的槽式聚光集热装置

37. 研制的太阳能吸附式冰箱 • 5-7 kg ice/day per square meter collector

39. 太阳能制冰机产生冰

40. Figure 1. The long trough CHAPS prototype (left), and the Bruce Hall CHAPS system under construction (right).

41. Pictures of CHAPS

42. Trough mirrors

43. Double troughs (concentrating rate 50)

44. Solar BBQ with Trough

45. Application of troughsit will be got widely application in solar refrigeration

46. 结 束 语 • 常规太阳能利用中许多方面能与太阳能聚光利用方面相结合，如在太阳能吸附制冷系统方面，不但能改善系统性能，还能有效地解决目前太阳能利用的一些难点问题。结合聚光系统性能的进一步改善及控制系统方面的完善，聚光式太阳能系统将在太阳能聚光光伏发电、热力发电、化学能量贮存、太阳能制冷系统等方面得到有效地应用与发展。

47. 谢谢各位专家、同行 欢迎提出宝贵意见