附东南大学能源与环境学院新能源

附：东南大学能源与环境学院新能源、节能与环保成果简介新型太阳能溶液除湿蒸发冷却空调系统――国家自然科学基金研究项目的产业化开发（多项国家发明专利授权）一、系统简介太阳能溶液除湿蒸发冷却空调技术是一种新型的、太阳能驱动的制冷技术方法，其基本原理是利用溶液除湿剂将湿空气进行除湿干燥，然后进入蒸发冷却器将空气等焓加湿，实现将空气与制冷工质-水的显热转化为湿空气潜热，达到降温要求。利用此基本原理可以构建不同用途模式的循环系统实现舒适度好的辐射供冷系统、空气品质高的热湿独立处理系统、蒸发冷冻技术等。该空调系统具有节能和环保的双重优势：节能性体现在两个方面：其一，利用太阳能驱动制冷系统，节省大量的高峰用电期空调耗电；其二，由于溶液除湿蒸发冷却技术可发展一种除湿潜能蓄能技术，该技术具有蓄能密度大（为冰蓄冷蓄能密度的3倍多）、常温保存等优点，利用该蓄能技术一方面可以弥补太阳能的不连续性和不稳定性能源特性，为解决利用太阳能的瓶颈问题提供一有力途径，是系统方案更具可行性，另外，可以利用此蓄能技术实现电网的峰谷负荷转移，保障电网负荷的稳定性。环保性体现在溶液除湿蒸发冷却空调技术没有使用传统的CFCs制冷工质，不会造成现有制冷工质引起的臭氧层破坏和温室效应问题。另外，该空调技术实现无露点控制，可以使得空调过程在干工况下进行，避免了湿工况滋生细菌的恶劣环境，同时还没有露点控制过程中再热量引起的冷热抵消问题。二、系统基本原理图和相关技术性能蒸发冷却器换热器除湿器潜能蓄能装置QdQe1234给水657891013`冷却水19空调房间回风新风排风绝热加湿器10除湿器再生器26357111214151617192021冷却水`1848外界环境空气排至室外系统基本原理图如上，分别是不同应用模式的流程循环图。经理论与实验研究表明，利用LiCl溶液作为液体除湿剂的除湿蒸发冷却系统，可以利用55℃－75℃的热源驱动，热力性能系数COP可达0.7左右；冷水机组提供5℃－12℃冷冻水，单位空气流量制冷量10kW.三、已有研究成果1．专利已经获得专利：高效节能环保型溶液蓄能空调，专利号：ZL00112534.6（发明专利）太阳能蓄能型冷水机组装置及其蒸发冷冻制冷方法，专利号：ZL200510095385.5联系人：张小松，教授、博士生导师.Tel：[phone].Fax：[phone].E-mail：[e-mail]通讯地址：南京市四牌楼2号东南大学动力工程系，邮编210096太阳能空气预处理溶液集热再生装置，专利号：ZL200710020630.5另外，已有多件相关国家发明专利被正式受理并公开。2、该项目已经通过中华人民共和国教育部的科技成果鉴定。太阳能光伏/光热一体化热泵热水系统1、背景资料近年来太阳能光伏发电系统得到了前所未有的迅猛发展，但还难以在商用、民用建筑中广泛应用，其主要障碍是光伏电池的转化效率较低和成本偏高。由于只有一定光谱范围内的太阳能可以产生光电效应，实际投射到光伏电池板上的太阳能只有6～15％左右转化为电能输出，而剩下的85％以上都转化为热能排放到环境中。而且光伏电池工作温度每降低1℃，光电转换效率平均可提高0.4％～0.5％。因此，如果将太阳能电池组件与太阳能集热器结合为一体，使用循环流体直接将光伏电池组件上产生的热量移走，并有效地利用到建筑物供暖、空调、供热水等热需求中，则既能提高光伏电池的转化效率，又可以提供生活中需要的大量低品位的热能，避免使用电或燃料燃烧来获取热量，减少排放；同时，太阳能光伏板与集热板的一体化能够减少占地面积，降低系统相对成本，对于面积有限的建筑安装具有重要实际意义。这方面产品开发目前还不成熟，但美国能源部（DOE）、国际能源机构（IEA）、荷兰能源研究中心（ECN）以及一些企业正在加快工程示范。2、太阳能光伏/光热一体化热泵热水系统原理与设计将太阳能光伏/集热系统与热泵技术有机结合，将太阳能光伏电池板直接作为热泵的蒸发器，制冷剂通过太阳能光伏/集热板时吸收太阳能和空气中热量而蒸发，设置在光伏/集热板表面的光伏电池在制冷剂相变冷却方式下高效率地输出电能，通过蓄电池和逆变控制器等供建筑用电；蒸发后的低温低压的气态制冷剂经过压缩机压缩成为高温高压的气体，然后进入套管冷凝器释放冷凝热给循环水，最后再经膨胀阀节流降压后回到集热/蒸发器，如此形成一个热泵循环，实现热源温度提升。获取的热源（35～50℃热水）可为建筑全年提供生活热水和冬季低温热水通过设置在地板盘管进行辐射采暖；获取50～70℃热水可用来驱动吸收式制冷、溶液除湿蒸发冷却等制冷空调方式。3、系统特点与性能优势有效提高了太阳能综合利用效率，大幅度节约整体成本，而且充分满足了建筑用电和生活热水、供暖等需求，具有巨大的市场潜力和广阔的应用前景。主要性能优势如下：1)光电转换效率高：制冷剂直接在光伏/集热板中蒸发的相变冷却方式有效降低了光伏电池的工作温度，提高了光电转换效率，与同等面积的单独光伏组件相比，电量产出可提高15％左右；2)光热高效利用：光伏电池无法吸收的太阳辐射能被制冷剂吸收，通过热泵循环提升3291014冷水进热水出78电器负载56~~1-光伏/集热蒸发板2-压缩机3-套管冷凝器4-膨胀阀5，6-电磁阀7-逆变控制器8-蓄电池9-水泵10-储水箱图1太阳能光伏/光热一体化热泵系统图到较高品位热能，供50～70℃热水（生活热水、驱动制冷设备用）的全年平均能效比达到4.0以上，供30℃热水（地板辐射采暖用）的能效比达到5.0以上，实现了太阳能光电/光热的高效综合利用。3)系统成本低、安装面积小：太阳能光伏组件、集热组件、热泵蒸发器集为一体的结构设计，相比同等热、电产出的分离式光伏与集热组合系统，成本降低40％以上，减少太阳能板面积，易于建筑结合。本成果为国家863计划资助项目：2007AA05Z434新型多功能热泵热水装置――国家发明专利，多功能热泵型空调热水器，专利号：ZL03131988.2背景资料近年来，很多的研究者注意到热泵在提供家用热水方面有非常明显的优势，热泵热水装置有很大的发展，特别是在美国、澳大利亚和日本等，蒸汽压缩式热泵热水装置已经占有了一定的热水器的市场。在美国,热泵热水器自1988年问世以来发展很快,目前已占据了热水器很大的市场份额。表1主要热水器经济性比较热水器名称初投资(元)耗能（KJ/升）每升热水运行费用(元)全年运行费用(元)热泵热水器1700560.0079474电热水器1300186.60.026451587煤气热水器8502100.01411846液化气热水器8502100.022911374由以上的比较可见蒸汽压缩式热泵供应洗浴热水无论从节能效果还是节省费用方面都有明显的优势，因此热泵热水装置在国外，特别是在日本，美国有着广泛的应用。国内现在也有厂家在推广同类的产品。太阳能热泵热水器这种形式的热水器主要的特点是将蒸发器与太阳能集热器合为一体，能够更加有效的利用太阳辐射的能量，制冷剂在太阳能集热器中吸收太阳辐射能，蒸发后进入制冷压缩机升温升压后进入水箱中冷凝，水箱中的水吸收制冷剂的冷凝若升温，得到低温的洗浴用的热水。3．多功能热泵热水器由于热泵热水器的高的能源利用效率，提出了太阳能，热泵热水器合为一体的装置，其原理图如下图所示，该装置既可以实现与太阳能热水器合为一体，可以最大限度的利用太阳能，在夏季可以利用太阳能生产热水，冬季由于利用太阳能，节约热泵的耗电量，热泵承担了将热水从较低温度提高到较高温度的作用，既有效的利用太阳能提升热水温度的能量，相对于普通热泵热水器又使得热泵的耗能较低。节流装置进水出水蒸发器压缩机冷凝器水箱太阳能集热器水泵水泵新型排风能量回收新风换气机（二型）――国家发明专利，节能型新风换气机，专利号：ZL03112815.71.背景介绍随着社会经济的发展和生活水平的提高,人们不简单满足空调能调节室内的温度和湿度改善工作或生活的环境,室内空气品质越来越受到人们的重视。军团菌曾经引起人们对集中空调系统的恐惧,而密封性越来越好的大厦中的上班族和居住者也越来越意识到室内空气恶劣带给身体健康的负面影响,因此集中空调系统的新风量的要求也越来越高,为此设计者不得不牺牲机组的投资和运行费用来改善室内空气的品质。在建筑物的空调负荷中，新风负荷占相当大的比例。在国外，新风负荷一般占建筑空调总负荷的20～30%。同时从室内排出的空气中大量的热(冷)量排放到大气中,不仅给城市空气造成热污染,同时也浪费了大量的能源.因此从排风中回收能量已经是空调业内人士的共识,在国外集中空调系统能量回收设备已经成为法定必须的设备。2．全铝制板翅式换热器与凝结水间接蒸发冷却2．1全铝制板翅式换热器全铝制板翅式换热器结构紧凑,传热效果好,现在可以用0.1mm甚至更薄的翅片加工用于民用空调领域的全铝制板翅式换热器。作者所在的东南大学一直致力于用于民用制冷和空调领域的全铝制板翅式换热器的研究,设计和制造了全铝制板翅式空气-空气换热器。2．2凝结水间接蒸发冷却利用蒸发冷却的原理使得排风在换热器中温度能不断的降低，将新风冷却到露点一下，此时新风在换热器中的焓降增加。凝结水出现，而凝结水本身可能污染室内的天花板，因此我们将凝结水引入到排风中，此时凝结水在排风中不断的蒸发，吸收排风的显热，排风的温度不断的降低，从而排风能更好的冷却新风，将新风冷却到更低的温度，新风中出现结露，这样新风中的凝结水蒸发冷却间接的冷却新风。3试验研究和结果（省略）4实物照片本装置可以是商用型（如上图），也可以是家电型（如下图）。三相流态化烟气脱硫脱硝除尘技术一、成果简介化石燃料（煤、石油和天然气等）和固体废弃物燃烧产生的烟气中含有粉尘颗粒、SOx、NOx等对环境有害成分，需要净化后才能排放到大气环境中。本技术即是针对上述问题而开发的。如图，该技术系统由预除尘器、增湿降温器、吸收塔、除沫器、化浆池、沉降池和浆液循环子系统等组成。其工艺流程为：向锅炉尾部烟气喷入雾化水滴或吸收剂浆液使烟气降温，同时烟气中粉尘颗粒长大并部分分离，然后烟气由吸收塔内的布气室进入有石灰石浆液的鼓泡管中，在鼓泡管内形成流态化泡沫层，在此区域内实现脱硫脱硝和精除尘。脱硫脱硝除尘后的烟气通过高效低阻惯性分离器除去泡沫和水分后经引风机由烟囱排出。反应塔下部通入空气使脱硫反应产物ＣａＳＯ３完全氧化成稳定的ＣａＳＯ４。反应塔和配浆池内设有搅拌器。石灰与水在化浆池内调成均匀的浆液后由浆液泵送至液面附近。浆液中加有脱硫脱硝添加剂。从反应塔下部排出的浆液经沉降池沉降后，清液送入化浆池循环使用，废渣可作水泥掺和料、筑路材料和建材。该技术已通过江苏省环境厅组织的专家鉴定，整体技术国内领先，关键技术国际领先。该技术现已取得国家实用新型专利和国家发明专利。二、技术指标脱硫效率95%，脱硝效率55％，除尘效率95％，重金属脱除效率90％，二恶英去除效率90％，系统压降180mmH2O柱。三、应用范围该技术可广泛用于各种类型中小型工业锅炉（电力、化工、冶金等行业）、垃圾焚烧炉及其它固体废弃物焚烧炉尾气净化，经放大改进后，可用于大型燃煤电站烟气处理。采用上述技术，能显著减少SO2和酸雨污染造成的经济损失，同时其对人类健康和生态环境的危害也会减轻。用户将免支排污费。因而，三相流态化烟气脱硫技术不仅具有显著的经济效益，其社会效益也十分巨大。该技术还可同时去除烟气中氮氧化物、氯化氢、重金属和二恶英等有害成份秸秆循环流化床锅炉一种新型的中温中压秸秆循环流化床锅炉，用于大规模处理棉秆和树枝。其技术路线如下：燃料（柴油或天然气）和来自一次风机的燃烧风在启动燃烧室燃烧后产生高温烟气，进入水冷风室，再通过水冷布风板进入炉膛，以加热床料。秸秆燃料从加料口加入。空气分一次风和二次风送入炉膛，一次风经空气预热器加热后经过水冷风室和水冷布风板进入流化床燃烧室；二次风经空气预热器加热后，从前后墙沿炉膛高度分三层进入炉内，三层二次风口呈交错布置，高速喷入炉内，补充燃烧所需空气，并加强炉内混合。烟气和夹带的物料在炉膛上部出