a“制冷与空调”创新设计团队情况。
说明：1．必须由设计团队成员本人按要求填写；
b．设计作品情况。
说明：1．必须由设计团队成员本人填写；
2．本表必须附有设计说明书以及相应原理结构图或外观图等相关图表（**）,也可附鉴定证书和应用证书；
c．参赛作品打印处（作品说明<，可附相关支撑材料）
太阳能与风能联合驱动制冷系统的设计。
1.工程问题的提出：
随着当今世界能源的消耗，环境不断恶化，如何节能和寻求新的清洁能源，与环境和谐相处已经倍受世人关注。众所周知，空调制冷行业消耗的能源在总的能源消耗中占比较大的比重。因此如何降低空调制冷能耗，以及寻求更为清洁的能源，显得尤为重要。
目前利用的最多，应用前景最好的清洁能源莫过于太阳能，风能次之。如何使其在空调制冷行业大力推广，对于目前大力提倡节能减排的形势下显得尤为重要。我国西北地区，尤其是新疆地区，太阳能和风能资源都非常丰富，如果能设计出一种制冷系统能在西北地区广泛利用太阳能和风能，对于节能减排是莫大的好处。
2.系统方案设计。
2.1制冷系统的结构。
目前的利用太阳能的水-溴化锂吸收式制冷仅能满足白天制冷的要求，而沸石吸收式制冷系统却能满足夜间的制冷系统，将两者联合起来，即可克服两者制冷间歇性的缺点，实现制冷的连续性。
制冷系统结构框图如图1所示。
2.2制冷系统的工作原理。
2.2.1水-溴化锂的制冷过程。
该系统采用的水--溴化锂吸收式制冷同一般的利用热能(或电加热)的水--溴化锂吸收式制冷方式大同小异。根本的区别在于本系统以太阳能集热器产生热量以加热发生器中的溶液。太阳能集热器的作用相当于锅炉。
如图2所示，该制冷系统工作过程是：由太阳能集热器产生的高温加热发生器中的水--溴化锂混合溶液。溶液中的水产生高温高压蒸汽进入冷凝器，在冷凝器中放出热量并被冷凝成高压液态水。
在发生器中蒸发了制冷蒸汽后的混合液体，只剩下沸点较高的液态吸收剂，经减压后又回到吸收器继续循环。高压液态水进入蒸发器蒸发吸热，冷却由空调房间来的载冷剂从而达到制冷的目的。蒸发器中产生的低压蒸汽进入吸收器被由发生器来的浓溴化锂溶液吸收得到稀溶液。
所产生的稀溶液经溶液泵加压送入发生器中进行再次循环。因此，利用太阳能水—溴化锂制冷基本能满足白天的空调制冷要求。
2.2.2沸石吸附式的制冷过程。
太阳能沸石吸附式制冷利用了沸石对水的特殊的吸附性，即沸石对水的吸附量主要同温度有关。
如图3所示，沸石密封在一个密封盒中。白天，受到太阳的照射，沸石被加热，在大约40℃时，水蒸气开始从沸石上脱附。当系统内压力上升到与40℃对应的饱和压力时，蒸汽便开始液化，热量由换热器(白天换热器作用相当于冷凝器)排向环境，液化出来的水流入储水箱。
如图4所示，夜间，沸石通过辐射和对流向环境大气散热，被冷却到接近环境温度，具有了吸收水蒸气的能力，甚至在低压下也能迅速吸收水蒸汽，因而使储水箱中的水不断汽化，吸收由空调房间来的载冷剂的热量，载冷剂送入房间，实现制冷。这个过程中换热器作用相当于蒸发器。如果水蒸气分压能维持在611pa以下，蒸发器中的水将在0℃下蒸发，并使它本身结冰。
吸足了水蒸气的沸石，为白天的脱附循环创造了条件，而蒸发器中的冰在第二天慢慢地溶化，可以提供了连续地制冷和恒定的室温。
3.系统各个设备选型。
3.1冷凝器。
本制冷系统主要用于西北多风干燥的地区，所以采用蒸发式冷凝器，如图5所示。
冷凝器采用风力驱动，驱动装置如图6所示，利用风力机将风能转化成机械能，然后通过传动变速机构驱动风机运行(不必产生电能)。此外，还安装备用电机驱动风机，在无风或风速低时也能使风机正常工作。
更可观的系统就是研制一个自动无级变速装置，风速小时，变速比自动减小，风速大时，变速比自动增大，这样就能保证风能制冷系统风速低时能制冷，风速大时可产生更多冷量。
3.2蒸发器。
采用卧式壳管式蒸发器，载冷剂在换热管内流动，制冷剂在换热管外蒸发，带走热量，实现制冷。
优点：机构简单，体积紧凑，金属消耗少，造价低，传热性能好。
4.经济性分析。
该系统设计的制冷量设为3500w，每年太阳能为6000mj/㎡，太阳能集热器采热面积选为10㎡，水箱容积选500l，风机选用0.18~0.25kw，水泵0.
5kw。查阅相关设备**，列表如下：
每年耗电费：638.75元。
n年之后总投资=10000+638.75n（元）。
而家庭用的美的kfr-35gw/bp2dnly-m(3)型号空调，**3000元，功率1100w，制冷量同为3500w，每年耗电费1405.25元，n年之后为3000+1405.25n（元）。
将我们的系统跟制冷量同样为3500w的美的kfr-35gw/bp2dnly-m(3)型号空调相比较，作图如下：
由以上图表可以看出，该系统在9~10年内就能**成本。
5. 结论。
本制冷设计方案主要针对西北部干燥多风、日照时间长的地区。采用风能和太阳能的联合驱动制冷，充分利用了当地的可再生能源，减少化石能源的使用。该系统具有以下优势：
1) 结合水—溴化锂吸收式制冷和沸石吸附式制冷的优点实现白天和晚上的制冷。
2) 结合西北部地区环境情况充分利用风力与太阳能，减少电能的消耗，更好的实现制冷的效果。
3) 与现有的制冷系统相比，具有少耗电、运动部件少、噪声小、无污染、安全可靠、对大气臭氧层无破坏作用等一系列优点。
4) 还可利用吸附剂吸附吸附质时所放出的吸附热，提供家庭用热水和冬季采暖用热源。
综上所述，太阳能和风能的充分利用减少了电能的使用，在减少污染的同时提高了系统的经济性，在可预见的将来，该系统具有十分光明的市场应用前景。
制冷与空调创新方案设计。
—太阳能与风能联合驱动制冷系统的设计。
刘冬薇。秦英才。
潘青贵。
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