太阳能是一种可再生能源,有着清洁、价格低廉和范围广泛的优点。海水源热泵将海水作为冷热源,仅通过少量的电能输入达到为建筑供热或制冷的目的,有利于对资源的高效利用以及可持续发展。对于我国常规能源缺乏的诸多偏远海岛,太阳能和海水资源的利用对缓解紧张的能源局势及减轻常规能源消耗,促进建筑节能起到极其重要的作用。独立光伏海水源空调系统综合了太阳能光伏发电、能源自持型空调及海水源热泵三项技术,不依赖电网、燃煤、燃油、天然气等常规能源,可以实现能量的自给自足。在白天光照充足的情况下,海水源空调系统运行所需的电能全部直接来源于光伏发电,而将盈余发电量直接蓄存或驱动制冰机组制冰蓄存来满足白天光照不足及夜间无光照时建筑的冷负荷需求。因此本文提出了系统的两种蓄能方式——蓄电和蓄冰,介绍了两种形式系统的组成部分,分析了两种系统的工作原理和流程。分别建立了海水源空调机组、光伏发与蓄电装置及冰蓄冷装置的数学模型,以500kW冷负荷模块为基准,在设定工况下得到了两种系统制冷机组、空调末端及光伏发与蓄电装置等关键设备之间的规模优化匹配关系,分析了两种系统的运行性能,并以典型日为例分别阐述了蓄电式和蓄冰式海水源空调系统的全天运行控制策略。对两种不同蓄能方式的独立光伏海水源空调系统从系统能效比、太阳能光伏板面积、设备占地面积和系统经济性四个方面进行了对比分析,结果表明在系统能效比上,蓄电式空调系统EER值为3.41,高于蓄冰式系统的1.14;在太阳能光伏板面积上,蓄冰式空调系统约为蓄电式系统的1.24倍;在设备的占地面积上,蓄冰式空调系统占地面积约为蓄电式系统的7.8倍;而在系统经济性方面,蓄冰式空调系统所需投资比蓄电式系统节省约22.4%。因此在系统能效比、太阳能光伏板面积、设备占地面积三个方面,独立光伏蓄电式海水源空调系统均要优于独立光伏蓄冰式海水源空调系统;而在系统经济性方面,则是蓄冰式海水源空调系统具有明显的优势。本文的研究结论可作为该地区建筑空调设计建设的理论参考。
