随着社会经济的可持续发展，能源危机和环境污染问题日益凸显，用以替代传统化石能源的太阳能、生物质能等低品位能源的开发利用具有重要的意义。太阳能、生物质能作为可再生的环保能源，具有无污染或低污染性、可再生等特点，被认为是现阶段人们可期待的能源。中国大部分地区的太阳能和生物质能资源非常丰富，以太阳能和生物质能作为吸附式制冷系统的供热能源，对于改善缺电少能边远山区的能源资源利用和减少环境污染等具有重要意义。太阳能与生物质能联合驱动的吸附制冷系统，是一种将太阳能与生物质能匹配组合、作为吸附式制冷系统驱动热源的能源利用系统。目前国内外已对太阳能、生物质能等可再生能源作为吸附制冷系统的驱动热源进行了深层的研究，并在诸多制冷空调领域中得到应用。但对太阳能和生物质能联合驱动吸附制冷系统的适配性技术研究、应用报道较少。
本文针对生物质能作为辅助能源用于太阳能吸附制冷系统供冷的适配性，以已搭建的太阳能与生物质能联合驱动吸附式制冷试验台为研究对象，试验研究了双热源联合运行供能耦合的可能性。采用MATLAB 软件动态模拟了双热源串、并联运行工况，并借助非线性最小二乘法对数据进行处理、分析。结果表明：串联运行时，按照模式2 工况循环流动，可较好地实现系统热量的传递；并联运行时，通过对太阳能与生物质能联合供能的适配性研究，结合系统末端供冷需求和经济运行模式分析，得出太阳能与生物质能联合供能的最佳回水流量分配比值范围为0．5～0．6，提出适宜于双热源联合供能3 种经济运行模式。研究结果可为改善制冷系统性能的稳定性、实现太阳能与生物质能的有效结合提供参考。
1 试验方案
1.1 系统组成
生物质能辅助太阳能驱动吸附制冷系统由热源热水循环、吸附工质循环、冷却水循环和制冷剂（载冷剂）循环等4个循环回路组成，其系统控制流程图如图1 所示。联合驱动热源采用太阳能集热器（Spa 系列TRX-408 型，吸热面积为20 块×2.78 m^2。）和河南农业大学研制的生物质热水锅炉热负荷 35 kW，热水压力 0.1 MPa，热水温度为20～95℃，热效率为73.13%。），试验中采用长度为300mm的打捆玉米秸秆为燃料（取自河南农业大学科技试验园区）其密度为130 kg/m^3、基净发热量值为15 658 kJ/kg；设置铜-康铜T 型热电偶测量系统内水温变化，通过ZYW72型温控仪进行数据采集、存储及处理；采用JKC-DMR-5 型太阳辐射测量仪检测太阳光辐射通量；通过AMF 型热水流量计采集系统内水流量数据。
1.2 试验方案
试验日期气象参数：2015 年6 月3 日06:00～18:00，晴天少云，日照充足，最高气温31.4 ℃，最低气温15.9 ℃，日平均温度24.6 ℃。依据太阳能与生物质能联合驱动的吸附制冷系统设计方案，启动相应生物质能辅助运行模式。测试过程中，采用预先设置各温度测点（测点处作密封、保温处理，适时测试信号输入温控仪采集系统。）的铜-康铜T 型热电偶测量系统内供、回水管路及蓄热水箱内水温；选用JKCDMR-5 型太阳辐射测量仪（测量范围0～10 kW/m^2，分辨率为0.01 kW/m^2，标准精度±5%）适时检测、记录室外太阳光
辐射通量；采用AMF 型热水流量计（测量范围0～15 m/s，精度±0.5%）监测系统供、回水管路水流量。所有试验工况中，数据测试均在整个系统运行稳定下进行。室外辐射强度及水流量值用以采集系统记录及后续的计算数据分析。
1.2.1 串联运行工况
运行模式1：开启阀门B、C、F，闭合阀门A、D、E。系统内循环回水→太阳能集热器（加热）→生物质热水锅炉加热→蓄热水箱；
运行模式2：开启阀门A、E、D、F，闭合阀门B、C。系统内循环回水→太阳能集热器（加热）→蓄热水箱→生物质热水锅炉（加热）→太阳能集热器（加热）→蓄热水箱。
1.2.2 并联运行工况
开启阀门A、C、D、F，闭合阀门B、E，系统内循环回水分别经太阳能集热器和生物质热水锅炉加热（通过管路阀门的开度、调节适宜回水流量的分配值）后流入蓄热水箱。
2 生物质能辅助太阳能并联工况供能动态仿真分析
生物质能辅助太阳能并联工况供能运行时，根据分流比例R 的不同进行动态仿真，并利用非线性最小二乘法对数据进行处理、分析。模拟结果如下图所示。
根据图a 所示，随着分流比R 值（0.2～0.7）的增大，蓄热水箱进口平均水温逐渐增加，但增加幅度（2%～0.5%）依次减少。原因为分流比R 值增大有利于增强锅炉内部换热，提升热效率。流经太阳能支路的进水因受到太阳日照升温的极限限制变化不大，导致蓄热水箱热根据下图曲线，通过对太阳能与生物质能联合供能的适配性研究，结合系统末端供冷需求和经济运行模式分析，提出适宜于双热源联合供能的最佳分流比。研究结果表明：1）分流比R 值为0.5，适合太阳能供能的运行模式；2）分流比R 值为0.55，采用以生物质能辅助太阳能联合供能的运行模式；3）分流比R 值为0.6，适合生物质能供能的运行模式。
图2 不同分流比锅炉、集热器和蓄热水箱出口平均水温变化
3 结论
1）以已搭建的太阳能与生物质能联合驱动吸附制冷试验台为研究对象，研究了双热源联合运行供能的适配性。
2）采用MATLAB 软件动态模拟了太阳能与生物质能串、并联运行工况，分析了生物质能作为辅助能源用于太阳能吸附制冷系统供冷的可行性。串联运行时，应按照模式2 工况循环流动；并联运行时，得出最佳回水流量分配比值范围为0.5～0.6，提出适宜于双热源联合供能3 种经济运行模式。水温升较小、热效率降低。由上图b可知，随着分流比R值（0.2～0.7）的增大，锅炉出口平均水温逐渐增加，但增加幅度（1.2%～2.5%）依次增加。因为随着分流比R 值增大，锅炉回水增加、单位体积的换热效率逐渐升高，以至于锅炉出水温度增加幅度增大。根据上图c所示，随着分流比R 值（0.2～0.7）的增大，太阳能集热器出口平均温度在不断增加，增幅（0.5%～2.2%）越来越大。随着分流比R值增大，锅炉的热效率呈下降趋势、出口水温低，而流经太阳能支路进水的换热强度增大、单位体积的换热效率逐渐升高，其出口水温升高的增幅变大。由上图d可知，随着分流比R 值（0.2～0.7）的增大，由于受蓄热水箱进口水温的影响，出口平均水温不断增加，增幅（1.6%～2.1%）较为平缓。