請太陽制冷

冬天我們能利用太陽光取暖，那么夏天能不能利用太陽光降溫呢？隨著家用太陽能空調上市腳步的臨近，利用太陽能制冷這一夢想即將變成現實。一場綠色革命正悄悄開始……

眾所周知，隨著全球氣候變暖，人們將迎來越來越多的酷暑。每到夏天，為了應對可能來襲的滾滾熱浪，越來越多的人在家安裝空調。空調銷售量也以每年4％的速度增長。問題在于，傳統空調器使用的制冷劑引起溫室效應的能力比二氧化碳還要強1 300 倍!除此之外，傳統空調還特別耗電，即便是功率最小的空調設備，每小時至少也得消耗1千瓦時電能。

天方夜譚將成真

炎炎夏日里，利用空調制冷的耗電量幾乎是整個電力系統耗電量的1/3 還多。大家知道，太陽能是目前公認的最清潔能源。利用太陽能來燒水和取暖是很正常的事，但能不能用太陽能制冷呢？ 這看似矛盾，卻絕非天方夜譚。因為這是完全可行的! 太陽能空調不僅能在炎炎夏日送來涼爽，還能在冬天充當供暖爐和熱水器，可謂一舉多得。

雖然目前太陽能空調的構想和模型仍處于試驗階段，已經投入使用的幾個樣機僅供那些500 平方米以上的大樓使用，但家用太陽能空調的制造早已提上議事日程。在不久的將來，我們就能安享涼爽夏日，無需擔心造成溫室效應的加劇了。

太陽能“熱中取涼”

上世紀80 年代，一些能源工程師不約而同地提出了太陽能空調的設想，其物理原理與冰箱基本一致，即：冷氣通過液體的汽化而獲得，因為物質由液態變為氣態要吸收周圍環境中的熱量。太陽能空調也采用這一原理。不同的是，太陽能空調運行所需的能量來自太陽，而不是電，也不需要像冰箱那樣的壓縮機。

首先，研究人員把熱傳感器(涂上黑漆的玻璃管，水從里面通過)安裝在屋頂上，為空調器吸收太陽熱量。空調器使用一種無污染的制冷劑（溴化鋰和水混合成的鹽溶液）。接著，傳感器將鹽溶液加熱到沸騰，水汽化，溴化鋰與水分離。水蒸氣來到冷凝器中，變成液態，而溴化鋰則來到吸收器中，然后利用鹽會吸收水分的特征，在那里再次與水結合，像泵一樣將水蒸氣吸走。問題的關鍵在于要在冷凝器和吸收器中間添加一個蒸發器。吸收器中的溴化鋰會吸收水蒸氣，從而形成低壓。因此液態水變成水蒸氣是從一根溫度約為7℃的單獨水管中吸收了熱量。這樣就達到制冷效果，降低了房間里的溫度。

這一原理看似簡單、安全，但也有缺點——過程中的兩個關鍵步驟(水沸騰后的冷凝以及水和鹽的再度結合)會釋放出大量的熱量，必須用一根使用很不方便的管道將這部分熱量排出室外。該管道直徑很大(要在地面上占據 1平方米)，而且其中濕熱的環境會導致有害細菌的滋生，比如軍團菌。因此，該管道的使用受到嚴格的限制，須定期進行采樣和生物學測試以防止細菌生長。如此嚴格的跟蹤調查對于家庭用戶來說是難以承受的。

目前應用這種原理的設備主要有兩種變體。第一種結構簡單但很占地方，它是用一種固體“吸收劑”(如硅膠)代替鹽溶液；第二種稱為”干燥型”，固體吸收劑被用來吸收熱空氣中的水。這樣空氣和風扇輸出的空氣進行交換后冷卻下來，隨后讓水在其中蒸發，這部分空氣溫度降低，但濕度增加。“干燥型”設備的好處在于省掉了冷卻的管道，但使用這種設備必須嚴密監控細菌的滋生。

5年內投放市場

因此，家用太陽能空調的研究重點在于設法取代那根占地方的散熱管道。如何解決這一難題呢?目前，研究人員是利用一種叫干式冷卻器的設備來代替散熱管道的。在這種干式冷卻器中，來自空調機的水蒸氣經過的是一條封閉管道，只依靠風扇輸送到管道外的空氣進行冷卻。由于水蒸氣和外部空氣沒有接觸，也就不存在有害細菌滋生的危險。目前科學家已經在法國盧瓦爾省的一家養老院里安裝了這種干式冷卻器，以便測試其制冷性能。在兩年內，研究人員將評估風扇的用電量以及顧客對制冷效果的滿意度。如果測試結果令人滿意，那么第一代干式冷卻器的家用空調將在未來5年內上市。

但是，還有一個問題，那就是干式冷卻器在最需要空調的氣候炎熱地區并不適用。原因很簡單，因為水蒸氣的冷卻要靠外部的空氣。當氣溫超過30℃時，空調就不起作用了，不過這個問題目前也有了解決方法。辦法采用的是一種組合設備，即除一臺在氣溫 30℃以下工作的、帶風扇的干冷卻器之外，另外配備一個水蒸氣冷凝管道外殼，殼體內側預先配備了一種“相變”材料。這種材料由固態變為液態時吸收的熱量是液態汽化時所吸收熱量的 5倍。實際上，這種材料白天能吸收進入室內氣體的熱量，夜晚當室外溫度降低時，它又能將熱量釋放掉，重新變回固態，準備進行下一次循環。但目前這些材料的性質還有待確定。研究人員得用石蠟或鹽水，將它們保存在直徑為十幾微米到十幾厘米之間的微囊體中或放入類似泡沫的材料中。確定材料的工作將在2010年前完工，緊接著就投放市場。但就目前研究的進度來看，太陽能空調的技術并不成熟，還不能完全投放市場。

由于首批太陽能空調造價昂貴(功率為 10千瓦的太陽能空調器需 2萬~3萬歐元)，所以只能先配備給公共住宅和別墅。但這種環保空調的支持者希望借助公眾的贊助(如抵稅賬戶)來解決資金問題。他們期望使用太陽能空調能將用電量減至 1/20(因為只有制冷劑泵需用電)。未來，隨著環保意識的深入人心，人們會越來越關注這項技術，陽能空調的造價也將隨之降低。所以，或許5年后，每個人都能借助陽光享受習習的涼風了。