太陽能空調制冷技術最新研究進展

【摘要】在當前社會經濟法發展的推動之下，節能環保技術在當前變得十分重要，而太陽能則是當前一種較為環保的能源之一，基于此，本文分析了在太陽能應用于空調制冷之中的相關技術以及其發展趨勢。

【關鍵詞】太陽能空調；制冷技術；研究

引言

在當前世界能源緊張，各種能源價格飛漲的形勢下，各國都將目光投向了可再生能源，一則這種能源可再生，取之不盡、用之不竭。再則，可再生能源對環境友好，對地球及人類的生存環境的危害幾以忽略不計。在可再生能源中，太陽能無疑是最引人矚目的，在陽能利用領域，太陽能光伏電池、太陽能熱水器等產品在一定范圍已經小有普及，太陽能照明產品、太陽能建筑也在試用推廣當中，太陽能空調技術也有一定的發展。

1、太陽能熱驅動制冷技術及應用

常用的太陽能熱驅動空調制冷技術，主要有吸附式、吸收式、除濕空調和噴射式制冷四大類。從目前國內外報道的太陽能制冷技術應用情況來看，太陽能吸收式空調占60%，除濕空調約占28%，吸附式空調占12%。我國的太陽能空調應用示范項目中，太陽能吸收式空調占45%，除濕空調約占40%，吸附式空調占15%。

1.1、太陽能吸收式制冷技術及應用

用太陽能集熱器收集太陽能來驅動吸收式制冷系統，是我國一些示范工程應用最多的太陽能空調方式。根據制冷工質的不同，太陽能吸收式制冷機主要有氨吸收式（NH3-H20）制冷機和溴化鋰吸收式（LiBr-H20）制冷機。

1.1.1、氨-水吸收式太陽能空調

氨-水吸收式制冷機是以H20作為吸收劑，NH3作為制冷劑，利用熱量作為補償并利用溶液的特性來制冷。氨-水吸收式太陽能空調是利用太陽能轉化為熱能獲得制冷效應的重要技術途徑。氨-水吸收式太陽能空調集熱器采用太陽能真空管和平板集熱器，工質熱源溫度80～160℃，額定空調COP為0.5～0.6，系統規模大于5kW。氨-水吸收式太陽能空調的優點是能夠滿足從冷凍到空調區域的溫度要求。氨吸收式制冷機可以制取0℃以下的低溫，并且制冷工質對不會發生結晶現象，容易實現風冷化。不足的是氨有毒，具有刺激性臭味，要求有精餾裝置，系統復雜，制冷機內部壓力相對較高，容易發生泄漏而造成危險，且需要的熱源溫度較高，制冷系數較低而限制了它的發展。

1.1.2、溴化鋰-水吸收式太陽能空調

溴化鋰吸收式制冷機是以LiBr作為吸收劑，H20作為制冷劑，利用溶液濃度變化來完成制冷循環，它可以夏季制冷、冬季制暖，并且一年四季提供生活熱水。溴化鋰-水吸收式太陽能空調集熱器采用真空管或平板集熱器，工質熱源溫度大于65℃，額定空調COP為0.4，系統規模大于100kW。

1.2、太陽能吸附式制冷技術及應用

利用吸附制冷原理，以太陽能為熱源，采用的工質對通常為活性碳-甲醇、分子篩-水、硅膠-水及氯化鈣-氨等，可利用太陽能集熱器將吸附床加熱后用于脫附制冷劑，通過加熱-脫附-冷凝-吸附-蒸發等幾個環節實現制冷。吸附式制冷機無運動部件，也不需要溶液泵等附件，并且不存在腐蝕現象。吸附式制冷機所需的熱源溫度較低，可采用普通的太陽能熱水系統驅動。因此，對小型太陽能空調系統來說，吸附式制冷系統可能是一個更好的選擇。已經產業化的吸附式空調是硅膠-水吸附式制冷機，這些機組的最大特點是要求驅動熱源溫度低，與集熱器工作溫度匹配好。可依靠普通太陽能集熱器陣列產生的熱水驅動制冷循環。機組采用了回質與回熱循環措施，同時采用了雙蒸發器結構實現了連續制冷量輸出。在額定工況下（對應于85℃的熱水，冷凍水出口溫度10℃），機組制冷功率為8.5kW，熱力COP為0.4。用于太陽能制冷，可利用60～80℃熱水驅動。

1.3、固定床吸附式制冷技術

吸附式制冷是利用固體的吸附劑對制冷劑的吸附作用來制冷的，常用的吸附式制冷有分子篩-水、活性炭-甲醇吸附式制冷。太陽能吸附式制冷系統一般在負壓下工作，在使用一段時間后，制冷性能會變壞，最終會停止工作。為了避免這種現象的發生，有人提出用化學性能穩定的玻璃做吸附床和太陽能集熱器，試驗結果證明是可行的。有人提出了一種新型的太陽能驅動連續型固體吸附的制冷系統，與間歇式太的陽能固體吸附式制冷系統相比，在日照時能夠實現連續性制冷，系統的能量利用率高。為了解決傳統雙床連續吸附制冷系統中制冷劑壓降的問題，劉艷玲等提出了利用硅膠-水作為吸附工質對的新型太陽能制冷系統，研究結果為進一步實驗和改進系統性能提供理論指導。法國CNRS研究所與FrenchCompanyBLM開發了一種以活性碳-甲醇為工質對的太陽能制冰機。Sumathy在總結前人研究的基礎上，提出了許多關于提高太陽能吸附式制冷子系統性能的方法。Anyanwu提出了一種固體吸附式太陽能制冷的熱力學設計的方法，以活性炭-氨水，活性炭-甲醇，沸石-水為工質對。計算的結果表明，沸石-水工質對在空調中的應用最好。當使用傳統的太陽能集熱器時，沸石-水、活性炭-氨水、活性炭-甲醇最大的COP值分別為0.3、0.19和0.16。

2、太陽能制冷的新技術

因為太陽能制冷具備季節綜合性強、節能環保、使用清潔等各種優勢，近段時間國內與國外在太陽能制冷的研究領域有所成就。主要有這么幾點首先能和太陽能集熱裝置溫度位置相符合的熱驅動制冷模式，合理的利用符合太陽能的集熱裝置溫位制冷機組。尤其是容量小的制冷機組這樣可以有效提升。太陽能在制冷過程中的利用率淇次太陽能制冷空調和供熱復合能量的使用單純太陽能制冷系統需要較大面積的集熱器股入成本較大，可以嘗試熱水供應與自然通風強化過后的復合型能力使用，這樣也可以實現全年太陽能的高效利用復合型能量系統被公認為是在和建筑融合規模化、成本低太陽能利用的重要方式最后是一些其他途徑太陽能制冷技術應用，綜上所述，都是當前世界主要使用的太陽能制冷技術在這之外使用太陽能進行噴射制冷、熱聲制冷等等技術也在被廣泛報告可以再特殊條件下使用。需要關注的是太陽能自然通風、夜間輻射的強化技術對于減低環境熱負荷也有著重要作用遇上面所講的太陽能制冷系統結合是新技術發開的有效途徑。

參考文獻

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