太陽能復合制冷系統于冷庫的應用展望

譚永安 松下冷機系統（大連）有限公司

常規的壓縮式制冷循環為制冷系統基本熱力循環方式之一，被當下的眾多冷庫的制冷設備廣泛應用。吸收式制冷循環和壓縮式制冷循環相結合的太陽能復合制冷系統作為新興的技術，可為常規制冷系統降低大量夏季高峰負荷耗能，不僅大大減少了不可再生資源的開采和使用，也大大減少因為使用能源而帶來的碳排放，繼而進一步保護了地球環境。

一、太陽能用于制冷、供熱技術的意義

充分利用太陽能這一自然資源，能給人們的生活帶來巨大的便捷，產生極大的意義。太陽能復合制冷系統不僅適宜于面對四季氣候變化，還保護了地球其它不可再生資源的開發，大大減少了企業資金的投入，為企業降低運營成本。

首先，從環境氣候變化來看，在炎熱的夏天，大多數南方地區因為全球氣候的變暖，夏季天氣越來越炎熱，氣溫逐年上升。從而因為太陽輻射變強，一方面人類用于空氣調節的耗能越大，同時太陽能空調系統的制冷能力也會隨著太陽輻射的加強而變大。另外，在寒冷的冬季，中國北部地區冬天溫度甚至低至零下30℃左右。太陽能熱水器正好也利用太陽的輻射熱為人們提供生活熱水，當太陽的輻射越強，熱水器的供熱效率越高。因此太陽能在炎熱的夏天和寒冷的冬天都將被很好的利用于人們的生活需要當中，這是太陽能用于制冷和供熱技術最典型突出的意義。

二、太陽能復合制冷系統用于冷庫制冷的熱力循環方式

從科學理論方面來說，太陽能復合制冷系統用于冷庫制冷的熱力循環方式主要可以分為兩種形式，一種是光電制冷，另一種是光熱制冷。第一種光電制冷，主要是通過太陽能蓄電電池，利用電池將太陽能轉化為電能，然后再將電能用于常規的壓縮式制冷裝置。這一種方式由于目前國內太陽能電池的成本較高，而且對于相同的功率而言，光電制冷的成本是光熱制冷成本的一倍甚至更多。所以第一種方式目前不能普遍的應用于生產生活，也不被人作為太陽制冷的最佳首選方式。

第二種是光熱制冷，這一種方式相當于第一種來說在國內的技術上相對比較成熟。且是被利用最為廣泛的一種太陽能能源轉化方式。其重要的過程是通過將太陽能直接轉換成熱能，再利用其熱能直接驅動制冷系統的運轉，常見的有太陽能吸收式、吸附式和噴射式三種方式。本文主要探討的是將太陽能吸收式制冷復合于常規壓縮式制冷系統的熱力循環中，從而提高冷庫制冷系統的能效比。其原理如下附圖1所示。

圖1 冷庫太陽能復合制冷系統原理圖

因為吸收式制冷技術的成熟，太陽能取用方便快捷且安全性高，所以太陽能復合制冷系統用于冷庫制冷的可行性和經濟性較高。

三、太陽能復合制冷系統用于冷庫制冷的經濟分析

從20世紀70年代至今，全球爆發多次石油危機、煤礦危機等其他資源危機進而引發地區沖突和戰爭。面對著不可再生能源的日益緊缺，不僅給企業帶來前所未有的節能技術發展挑戰，和也給企業帶來了不盡的經營風險和經營資金的投入。所以在人們又要創造效益，又要保護地球生態環境的兩難中。太陽能科技的迅猛發展博取了眾多國家的眼球，爭相支持減少不可再生資源的消耗和大力利用太陽能資源，太陽能給人類發展帶來了新的能源獲取渠道。在20世紀90年代之后，除了傳統的太陽能發電和熱水制取外，太陽能的利用又進入一個新的發展階段。大多數國家開始延伸太陽能產業，擴大了太陽能相關的行業領域應用。近年來，國家大力發展冷鏈物流行業，而冷鏈物流中冷庫及食品冷加工過程中的制冷系統耗能，占據整個冷庫建筑總耗能的40%左右。因此，將太陽能復合制冷系統高效用于冷庫制冷熱力循環當中，會大大提高冷庫經營方的經濟收益。

以常規的氟利昂單級壓縮制冷系統為例，低溫系統液體過冷度每降低5-10度可帶來系統約3%的節能率，中溫系統更是高達12%左右。華南理工大學相關學者使用廣州地區冷庫進行實驗測算，低溫系統節能率實測為4%左右。以一個萬噸低溫冷庫為例，采用這一技術措施，年節約運行費用約11.5萬元左右，投資回報周期約6年左右，而我國大部分冷庫的設計壽命都在30年以上，投資可期。

太陽能的光熱轉化，不同于太陽能的光電轉化，在這種轉換模式中減少了電池的使用，轉化率更高，技術更加可靠，大大提高了其應用推廣的經濟性。在如今交通便利，衣食富裕的年代，人們在注重生活質量的同時也更加注重環境的健康質量和可持續發展，新能源技術和新能源應用成為減少二氧化碳的排放重要措施。

四、結語

至2020年年末，我國冷庫總容量已超6300萬噸，并且近幾年來一直維持年均15%的增長率，冷庫制冷系統的耗能已不容忽視。在維持行業原有變頻、熱回收、冷熱綜合利用等技術發展的同時，如何利用新能源將是一大新的熱點話題和技術舉措。高效將太陽能復合制冷系統用于冷庫制冷的熱力循環當中，并且結合現有制冷系統的冷凝熱回收，將會大大降低舊有冷庫制冷系統的能耗。在保護我們共享的環境同時有大大減少不可再生資源的開采，讓太陽能這一優質資源最大化的被應用在制冷系統的能量轉換中，將會是盡早實現“碳中和”，“碳達峰”不可或缺的助力。