太陽能復(fù)合制冷系統(tǒng)于冷庫的應(yīng)用展望

譚永安 松下冷機(jī)系統(tǒng)（大連）有限公司

常規(guī)的壓縮式制冷循環(huán)為制冷系統(tǒng)基本熱力循環(huán)方式之一，被當(dāng)下的眾多冷庫的制冷設(shè)備廣泛應(yīng)用。吸收式制冷循環(huán)和壓縮式制冷循環(huán)相結(jié)合的太陽能復(fù)合制冷系統(tǒng)作為新興的技術(shù)，可為常規(guī)制冷系統(tǒng)降低大量夏季高峰負(fù)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?yàn)槭褂媚茉炊鴰淼奶寂欧牛^而進(jìn)一步保護(hù)了地球環(huán)境。

一、太陽能用于制冷、供熱技術(shù)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(chǎn)生極大的意義。太陽能復(fù)合制冷系統(tǒng)不僅適宜于面對(duì)四季氣候變化，還保護(hù)了地球其它不可再生資源的開發(fā)，大大減少了企業(yè)資金的投入，為企業(yè)降低運(yùn)營成本。

首先，從環(huán)境氣候變化來看，在炎熱的夏天，大多數(shù)南方地區(qū)因?yàn)槿驓夂虻淖兣募咎鞖庠絹碓窖谉幔瑲鉁刂鹉晟仙亩驗(yàn)樘栞椛渥儚?qiáng)，一方面人類用于空氣調(diào)節(jié)的耗能越大，同時(shí)太陽能空調(diào)系統(tǒng)的制冷能力也會(huì)隨著太陽輻射的加強(qiáng)而變大。另外，在寒冷的冬季，中國北部地區(qū)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(dāng)太陽的輻射越強(qiáng)，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(dāng)中，這是太陽能用于制冷和供熱技術(shù)最典型突出的意義。

二、太陽能復(fù)合制冷系統(tǒng)用于冷庫制冷的熱力循環(huán)方式

從科學(xué)理論方面來說，太陽能復(fù)合制冷系統(tǒng)用于冷庫制冷的熱力循環(huán)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(zhuǎn)化為電能，然后再將電能用于常規(guī)的壓縮式制冷裝置。這一種方式由于目前國內(nèi)太陽能電池的成本較高，而且對(duì)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(yīng)用于生產(chǎn)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(dāng)于第一種來說在國內(nèi)的技術(shù)上相對(duì)比較成熟。且是被利用最為廣泛的一種太陽能能源轉(zhuǎn)化方式。其重要的過程是通過將太陽能直接轉(zhuǎn)換成熱能，再利用其熱能直接驅(qū)動(dòng)制冷系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，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(fù)合于常規(guī)壓縮式制冷系統(tǒng)的熱力循環(huán)中，從而提高冷庫制冷系統(tǒng)的能效比。其原理如下附圖1所示。

圖1 冷庫太陽能復(fù)合制冷系統(tǒng)原理圖

因?yàn)槲帐街评浼夹g(shù)的成熟，太陽能取用方便快捷且安全性高，所以太陽能復(fù)合制冷系統(tǒng)用于冷庫制冷的可行性和經(jīng)濟(jì)性較高。

三、太陽能復(fù)合制冷系統(tǒng)用于冷庫制冷的經(jīng)濟(jì)分析

從20世紀(jì)70年代至今，全球爆發(fā)多次石油危機(jī)、煤礦危機(jī)等其他資源危機(jī)進(jìn)而引發(fā)地區(qū)沖突和戰(zhàn)爭。面對(duì)著不可再生能源的日益緊缺，不僅給企業(yè)帶來前所未有的節(jié)能技術(shù)發(fā)展挑戰(zhàn)，和也給企業(yè)帶來了不盡的經(jīng)營風(fēng)險(xiǎn)和經(jīng)營資金的投入。所以在人們又要?jiǎng)?chuàng)造效益，又要保護(hù)地球生態(tài)環(huán)境的兩難中。太陽能科技的迅猛發(fā)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(fā)展帶來了新的能源獲取渠道。在20世紀(jì)90年代之后，除了傳統(tǒng)的太陽能發(fā)電和熱水制取外，太陽能的利用又進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展階段。大多數(shù)國家開始延伸太陽能產(chǎn)業(yè)，擴(kuò)大了太陽能相關(guān)的行業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用。近年來，國家大力發(fā)展冷鏈物流行業(yè)，而冷鏈物流中冷庫及食品冷加工過程中的制冷系統(tǒng)耗能，占據(jù)整個(gè)冷庫建筑總耗能的40%左右。因此，將太陽能復(fù)合制冷系統(tǒng)高效用于冷庫制冷熱力循環(huán)當(dāng)中，會(huì)大大提高冷庫經(jīng)營方的經(jīng)濟(jì)收益。

以常規(guī)的氟利昂單級(jí)壓縮制冷系統(tǒng)為例，低溫系統(tǒng)液體過冷度每降低5-10度可帶來系統(tǒng)約3%的節(jié)能率，中溫系統(tǒng)更是高達(dá)12%左右。華南理工大學(xué)相關(guān)學(xué)者使用廣州地區(qū)冷庫進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測算，低溫系統(tǒng)節(jié)能率實(shí)測為4%左右。以一個(gè)萬噸低溫冷庫為例，采用這一技術(shù)措施，年節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用約11.5萬元左右，投資回報(bào)周期約6年左右，而我國大部分冷庫的設(shè)計(jì)壽命都在30年以上，投資可期。

太陽能的光熱轉(zhuǎn)化，不同于太陽能的光電轉(zhuǎn)化，在這種轉(zhuǎn)換模式中減少了電池的使用，轉(zhuǎn)化率更高，技術(shù)更加可靠，大大提高了其應(yīng)用推廣的經(jīng)濟(jì)性。在如今交通便利，衣食富裕的年代，人們?cè)谧⒅厣钯|(zhì)量的同時(shí)也更加注重環(huán)境的健康質(zhì)量和可持續(xù)發(fā)展，新能源技術(shù)和新能源應(yīng)用成為減少二氧化碳的排放重要措施。

四、結(jié)語

至2020年年末，我國冷庫總?cè)萘恳殉?300萬噸，并且近幾年來一直維持年均15%的增長率，冷庫制冷系統(tǒng)的耗能已不容忽視。在維持行業(yè)原有變頻、熱回收、冷熱綜合利用等技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，如何利用新能源將是一大新的熱點(diǎn)話題和技術(shù)舉措。高效將太陽能復(fù)合制冷系統(tǒng)用于冷庫制冷的熱力循環(huán)當(dāng)中，并且結(jié)合現(xiàn)有制冷系統(tǒng)的冷凝熱回收，將會(huì)大大降低舊有冷庫制冷系統(tǒng)的能耗。在保護(hù)我們共享的環(huán)境同時(shí)有大大減少不可再生資源的開采，讓太陽能這一優(yōu)質(zhì)資源最大化的被應(yīng)用在制冷系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換中，將會(huì)是盡早實(shí)現(xiàn)“碳中和”，“碳達(dá)峰”不可或缺的助力。