太阳能空调制冷技术精要.doc

太阳能空调制冷技术综述 摘要：随着我国能源短缺与环境恶化的日益严重，采暖空调系统作为建筑能耗大户，其环保和节能问题渐渐成为人们关注的焦点。太阳能作为一种可再生的清洁能源，通过一定的能量转换可扩展应用到空调系统上来。本文综合介绍了各种太阳能制冷技术的原理和特点，以及一些当前的研究进展，分析了太阳能制冷技术应用存在的问题。 关键词：太阳能 吸收制冷 吸附制冷 喷射制冷 半导体制冷 引言 资源和环境一直是制约许多国家可持续发展的重要瓶颈，作为一种可再生能源的太阳能，不仅来源较为广泛，并且几乎不会产生污染，因而倍受研究人员的青睐，也是前景比较广阔的研究方向。太阳能制冷空调作为一个极具发展前景的领域，成为当前制冷技术研究中的热点。我国从上世纪70年代就开始了相关研究工作，经过40余年的探索研究，我国的太阳能制冷空调技术取得了长足进步[1]，相关工程化技术也已成熟，国内企业已经开发出一些商品化的太阳能制冷空调设备。在工程应用方面，从1979年开始，国内陆续建成了一些太阳能制冷空调的样板工程[2]。近年来，国家相关政策扶持力度也越来越大。 太阳能制冷具有以下几个优点。首先是节能,据统计,国际上用于民用空调所耗电能约占民用总电耗的50 %。太阳能制冷用于空调,将大大的减少电力消耗,节约能源;其次是环保,根据5蒙特利尔议定书6,目前压缩式制冷机主要使用的CFC类工质因为对大气臭氧层有破坏作用应停止使用(美、欧等已停止生产和使用)[3],现在各国都在研究CFC类工质的替代物质及替代制冷技术。太阳能制冷一般采用非氟氯烃类物质作为制冷剂,臭氧层破坏系数(ODP)和温室效应系数(GWP)均为零[4],适合当前环保要求,同时可以减少燃烧化石能源发电带来的环境污染。 太阳能制冷技术 太阳能制冷，简单的说就是将太阳能转换成热能（或机械能），再利用热能（或机械能）使系统达到并维持所需的低温。 目前的太阳能空调制冷技术从原理上大致可分为两种实现途径：一是太阳能转化为电能，再以电能来驱动压缩式制冷,二是直接利用太阳能集热器收集热量，以热推动制冷。常用的太阳能热驱动空调制冷技术，主要有吸附式、吸收式、除湿空调和喷射式制冷四大类[5]。从目前国内外报道的太阳能制冷技术应用情况来看，太阳能吸收式空调占 60%，除湿空调约占 28%，吸附式空调占 12%。我国的太阳能空调应用示范项目中，太阳能吸收式空调占 45%，除湿空调约占 40%，吸附式空调占 15%[6]。另外利用热点转换原理的太阳能半导体制冷技术由于其成本很高,目前只应用在一些有限的领域。 2.1吸收式制冷 太阳能吸收式制冷的基本原理是利用液体工作介质蒸发时吸收周围热量制冷。其工作流程如图1所示，制冷剂液体在蒸发器蒸发吸热后变成低压蒸汽进入吸收器，被吸收剂强烈吸收，吸收过程中放出的热量被冷却水带走，形成的溶液由泵送入发生器中，被太阳能集热器产生的热源加热后蒸发，产生高压蒸汽，进入冷凝器冷却，而稀溶液降压回流到蒸发器，完成一个循环。 图1 吸收式制冷原理图 2.1.1溴化锂-水与氨-水吸收式制冷 太阳能吸收式制冷的关键是工质对溶液自身所具有的集吸收蒸发功能于一身的特性，通常情况下，根据水系工质对溶液的不同，又将吸收式制冷分为以氨-水为工质对的吸收式制冷与以溴化锂-水为工质对的吸收式制冷 2 种[8]。吸收式制冷之所以可以循环的进行，主要是依靠工质对里 2 种物质相互作用来维持。这 2 种物质的沸点存在一定的差别，高沸点的称之为吸收剂，低沸点的称之为制冷剂[9]。太阳能吸收式制冷的循环方式都是采用单效方式，还可以具体分为单效单级和单效双级[10]。 单效溴化锂吸收式制冷是最简单的太阳能制冷方式，驱动热源可采用 0.03 ～0． 15MPa 的蒸汽或 85 ～ 150℃ 的热水，但几乎所有的太阳能单效溴化锂制冷机组是采用热水驱动[11]，因水在常压下的沸点为 100℃，考虑到安全因素，采用温水为驱动的太阳能吸收式制冷机系统中，水温一般不超过 100℃[12]。氨-水吸收式制冷用氨水溶液作为工质，其中氨用作制冷剂，水用作吸收剂,由于蒸发温度较低，可用于冷藏和工业生产过程，在化学工业中曾被广泛应用。溴化锂吸收式制冷机存在易结晶、腐蚀性强、蒸发温度在0℃以上的缺点,但COP比氨水吸收式要高.而且氨水吸收式制冷工作压力高,具有一定的危险性,且氨有毒[13],要防止泄漏到环境大气中,同时系统还要精馏装置,但可以得到很低的蒸发温度. 2.1.2其他几种吸收式制冷 太阳能混合吸收式制冷循环：基本原理就是降低发生器的压力,从而降低发生器中所需的发生温度.该循环在传统的两级循环上增设了了一附加高压发生器,其发生出的冷剂水蒸汽直接进入冷凝器冷凝,即增加了系统的制冷量,提高制冷系统的制冷系数CCOP[14].太阳能混合吸收式制冷空调