太阳能空调制冷技术的研究分析 供热通风与空调工程技术专业.docx

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1、太阳能空调制冷技术的研究分析供热通风与空调工程技术专业摘要太阳能空调制冷技术一般有两种，第一种是利用光伏技术产生电力，再用电力推动传统压缩式制冷机制冷；第二种是进行光-热转换，用热作为能源制冷。第一种方法比较常规，但以目前市场上电池的价格计算，利用光伏技术的造价为光-热转换的3-4倍，因此国内外的太阳能空调系统通常以第二种为主。本文总结了太阳能的利用和几种不同太阳能空调制冷技术，并且分析了太阳能空调制冷技术的发展前景，认为在提高太阳能产业规模和加大对太阳能空调制冷技术的研发投入后，太阳能空调制冷技术将会拥有更广阔的发展空间！关键词太阳能制冷技术发展前景研发投入AbstractSo1arairc

2、onditioningandrefrigerationtechno1ogyingenera1,therearetwomethods,thefirstistheuseofphotovo1taictechno1ogytogeneratee1ectricity,andthenthepowertopromotethetraditiona1compressionchi11errefrigeration;thesecondis1ight-heatconversion,andheatasanenergysourceforcoo1ing.Thefirstmethodismoreconventiona1,but

3、thecurrentmarketpriceofthebatteryca1cu1atedusingthecostofphotovo1taictechno1ogyforthe1ight-heatconversionof3-4times,soso1arair-conditioningsystemisusua11ythesecondmainoverseas.Thisartic1esummarizestheuseofso1arenergyandsevera1differentso1arairconditioningandrefrigerationtechno1ogy,andana1yzesthedeve

4、1opmentprospectsofso1arairconditioningandrefrigerationtechno1ogiesthatincreaseinthesizeoftheso1arindustryandso1arairconditioningandrefrigerationtechno1ogytoincreaseR&Dinvestment,so1arairconditioningandrefrigerationtechno1ogyItwi11haveabroaderspacefordeve1opment!KeywordsSo1arRefrigerationtechno1ogyPr

5、ospectsR&Dinvestment1引言O2太阳能12.1太阳能的含义和优势32.2太阳能的主要利用方式22. 3太阳能在空调制冷领域的应用23几种新型太阳能制冷技术53. 1太阳能吸收式制冷技术53.2 太阳能吸附式制冷技术63.3 太阳能喷射式制冷技术74太阳能空调制冷技术优势与应用前景104. 1太阳能空调制冷技术优势分析104. 2太阳能空调制冷技术应用前景分析95阳能空调制冷技术发展趋势125. 1产业化125.2 研发新的技术105.3 建筑物的热-电-冷联供系统10结论11致谢13参考文献14太阳能是独一无二的清洁能源，它取之不尽用之不竭，是地球万物的能量来源。大力发展太阳

6、能驱动制冷装置，可减轻对传统能源的依赖。另一方面，采用新能源也能减轻传统人工合成冷媒对地球温室效应的加剧和对大气臭氧层的破坏，节能环保一举两得！目前市场上空调制冷装置的动力来源基本以传统能源为主，而且所采用的工质往往是高代价的氟利昂等。随着空调制冷设备的普及，这些设备的节能与环保问题也更是受到社会的关注与重视。所以在制冷空调领域，加大对新能源的研究投入，加强新能源在制冷空调设备的应用意义重大。在新能源领域中，太阳能的普遍性与可利用性更是受到全球研究者的青睐。因此大力发展太阳能空调制冷设备刻不容缓。太阳能空调制冷技术起步于上个世纪七十年代后期，起步阶段多数是小型的吸收式制冷试验样机。后来沙特阿拉

7、伯建设了平板集热器的太阳能空调，采用溟化锂制冷机进行制冷，并公开了其性能。上个世纪九十年代，中国科学院广州能源研究所研制的低温热水型两级吸收式制冷机，热源温度只需60C以上，特别适合于太阳能的利用。目前国内不少空调厂家也开始生产太阳能空调了，比如说珠海格力生产小型太阳能空调，天加空调以及福州能源研究所等生产的大型太阳能空调都具有比较成熟的经验。2.1 太阳能的含义和优势1 .1.1太阳能的含义我们人类需要的能源大部分都直接或间接地来自太阳。太阳能也被称为“太阳辐射”，主要是指太阳以能量的形式向太空发射的电磁辐射。太阳会在高温核聚变反应时释放出大量的辐射，其中只有二十亿分之一的能量到达地球，但却

8、给地球提供了大量的光和热。此外我们熟悉的风能，水能也都由太阳能转换得到。2 .1.2太阳能的优势太阳能是一种天然洁净的能源。太阳能是清洁能源，在开发利用中过程，不会对生态环境产生危害，不可能输出污水，残渣废气等污染物。而且太阳能无害无毒，开发利用太阳能不会对人对物造成伤害，在倡导低碳生活的今天，这几点是极其宝贵的。太阳能能是现今世界上可以开发的最大能源。在已经探明的情况下，全球可以开采的煤炭资源总量是16000亿吨，这些煤炭预计还可以开采200年。截止2013年,煤炭在中国的能源结构中占主导地位，占比接近70%。此外全球可采开采的化石能源总量也就只相当于34000亿吨原煤！但是太阳能资源十分巨

9、大，每年由于太阳辐射地球表面而创造的能量就相当于1300000亿吨原煤！太阳能是相当普遍的，利用方便。无论在平地、高原、海洋，无论亚洲、非洲I、欧洲，乃至南北两极，太阳能无处不在！太阳能可以直接开发利用，不要担心运输和开采费用。在偏远农村、孤岛和山地高原中，能源利用最大问题就是运输问题,如石油，天然气煤炭都需要大型工程运输。相比较而言，太阳能显然具有明显优势太阳能还具有最重要的长久性。太阳能几乎是用之不竭的，我们所生活的地球的生命大概还有几十亿年，而根据太阳产生的核能速率推测，太阳能还能存在上百亿年。从这个意义上讲，可以说太阳能是肯定用不完的。所以，大力发展太阳能是实现可持续发展的必然选择。2

10、2太阳能的主要利用方式太阳能的主要利用方式一般分为：光热利用，光电利用还有光生物利用。光热利用：它是把太阳辐射热能收集起来，物质再相互作用转化为热能。现在市场上有以下几种太阳能收集器:平板型集热器，聚焦集热器和真空管集热器。目前我们所熟知的太阳能热水器、太阳房、太阳能空调、太阳能海水淡化等都是利用这个原理。光电利用：目前太阳能研究的最主要方向就是太阳能发电。太阳能发电一般有两种方法，第一种是光-热-电转换。一般是先把光能转化为热能，再把热能转化为电能。这个方案成本较高，效率较低；还有一种是光-电转换。基本原理是利用光伏特效应将太阳辐射能直接转换为电能。目前使用的光电太阳能产品有光伏路灯、光伏电

11、站、航天器供能设备等。光生物利用：即光合作用，利用植物的光合作用而实现将太阳能转换成为生物能的过程。目前主要应用于大棚蔬菜、油料作物和巨型海藻。2. 3太阳能在空调制冷领域的应用如图1所示，这是太阳能在暖通制冷中的技术应用路线。分析图1可知，太阳能在暖通制冷领域中应用的技术环节主要为2个方面:其一，直接利用太阳能,通过设备吸收的太阳能直接转化为热能，并将此热能用于暖通制冷，这个环节并不需要中间转化为其他形式能量；其二，先将太阳能置换为电能，随后依靠生成的电去驱动其他装置进行制冷或供热，该部分多应用于太阳能的储备。利用太阳能制冷或者制热过程中，可以根据不同的需要调节温度区域，以适应用户的需求。太

12、阳能收集和转换多是通过集热装置实现，现阶段市场使用较多的集热装置其种类有3种，其分别为聚焦式、真空管以及平板式；3种类型集热器按照集热功能而言是逐渐降低的，所能集热的温度也是依次减小的。通过太阳能集热器收集转化的热能，经过相应的调节转化之后能够用于供暖，也能经过多种制冷效用之后用于制冷。这种就是太阳能热驱动空调的优势所在，其不仅能够有效地利用太阳能进行制冷与供暖，还能够与现阶段使用较多的采暖和太阳能热水系统相互补充。二者有效结合可以在利用太阳能过程中降低对季节性太阳能不足带来的影响，均衡匹配太阳能资源，实现对太阳能的充分利用。在建筑结构中安装太阳能集热器,整个建筑就能够按照用户需求来调节温度，

13、并能够享受全年的热水供应,其功能和作用是十分有利的。通过规模化使用太阳能,也能够降低日常冷暖成本。主动被动采暖：鳏水2(C15C空调吸收式制冷门太阳能集热器吸附式制冷VC光伏发电药物冷藏OtC图1太阳能在空调制冷领域的应用示意图3几种新型太阳能制冷技术3.1太阳能吸收式制冷技术3.1.1 太阳能吸收式制冷技术概述它的工作原理为运用制冷剂蒸发吸热，再通过吸收剂吸收所产生的冷量，并将制冷蒸汽传输到工作地点。其实质为溶液浓度变化的吸热过程，但这一过程中必须控制好反应室压力。其系统工作路线布置如图2,蒸发装置中的蒸汽压力较低，进入吸收装置之后会与其中的吸收剂反应，混合成浓度较高的液体混合物；而整个过程

14、中产生的热量则由冷却水进行吸收。其后，再由泵将浓溶液抽送到发生器之中，到达发生器的溶液受热变为高压蒸汽,进入到冷凝器之中形成稀溶液,再减压流回吸收器；同时集热板需要将收集的太阳能传送到发生器中。从能量角度分析，整个装置主要是通过吸收器和发生器将热能转化为需要的冷量。因其工作原理主要运用液体浓度的变化，系统的特点与制冷液特性有很大的关系。这种制冷技术的关键在于选取适当的制冷液，常用的制冷剂材料有4种，即水、乙醇、氟里昂以及氨。图2太阳能吸收式制冷系统示意图3.1.2 太阳能吸收式制冷技术研究分析较其他种类制冷技术而言，吸收式制冷技术是最古老的，其最早形成于上个世纪三十年代，但由于此项技术应用成本

15、过高、工作效率低下，因此在实际应用中受到限制。以后很长一段时间内，吸收式制冷技术作用都被忽视，虽然期间学者对于此项技术有所研究，但研究成果并不显著。直到1992年，由于当时的能源危机，一些发达国家开始将关注重点放在此项技术之上，并随着先进科技的运用与原有技术的改善，吸收式制冷技术得到了长足的发展，在实际应用中也较为广泛。这种技术的热能来源主要为太阳能，因此，吸收式制冷技术的反应温度是比较低的，虽然运用集热器等装置来提升发生温度，但这提升额度是十分有限的。吸收式制冷技术在工作循环之中运用的是单效方式，此模式下设有单级与双级2类方式。到现在为止，太阳能制冷机类型有很多，应用较多的为热水型单级吸收式

16、澳化锂。这种类型制冷机在获得足够的太阳能，并形成较高的发生温度，且系统冷却水达到工作要求的情况下，能够发挥较好的制冷效果。但如其中由一项环节受到影响，其工作效率必将大大折扣。因此，为确保此类制冷机的工作效率，实际运用中需要采取特殊装置提升发生温度，这就在较大程度上增加了此类制冷机的生产成本，降低了其普及性。除此之外，此类制冷机还存在一问题缺陷即机器能够利用的温差较小，仅仅为6到8摄氏度。为克服这一弊端，以W.B.Ma为代表的诸多学者对这一领域进行了深入的研究，在原有单级吸收式制冷机基础上,提出了双级溟化锂一水吸收式制冷机;其改善了原有单级制冷机存在的不足,具体优势可概括为2个方面:首先,两级吸收式制冷机并不需要太高的热源温度，在一个较低的温度区间（75-85