太陽(yáng)能空調(diào)節(jié)能的研究

張?chǎng)巍≡S月海

摘 要：文章主要講述通過(guò)利用太陽(yáng)能能源，借助溴化鋰制冷機(jī)將水作為制冷介質(zhì)，就成為新型的太陽(yáng)能空調(diào)。該種制冷設(shè)備由于不存在污染環(huán)境的制冷介質(zhì)，故而根本不存在環(huán)境污染問(wèn)題。同時(shí)太陽(yáng)能空調(diào)由于其在不同的季節(jié)可以采集不同的熱量，因此能夠和季節(jié)達(dá)成同步。

關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能；空調(diào)節(jié)能

一、太陽(yáng)能制冷空調(diào)的方法

人們?yōu)榱顺浞掷酶鞣N自然環(huán)境，研究發(fā)明了各項(xiàng)技術(shù)。光化轉(zhuǎn)換技術(shù)就是直接利用太陽(yáng)能、化學(xué)能之間的轉(zhuǎn)換，達(dá)到人們所需求的兩種功能空調(diào)制冷工作、空調(diào)制熱工作；光電轉(zhuǎn)換技術(shù)就是直接利用太陽(yáng)能、電能之間的轉(zhuǎn)換，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)空調(diào)制冷機(jī)，達(dá)到人們所需求的兩種功能空調(diào)制冷工作、空調(diào)制熱工作；光熱轉(zhuǎn)換就是直接采集熱能資源，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)空調(diào)制冷系統(tǒng)，達(dá)到人們所需求的兩種功能空調(diào)制冷、制熱工作。太陽(yáng)能熱能采集系統(tǒng)、熱量驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)等共同組成了太陽(yáng)能空調(diào)機(jī)組。

二、光熱轉(zhuǎn)換方式太陽(yáng)能制冷空調(diào)

（一）太陽(yáng)能吸收式制冷

吸收式制冷就是通過(guò)溶液介質(zhì)的濃度梯度變化進(jìn)行熱量的吸收放出。太陽(yáng)能吸收制冷劑有以下幾種：從運(yùn)行頻率上分為間歇式（如圖1-1所示）和連續(xù)式（其又可分為直接式和間接式），其次就是無(wú)泵吸收式制冷機(jī)（分為氣泡泵式和雙吸收器式）。

間歇式太陽(yáng)能吸收式制冷機(jī)以氨水為工質(zhì)，其設(shè)備包含了發(fā)生器和吸收器兩部分，當(dāng)具備發(fā)生條件就可以產(chǎn)生一定的結(jié)冰量。

間接連續(xù)式太陽(yáng)能吸收式制冷劑則利用了第三能量，通過(guò)能量的轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)制冷，主要流程是通過(guò)集熱器加熱熱水，進(jìn)而加熱發(fā)生溶液，使其產(chǎn)生蒸發(fā)。經(jīng)研究證明這種方式的制冷量更高。

多級(jí)太陽(yáng)能吸收制冷則進(jìn)一步提高了系統(tǒng)性能指數(shù)，并且減少了體系自身的能量輸入。

溴化鋰吸收式制冷機(jī)的主要制冷劑是溴化鋰，由于其具有較強(qiáng)的腐蝕性，而且溫度在0℃以上就會(huì)蒸發(fā)，容易造成浪費(fèi)。除此之外，它還容易結(jié)晶，容易對(duì)設(shè)備造成一定的損害。但是COP要比氨水的吸收式高，而且相比之下氨水吸收式制冷劑在較高的壓強(qiáng)下才能進(jìn)行運(yùn)作，容易造成爆炸等危險(xiǎn)情況，而且氨有毒，這就要求制冷設(shè)備要精密，保證其安全性，防止氨泄漏到空氣中去，對(duì)環(huán)境以及用戶造成危害；不過(guò)其通過(guò)精餾裝置可以得到較低的蒸發(fā)溫度。

（二）太陽(yáng)能吸附式制冷

太陽(yáng)能吸附式制冷根據(jù)制冷系統(tǒng)的運(yùn)行方式一般可分為連續(xù)式制冷系統(tǒng)和間歇式制冷系統(tǒng)。目前吸附式制冷主要集中在吸附-制冷工質(zhì)對(duì)性能，吸附床的傳熱傳質(zhì)強(qiáng)化，吸附過(guò)程機(jī)理分析等方面的研究。

三、太陽(yáng)能空調(diào)高溫平板吸收空調(diào)制冷系統(tǒng)的工作原理及性能分析

（一）總系統(tǒng)構(gòu)造及工作原理

平板吸收式太陽(yáng)能空調(diào)制冷系統(tǒng)由太陽(yáng)能集熱器、溴化鋰吸收制冷系統(tǒng)、數(shù)臺(tái)循環(huán)泵、蓄熱的水箱、輔助電加熱器、兩個(gè)冷 卻器和連接管路等輔助器件以及控制系統(tǒng)組成。循環(huán)水由循環(huán)泵輸入水箱，高溫平板吸收太陽(yáng)能在水箱加熱循環(huán)水，水的溫度升高，由另一臺(tái)循環(huán)泵輸送到溴化鋰吸 收式制冷裝置的發(fā)生器，將熱量釋放給發(fā)生器，水返回水箱。吸收器的冷卻水由循環(huán)水泵輸送到空氣冷卻器循環(huán)冷卻，冷凝器產(chǎn)生的熱量，由另一臺(tái)循環(huán)水泵輸送到 另一個(gè)空氣冷卻器（大型的可考慮用冷卻塔）。整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)由三個(gè)流通環(huán)路組成，即發(fā)生器流通環(huán)路、制冷水流通環(huán)路和冷卻水流通環(huán)路。各流通環(huán)路流量、溫度都由流量計(jì)與溫度傳感器測(cè)定。輔助電加熱器則是在夜間或集熱器工作不正常時(shí)加熱水以保證制冷效果。

（二）性能分析

太陽(yáng)能集熱器是利用太陽(yáng)能制冷的關(guān)鍵部件，它的集熱性能好壞在很大程度上決定了系統(tǒng)制冷過(guò)程總的COP值。但是，實(shí)用性好的太陽(yáng)能集熱器除了要考慮制冷過(guò)程的COP值，還要考慮工作時(shí)的穩(wěn)定性、安全性、維護(hù)管理難度以及使用壽命等因素。目前，采用高性能的平板集熱器較好解決了與建筑一體化問(wèn)題，最大限度提升建筑的美觀，采用高溫平板技術(shù)也提升了平板集熱器高品質(zhì)的特性。利用隔熱膜等相關(guān)保溫技術(shù)使平板集熱器性能得到極大的發(fā)揮。

四、太陽(yáng)能制冷空調(diào)性能特征及現(xiàn)階段的局限性

太陽(yáng)能具有諸多優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)也存在自身的局限性，因而要進(jìn)一步加強(qiáng)研究開(kāi)發(fā)，努力在推廣應(yīng)用過(guò)程中逐步解決這些問(wèn)題：（1）雖然太陽(yáng)能制冷空調(diào)可以顯著減少常規(guī)能源的消耗，大幅度降低運(yùn)行費(fèi)用，但由于現(xiàn)有太陽(yáng)能集熱器的價(jià)格較高，造成太陽(yáng)能初投資偏高，應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持不懈地降低現(xiàn)有太陽(yáng)能集熱器的成本。（2）雖然太陽(yáng)能制冷空調(diào)可以無(wú)償利用太陽(yáng)能資源，但由于自然條件下的太陽(yáng)能輻照密度不高，使得太陽(yáng)能集熱器采光面積與空調(diào)建筑面積配比受到限制，目前只適用于樓層不多的建筑。加緊研制可產(chǎn)生水蒸氣的中溫太陽(yáng)集熱器，以便與蒸汽型吸收式制冷機(jī)結(jié)合，是解決此矛盾的有力途徑。（3）雖然太陽(yáng)能制冷空調(diào)開(kāi)始進(jìn)入實(shí)用化示范階段，但都是較大型的吸收式制冷機(jī)，用戶不多，開(kāi)發(fā)各種小型的太陽(yáng)能制冷空調(diào)機(jī)，以便與太陽(yáng)能集熱器配套，逐步進(jìn)入千家萬(wàn)戶。

作者簡(jiǎn)介：張?chǎng)危|寧省大連市甘井子區(qū)建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站。