太阳能利用技术课程论文

HUNAN UNIVERSITY

太阳能利用技术课程论文

太阳能制冷

姓名：叶祎201301050111

专业班级：能源与动力工程1301

所在学院：机械与运载工程学院

指导老师：陈敬炜

1 引言

太阳能是新能源和可再生能源的一种，具有普遍、无害、长久等优点，被认为是人类未来最理想的替代能源之一。但太阳能同时也有分散、随机、间歇等缺点，故需要研究各种技术以及配备各种收集和储能设备来达到对太阳能的利用。

简单来说，太阳能制冷是将收集的太阳能转换为热能或机械能，再利用这部分热能或机械能作为外界的补偿，使系统达到并维持所需的低温。其最大的优点是有很好的季节适应性——夏季气温越高，越需要制冷，同时太阳辐射条件也越好，太阳能制冷系统的制冷量也越大。除此之外，太阳能制冷还具有污染小，工作噪声小以及一机多用等优点。

2 原理、特点及发展趋势

根据不同的能量转换方式，现有的太阳能制冷主要有太阳能光电转换，再以电制冷，以及光热转换，以热制冷这两种方式。其中光电转换的制冷方法因为成本较高而多用于研究，光热转换的制冷方法则因其廉价的优势而被广泛应用。

以热制冷的太阳能制冷系统又可分为一下几类：

1）太阳能吸收式制冷系统

原理和特点：

吸收式制冷是目前为止应用最多的太阳能空调方式，其工作原理是利用溶液浓度的变化来获取冷量，即制冷剂在一定压力下蒸发吸热，再利用吸收剂吸收制冷剂蒸汽。常用的吸收剂-制冷剂的组合有两种，溴化锂-水和水-氨，其中溴化锂吸收式制冷技术相对成熟，但系统成本稍高，故主要用于大型空调设备。

主要组成为太阳能集热器、吸收式制冷剂、空调箱、锅炉、储水箱和自动控制系统等。

发展趋势：

吸收式制冷起源于1932年，但受制于成本高、商业价值而发展缓慢；1992年因世界性能源危机而收到发达国家重视，发展至今。

目前的吸收式制冷需采用聚光式集热器，影响推广，故研究将重点放在降低所需热源温度上。

2）太阳能吸附式制冷系统

原理和特点：

吸附式制冷系统与吸收式不同之处在于吸附式制冷系统的太阳能集热器和吸附器合二为一，即将太阳能系统与制冷剂合二为一，其结构较吸收式制冷系统而言更为简单。

其工作原理是利用物质的物态变化来达到制冷，有加热脱附-冷凝-吸附-蒸发

等几个环节。吸附剂-制冷剂组合选择较多，例如：硅胶-水、沸石-水，活性炭-甲醇等。

主要组成为太阳能吸附集热器、冷凝器、蒸发储液器、风机盘管、冷媒水泵等。

发展趋势：

吸附剂-制冷剂中活性炭-甲醇应用最广，但甲醇的毒性影响使用，因此对未来对吸附剂-制冷剂的研究将进一步深入。同时，吸附床的传热传质特性对吸附式制冷系统也有很大影响，因此也是未来研究的主要方向。

3）太阳能除湿式制冷系统

太阳能除湿式制冷的工作原理是利用干燥剂（除湿剂）来吸附空气中的水蒸气以一种开放循环的吸附式制冷。按工作介质可分为固体除湿系统和液体除湿系统；按制冷循环可分为开始循环系统和闭式循环系统。其中开式除湿系统多用于空调，闭式除湿系统多用于制冷（制冰）。

主要组成为太阳能集热器，转轮除湿器、转轮换热器、蒸发冷却器、再生器等。

发展趋势：

太阳能除湿式系统研究时间较短，国内外目前多为理论研究，今后的研究重点将放在实验研究和工程设计上。

4）太阳能蒸汽压缩式制冷系统

原理和特点：

蒸汽压缩式制冷的工作原理与传统制冷方式相同，即通过制冷剂压缩、蒸发吸热、节流膨胀和冷凝放热来达到制冷目的。常用制冷剂有氨、氟利昂以及氟利昂的混合物等。

主要组成部分为太阳能集热器、蒸汽轮机和蒸汽压缩式制冷机。

发展趋势：

因含氟制冷剂会造成臭氧层破坏和温室效应，因此研究重点在寻找高效无氟制冷剂上。

5）太阳能蒸汽喷射式制冷系统

原理和特点：

蒸汽喷射制冷与前四种制冷不同之处在于，前四种均是消耗热能作为补偿来实现制冷，而蒸汽喷射制冷则是消耗机械能作为补偿来实现制冷。其工作原理是利用制冷剂吸热汽化后增压喷射，进入冷凝器放热凝结，最后部分冷凝液进入蒸发器吸收热量汽化来制冷。

主要组成部分为蒸汽喷射器、蒸发器、冷凝器。

发展趋势：

喷射式制冷系统简单但制冷系数较低，因此未来研究重点将放在提高制冷系数上。

3 结语

随着温室效应的增强，地球表面的温度正在逐年上升，年平均气温也有明显升高。随之而来的是人们对夏季空调的要求越来越强烈，住宅和公共建筑的空调在建筑耗能中所占的比重越来越大。利用太阳能来达到制冷目的即符合当前的需求现状，又可以减少对电能的消耗从而减少发电所来带的环境污染问题，因此太阳能制冷具有很好的发展潜力和应用前景。

参考文献

[1]王默晗.浅谈太阳能制冷技术的发展及应用.2007.1

[2]代彦军.太阳能空调制冷技术最新研究进展.2008.12

[3]胡志峰.浅谈吸附制冷技术及在空调领域应用的前景分析.2006.1

[4]赵强、朱冬生、吴治将.太阳能制冷技术研究进展

[5]罗运俊、何梓年、王长贵.太阳能利用技术.化学工业出版社.2005-1-1