太阳能制冷技术

太阳能制冷技术

摘要：随着我国国民经济的迅速发展和人民生活的逐步提高，在夏季人们对空调的要求越来越强烈，安装空调已经成为我国大部分地区的一股消费热潮，但我们家中空调是个大的能耗电器，每年消耗很多的电量。在全国用能量不断增加的同时，温室气体的排放量也正在快速增长，我国目前已经成为世界上温室气体排放第二大国。因此在空调这方面我们一直在进行着太阳能制冷技术的研究，以此节约能源、减少温室气体的排放量。

关键词：太阳能制冷技术吸收式吸附式喷射式

Abstract: With the rapid development of China's national economy and the gradual improvement of the people's living standards, people demand for summer air conditioning, installation of air conditioning has become a consumer boom in most regions of our country, but our home air conditioning is a big energy consumption of electric equipment, consumes a lot of electricity. In the national energy increased at the same time, the rapid growth of the emissions of greenhouse gases are, at present has become the second largest country in greenhouse gas emissions in the world. So the air conditioning that we have been carrying on the solar refrigeration technology research, in order to save energy and reduce greenhouse gas emissions.

Keywords: solar adsorption refrigeration technology absorption jet

前言

太阳能是一种取之不经用之不竭的清洁、可再生绿色能源，合理利用太阳能可以有效缓解能源紧张的问题。我们熟悉的有太阳能发电、太阳灶、太阳能热水器，特别是太阳能热水器，经年来发展很快，但这种利用太阳能的方式与大自然的规律并不完全一致。当太阳辐射强、气温高的时候，人们更需要的是空调降温而不是热水。如果可以用太阳能制冷，就可以既给人们带来舒适，又节约了能源。我们利用太阳能制冷可以节省大量的电，目前我国主要还是以火力发电，这样就减少了二氧化碳的排放量。综上所述，利用太阳能制冷是太阳能应用的一个重要方面，是一个极具发展前景的领域，也是当今制冷界技术研究的热点之一。

1.太阳能制冷系统的分类

所谓太阳能制冷，就是利用太阳集热器为吸收式制冷机提供其发生器所需要的热媒水。从理论上讲，太阳能制冷可以通过太阳能光电转换制冷和太阳能光热转换制冷两种途径来实现。

太阳能光电转换制冷，首先是通过太阳能电池将太阳能转换成电能，再利用电能驱动常规的压缩式制冷机。在目前太阳能电池成本较高的情况下，对于相同的制冷功率，太阳能光电转换制冷系统的成本要比太阳能光热转换制冷系统的成本要高出许多倍，目前尚难推广应用。

太阳能光热转换制冷，首先是将太阳能转换成热能（或机械能），再利用热能（或机械能）作为外界的补偿，使系统达到并维持所需的低温。

本文主要介绍了光—热转换中的三种主要方式：太阳能吸收式、吸附式和喷射式制冷技术，以及太阳能制冷技术在生产生活中的应用。

2.太阳能吸收式制冷

太阳能吸收式制冷系统采用平板型或热管型真空管集热器来收集太阳能，用来驱动吸收式制冷机，制冷是利用两种沸点相差较大物质所组成的二元溶液作为工质来进行的。其中沸点低的物质为制冷剂，沸点高的物质为吸收剂。吸收式制冷就是利用溶液的浓度随温度和压力变化而变化，将制冷剂与溶液分离，通过制冷剂的蒸发而制冷，又通过溶液实现对制冷剂的吸收。目前常用的两种吸收式制冷机一种是氨吸收式制冷机，其工质对为氨-水溶液，氨为制冷剂，水为吸收剂。它的制冷温度在+1℃—-45℃范围内，多用作工艺生产过程的冷源；另一种是溴化锂吸收式制冷机，以溴化锂为吸收剂，其制冷温度只能在零度以上，可用于制取空气调节用冷水或工艺冷却水,吸收式制冷机主要由四个热交换设备组成，即吸收器、蒸发器、冷凝器、发生器。

两种吸收式制冷机有各自的优缺点。氨吸收式制冷机有能够制取低温、溶液不会发生结晶等优点，缺点是氨泄露会产生危害。现在多采用溴化锂吸收式制冷机，它有很多优点：可利用低位势热能制冷；只有小功率的屏蔽泵为运动部件，运转安静；以溴化锂水溶液为工质，无毒、无臭、无害；制冷机在真空状态下运行，无爆炸危险，安全可靠；制冷量调节范围广，对外界条件变化的适应性强。主要缺点是溴化锂水溶液对一般的金属有较强的腐蚀性，影响机组的正常运行；因为是水溶液，对机组的气密性要求高；浓度过高或过低时，溴化锂水溶液容易

形成结晶，影响正常运行。

由于成本较高，目前太阳能溴化锂吸收式制冷机只应用在大型空调领域。为了使溴化锂—水吸收式制冷系统得到更为广泛的应用，向广阔的家用空调领域发展，必须积极研究开发各种小型的高效低成本的制冷机，使系统实现空冷化和小型化。当前对溴化锂-水制冷机组的空冷化研究是其研究的一个重要方向。

3.太阳能吸附式制冷

一个基本的吸附式制冷系统由吸附床(集热器)、冷凝器、蒸发器和阀门等构成。太阳能吸附式制冷系统的制冷原理，是利用吸附床中的固体吸附(如活性炭)对制冷剂(如甲醇)的周期性吸附、解吸附过程实现制冷循环，即当无阳光暴晒加热时，吸附剂在较低温度下对制冷剂进行吸附压缩，导致液态的制冷剂在蒸发器内汽化吸热，从而使包含蒸发器的空间温度下降，达到制冷的目的．此过程一般在夜间进行．当吸附剂处于阳光曝晒的加热状态时，夜间被吸附的气态制冷剂受热脱附，离开吸附床，过冷凝器时凝结为液体，流回蒸发器中，等待下一循环的蒸发、吸热过程的开始．通常，吸附剂装入吸附床(集热器)中，以接近垂直的角度接收太阳光线的辐射加热，制冷剂装入蒸发器中．

该系统有两种形式：一种为利用昼夜交替实现自然循环的问歇式太阳能吸附式制冷系统，通常用于夜间制冰，但生产周期较长；另一种是连续性太阳能吸附式制冷系统，即利用多个吸附床交替地进行吸附和脱附、并在吸附床之间发生热交换的连续性回热式循环制冷系统．作为一种不采用氟利昂制冷剂的制冷技术，太阳能固体吸附式制冷成为制冷界研究的热门课题之一，同时它具有结构简单、运行效率高、不消耗常规能源(如煤、电和化石燃料等)，而且具有噪音小、寿命长、安全性好，以及无需考虑腐蚀问题等优点。大量研究结果表明：许多先进的固体吸附式制冷循环(如连续回热循环、热波循环和对流热波循环等)具有良好的特性，但系统的性能并未达到实际应用的要求。

作为一种不采用氟利昂制冷剂的制冷技术，太阳能固体吸附式制冷技术成为制冷界研究的热门之一，同时它具有结构简单、运行效率高、不消耗常规能源（如煤、电和化石燃料等），而且噪音小、寿命长、安全性好、无须考虑腐蚀问题等优点。目前太阳能吸附式制冷技术已经成功的用于低温储粮，还有跟多的用途有待研究。