太阳能空调原理与结构

其二是制冷系统。利用低温热源作为动力的制冷系统不同于压缩式制冷系统， 它必须能充分利用低温热源作为动力这一要求，目前以吸收式制冷技术较为成熟。 吸收式制冷采用溴化锂-水、氨-水等作为工质对，有较好的经济性，特别是采用溴 化锂-水作为工质对，能满足对安全性要求很高的空调装置，是一种较为理想的工质 对。
倾角的变化迅速上升；当超过某一倾角时，传热率的变化变得很平坦，倾角对传热 率的影响较小。当倾角为20°～45°时，传热效率最高，其中以40°时为最佳。热管安 装倾角范围由当地地理纬度决定，而在我国境内，从广州到哈尔滨的纬度为Ｎ23°～ Ｎ45°，倾角均在传热效率高的范围内，这对于热管作为集热器是十分有利的，可以 最大限度地提高热管的传热效率。热管具有启动工作温度低、热损少、管内不结垢、 不炸管、全年使用不结冻、集热效率高、使用寿命长等特点。
其三是自动化控制系统，即对装置的各种工作参数进行控制和安全保护的控制 系统。以热管为太阳能集热管，溴化锂-水为工质对的吸收式制冷空调系统，不管是 作为制冷量大的大型空调，还是作为家用空调都有着现实意义和发展前途，特别是 目前人们环境保护意识的提高，对环境的要求越来越高，无污染、低能耗、利用太 阳能作为动力的空调将会受到人们的青睐。
2、溴化锂水溶液(LiBr-H2O)吸收式制冷装置的工作原理
当发生器中的溶液被工作蒸汽或热水加热后，由于水的沸点远低于溴化锂，因 此，溶液中的水分就会不断地蒸发出来，成为制冷剂水蒸汽，同时使发生器中剩余 溶液的浓度增高。制冷剂水蒸汽经分离器将其夹带的液滴分离后进入冷凝器，被冷 却水冷却，凝结成制冷剂水，再经膨胀阀节流降压，然后进入蒸发器中蒸发汽化， 吸取蒸发器管中冷媒水的热量，使冷媒水的温度降低，产生冷效应。为使水蒸汽还 原成液态，同时也为了使发生器中由于析出了水分而浓缩的溶液 (浓溶液)能继续发 挥作用，就需将发生器中的浓溶液和蒸发器中生成的水蒸汽部分送进吸收器中，并 用冷却水降低它们的温度，使得浓溶液具备“吸收”水分的条件。于是，当水蒸汽与 浓溶液接触时，水蒸汽便被吸收，同时使浓溶液变成为稀溶液。然后由溶液泵加压， 再送回发生器中加热，从而完成一个封闭的制冷循环。
制冷系统工作原理
4、性能分析
太阳能集热器是利用太阳能制冷的关键部件，它的集热性能好坏在很大程度上 决定了系统制冷过程总的COP值。但是，实用性好的太阳能集热器除了要考虑制冷 过程的COP值，还要考虑工作时的稳定性、安全性、维护管理难度以及使用寿命等 因素。目前，家用型太阳能集热器，很大部分采用的是全玻璃真空集热管的，它的 突出特点是四季可用、保温时间长、使用寿命长、产量大价格低。但是缺点也很明 显，主要体现在真空集热管上。由于真空管一端封口，另一端插入水箱内，形成冷 热水均在管内自然循环，循环阻力相当大。同时，每支真空管内容热水大，不能放 出加以利用，使得其平均热效率低。真空管的空晒温度最高可达270℃，如果空晒时 间过长而突然加水，会由于温度骤变，将玻璃真空管炸裂。真空管在夏季可将水温 升至90℃，因此管内结垢严重，对吸热和传热影响较大。
溴化锂是一种无色粒状的结晶盐，性质稳定，在大气中不易变质不易分解，沸 点很高(1265℃)，极易溶于水中，其水溶液具有强烈的吸湿性，而且，在常温下饱 和溴化锂水溶液的浓度达60%，浓度越大，温度越低，吸湿能力越强。溴化锂在空 气中对钢铁有很强的腐蚀作用，但在真空状态下加入缓蚀剂，基本上不腐蚀金属。 以溴化锂-水溶液为工作对的吸收式制冷系统主要缺点是：热效率低，冷却水消耗量 大，设备的密封性要求较高，有一定的腐蚀性。但由于可以直接利用低参数的热源 作动力，是利用太阳能低品位热源的理想的制冷装置；整个机组除功率较小的屏蔽 泵外，无其它运动部件，运转安静，运行时基本上没有噪音和振动；以溴化锂～水 作为工质对，无毒，无臭，有利于满足环保要求；制冷机在真空状态下进行，无高
5、结论
（1）、热管式真空管技术的发展，为太阳能吸收式制冷系统的广泛利用奠定了坚实 基础。太阳能热管吸收式制冷系统的实用化在很大程度上取决于太阳能集热器，采 用热管式真空管作为集热器的具有极大优越性。
（2）、空调制冷系统采用溴化锂-水为工质对，从安全性角度分析，无疑最佳的。溴 化锂吸收式制冷系统能充分利用低温热源作为动力，结构简单，制造管理容易，运 行时没有噪音和振动，符合人们对空调性能的要求。
吸收式制冷工质对有数十种之多，工质对的特性从根本上决定着制冷系统的效 率和性能，因而选择适合于空调制冷系统的工质对，是热管式太阳能空调制冷系统 实用化的关键。以溴化锂-水为工质对的吸收式制冷系统，由于可以直接利用太阳能 低品位热源作动力而不需使用压缩机，溴化锂-水(LiBr-H2O)无毒害和污染，没有爆 炸危险，运行安全等特点，作为热管式太阳能空调制冷系统的工质对无疑是可行的， 并且性能优越。相对于使用具有一定毒性的活性碳 -甲醇、氯化钙-氨为工质对的制 冷系统，在以人为主要服务对象、特别强调安全性的空调来说，作为制冷系统的工 质对无疑是首选之一。
太阳能热管吸收式空调制冷系统中的关键部件除了热管以外，冷凝器与蒸发器 的性能对系统的高效运行亦非常重要。冷凝器的冷凝方式和结构类型是一个不容忽 视的部分，主要的冷凝方式为冷却水在冷凝器吸热，由水泵输送到外部空气冷却器 放热，并往复循环。对于冷凝器，可以采用较大口径的高肋翅片管来强化冷却制冷 剂气体，提高冷凝器冷凝效果。对蒸发器而言，其设计的好坏直接影响制冷效果。 必须使蒸发器具有足够的换热面积，保证蒸发器与冷媒水充分换热。
热管式太阳能空调制冷系统由太阳能集热器、溴化锂吸收制冷系统、数台循环 泵、蓄热的水箱、辅助电加热器、两个冷却器和连接管路等辅助器件以及控制系统 组成。循环水由循环泵输入水箱，热管吸收太阳能在水箱加热循环水，水的温度升 高，由另一台循环泵输送到溴化锂吸收式制冷装置的发生器，将热量释放给发生器， 水返回水箱。吸收器的冷却水由循环水泵输送到空气冷却器循环冷却，冷凝器产生 的热量，由另一台循环水泵输送到另一个空气冷却器 (大型的可考虑用冷却塔)。整 个空调系统由三个流通环路组成，即发生器流通环路、制冷水流通环路和冷却水流 通环路。各流通环路流量、温度都由流量计与温度传感器测定。辅助电加热器则是 在夜间或集热器工作不正常时加热水以保证制冷效果。
太阳能热管吸收式空调制冷系统是间歇式系统，不能够连续制冷，不能满足连 续用能的需求，系统中加入一个辅助电加热器以保证夜间也能连续制冷，不过也增
加能耗，因而系统制冷过程总的COP值较低。但是，与纯粹利用电能为动力的压缩 式制冷系统相比，可以非常明显节约电耗。太阳能是典型的低品位不稳定热源，为 保持制冷系统运行的稳定性，可以对吸收式制冷循环进行改进，采用两级或更多级 的吸收制冷循环，使得系统具有较强的变工况适应能力，但也使整个制冷装置复杂 化了，增加了管理维护的难度，制造成本也相应提高了。制冷系统只是作为空调来 使用，采用单级吸收制冷循环还是较为实用。
本文主要对热管吸收式空调制冷系统进行分析。
1、热管式集热管的工作原理
当阳光射在真空管内的吸热片上，热管内的工质受热沸腾汽化，蒸汽不断冲向 顶部的冷凝端，在冷凝端冷凝变成液体，冷凝的工质沿管壁流回热管的蒸发段，完 成一个循环。这种在一端吸热汽化而在另一端凝结放热，通过内部相变实现热量传
递的热管，习惯称为重力热管。热管的内部没有吸热芯，凝结的液体从凝结段回流 到蒸发段是依靠凝结液自身的重力，不需要外部动力而自动循环，这就是热管式真 空管的集热过程。由于热管是依靠重力使工质循环的，在使用中必须将蒸发段置于 凝结段的下方。若蒸发段置于凝结段的上方，重力对凝结液的回流会起阻碍作用， 这时没有动力使凝结液返回到蒸发段，热管就不能工作。所以热管也可以称之为单 向传热的热二极管。热管的这种特性非常适用于太阳能集热器，它可以将吸收的太 阳能热量传送至水箱，将水加热，而反向不可逆。也就是说，白天吸热，晚上不放 热。这对减少集热器的热损失，提高集热器的保温性能是十分有益的。
目前，太阳能空调系统普遍采用成熟的淡化吸收式制冷技术。
三、太阳能空调制冷系统的工作原理
太阳能空调制冷系统由于节能、清洁无污染等特点，促使人们不断深入地对它 进行研究。随着太阳能集热器和制冷系统的材料、工质、工艺制造、设计等应用技 术的不断改进，太阳能空调制冷装置的应用将得到广泛的运用。利用太阳能作为能 源的空调装置，一般可以分成三部分：
二、当前太阳能空调的技术特点及优势
目前太阳能空调的实现方式主要依靠太阳的热能进行制冷，这种制冷方式技术 要求高，但成本低、无噪音、无污染。这种方式的太阳能空调一般又可分为吸收式 和吸附式两种。
吸收式制冷技术是利用吸收剂的吸收和蒸发特性进行制冷的技术，根据吸收剂 的不同，分为氨-水吸收式制冷和溴化锂 -水吸收式制冷两种。它以太阳能集热器收 集太阳能产生热水或热空气，再用太阳能热水或热空气代替锅炉热水输入制冷机中 制冷。由于造价、工艺、效率等方面的原因，这种制冷机不宜做得太小。所以，采 用这种技术的太阳能空调系统一般适用于中央空调，系统需要有一定的规模。吸附 式制冷技术是利用固体吸附剂对制冷剂的吸附作用来制冷，常用的有分子筛-水、活 性炭-甲醇吸附式制冷。
如果把全玻璃真空集热管用作吸收式空调制冷装置的太阳能集热管，热效率低 和生产的热水温度低(一般低于90℃)，将使吸收式空调制冷系统制冷效果下降甚至 不能制冷。而采用热管作为太阳能集热管，虽然存在着价格相对较高；冷凝端会结 垢，需要定期清理；玻璃管或热管一旦受损，必须整体更换等缺点。但是热管内不 会走水，冷凝端如果结垢只需采用简单措施即可去除；热管内的工质很少，不易冻 裂，抗冷热冲击性好；生产的热水温度高等诸多优点。采用热管作为太阳能集热管， 具有较高的经济性和实用性。
其一是太阳能集热器。集热器形式多样，性能各异。集热器采用真空管型最多， 真空管型最基本的种类有三种：热管式真空集热管 (简称热管)、全玻璃真空集热管 和直通式真空集热管。热管式真空集热管是继传统平板式真空集热管之后开发出的 高科技节能产品，它将热管技术和真空技术融为一体，将太阳能集热器的工作温度 从70℃提高到120℃以上，大大提高了集热器的热性能，是一种温热利用的理想产品 。
Байду номын сангаас 太阳能空调
第一 篇 太阳能空调的原理与结构
一、引言
太阳能空调，就是利用太阳能做能源，溴化锂制冷机用水做冷媒的空调设备。 整机没有任何氟利昂类化学产品，达到完全无污染和接近零运行费用。据有关专家 介绍，太阳能空调的应用正好与季节相吻合。夏季温度最高，空调负荷最大，需要 的制冷量也最大，而此时阳光辐射最强，太阳能输出的能量也最大，太阳能空调提 供的冷量也最大。我国太阳能资源丰富，而且阳光辐射较强的时间也相当长，南方 每年大约有6-8个月，北方也有4-6个月，所以太阳能作能源运行空调应该是大有可 为的。
（3）、热管式太阳能空调制冷系统是间歇式系统，加入一个辅助电加热器可以保证 夜间也能连续制冷，构造不复杂，性能可靠。但稳定性较差，系统的COP值低。提 高系统的COP值，实现太阳能驱动下的连续循环是空调制冷系统获得广泛应用的关 键。
由于热管主要依靠工质相变时吸收和释放潜热以及蒸汽流动传输热量，而大多 数工质的汽化潜热是很大的，因此不需要很大的蒸发量就能传递大量的热。当蒸汽 处于饱和状态，其流动和相变时的温差很小，而管壁又比较薄，故热管的表面温度 梯度很小。当热流密度很低时，可以得到高度等温的表面，提高导热系数。热管的 安装倾角对传热性能有一定的影响。对于一定的充液比，当倾角较小时，传热率随
压爆炸危险；制冷量调节范围广，在20%～100%的负荷内可进行制冷量的无级调节 ； 对外界条件变化的适应性强，可在加热蒸汽的压力0.2～0.8ＭＰａ(表压力)、冷却水 温度20～35℃、冷媒水出水温度5～15℃的范围内稳定运转；机组结构简单，对安装 基础的要求低，无需特殊的机座；体积小，用地省，制造管理容易，维护费用亦较 低廉；运转十分安全。 3、系统构造及工作原理