1、太陽能空調介紹

        太陽能空調，就是利用太陽能做能源，溴化鋰制冷機用水做冷媒的空調設備。整機沒有任何氟利昂類化學產品，達到完全無污染和接近零運行費用。太陽能空調的應用正好與季節相吻合。夏季溫度最高，空調負荷最大，需要的制冷量也最大，而此時陽光輻射最強，太陽能輸出的能量也最大，太陽能空調提供的冷量也最大。我國太陽能資源豐富，而且陽光輻射較強的時間也相當長，南方每年大約有6-8個月，北方也有4-6個月，所以以太陽能作能源運行空調應該是大有可為的。 

        2、當前太陽能空調的技術特點及優勢

        目前太陽能空調的實現方式主要依靠太陽的熱能進行制冷，這種制冷方式技術要求高，但成本低、無噪音、無污染。吸收式制冷技術是利用吸收劑的吸收和蒸發特性 進行制冷的技術，根據吸收劑的不同，分為氨-水吸收式制冷和溴化鋰-水吸收式制冷兩種。它以太陽能集熱器收集太陽能產生熱水或熱空氣，再用太陽能熱水或熱 空氣代替鍋爐熱水輸入制冷機中制冷。由于造價、工藝、效率等方面的原因，這種制冷機不宜做得太小。所以，采用這種技術的太陽能空調系統一般適用于中央空調，系統需要有一定的規模。吸附式制冷技術是利用固體吸附劑對制冷劑的吸附作用來制冷，常用的有分子篩-水、活性炭-甲醇吸附式制冷。目前，太陽能空調系 統普遍采用成熟的淡化吸收式制冷技術。

        3、太陽能空調制冷系統的工作原理

        太陽能空調制冷系統由于節能、清潔無污染等特點，促使人們不斷深入地對它進行研究。隨著太陽能集熱器和制冷系統的材料、工質、工藝制造、設計等應用技術的不斷改進，太陽能空調制冷裝置的應用將得到廣泛的運用。利用太陽能作為能源的空調裝置，一般可以分成三部分：

        其一是太陽能集熱器。為了建筑和諧美觀，集熱器采用高溫平板集熱器，將太陽能集熱器的工作溫度從70℃提高到880℃以上，采用耐候性強的隔熱膜，阻斷空氣對流。大大提高了集熱器的熱性能，是一種溫熱利用的理想產品。

        其二是制冷系統。利用低溫熱源作為動力的制冷系統不同于壓縮式制冷系統，它必須能充分利用低溫熱源作為動力這一要求，目前以吸收式制冷技術較為成熟。吸收式制冷采用溴化鋰-水、氨-水等作為工質對，有較好的經濟性，特別是采用溴化鋰-水作為工質對，能滿足對安全性要求很高的空調裝置，是一種較為 理想的工質對。

        其三是自動化控制系統，即對裝置的各種工作參數進行控制和安全保護的控制系統。以高溫平板為太陽能集高溫平板，溴化鋰-水為工質對的吸收式制冷 空調系統，不管是作為制冷量大的大型空調，還是作為家用空調都有著現實意義和發展前途，特別是目前人們環境保護意識的提高，對環境的要求越來越高，無污 染、低能耗、利用太陽能作為動力的空調將會受到人們的青睞。以下是對高溫平板吸收空調制冷系統進行分析。

        （1）高溫平板式集熱工作原理

        平板型集熱器核心技術為高選擇性吸收涂層,與國外公司合作開發選擇吸收涂層采用物理真空法鈦吸收涂層可以提高光熱轉換系統的效率,特別是在光照 條件較弱的秋季,冬季和春季.鈦吸收涂層以其高于95%的吸收率和小于5%的低反射來確保在市場上的最佳表現.采用物理真空法將涂層汽化滲鍍到金屬帶上. 首先鈦和石英在電子射線槍的作用下被汽化,汽化物在加入氮和氧后發生化學反饋最后在金屬帶上沉積冷凝而成涂層.而國內通常使用的黑板漆太陽能的吸收比可達 90%,但反射率也在0.9%左右,整機的熱效率就可想而知.在保溫方面采用耐候性強的隔熱膜，根據對流及傳導影響熱效率的因素進行優化距離設計，最大限 度的阻斷熱量散失，側面及下部采用100mm的導熱系數低的巖棉保溫層，將熱量儲存起來。當陽光射在的高選擇性吸熱片上，通過傳導片將熱量傳至排管內，通 過溫差循環將熱量遞至水箱內儲存。

        2）溴化鋰水溶液(LiBr-H2O)吸收式制冷裝置的工作原理

        當發生器中的溶液被工作蒸汽或熱水加熱后，由于水的沸點遠低于溴化鋰，因此，溶液中的水分就會不斷地蒸發出來，成為制冷劑水蒸汽，同時使發生器 中剩余溶液的濃度增高。制冷劑水蒸汽經分離器將其夾帶的液滴分離后進入冷凝器，被冷卻水冷卻，凝結成制冷劑水，再經膨脹閥節流降壓，然后進入蒸發器中蒸發 汽化，吸取蒸發器管中冷媒水的熱量，使冷媒水的溫度降低，產生冷效應。為使水蒸汽還原成液態，同時也為了使發生器中由于析出了水分而濃縮的溶液(濃溶液) 能繼續發揮作用，就需將發生器中的濃溶液和蒸發器中生成的水蒸汽部分送進吸收器中，并用冷卻水降低它們的溫度，使得濃溶液具備“吸收”水分的條件。于是， 當水蒸汽與濃溶液接觸時，水蒸汽便被吸收，同時使濃溶液變成為稀溶液。然后由溶液泵加壓，再送回發生器中加熱，從而完成一個封閉的制冷循環。

        溴化鋰是一種無色粒狀的結晶鹽，性質穩定，在大氣中不易變質不易分解，沸點很高(1265℃)，極易溶于水中，其水溶液具有強烈的吸濕性，而且，在常溫下飽 和溴化鋰水溶液的濃度達60%，濃度越大，溫度越低，吸濕能力越強。溴化鋰在空氣中對鋼鐵有很強的腐蝕作用，但在真空狀態下加入緩蝕劑，基本上不腐蝕金 屬。以溴化鋰-水溶液為工作對的吸收式制冷系統主要缺點是：熱效率低，冷卻水消耗量大，設備的密封性要求較高，有一定的腐蝕性。但由于可以直接利用低參數 的熱源作動力，是利用太陽能低品位熱源的理想的制冷裝置；整個機組除功率較小的屏蔽泵外，無其它運動部件，運轉安靜，運行時基本上沒有噪音和振動；以溴化 鋰～水作為工質對，無毒，無臭，有利于滿足環保要求；制冷機在真空狀態下進行，無高壓爆炸危險；制冷量調節范圍廣，在20%～100%的負荷內可進行制冷 量的無級調節；對外界條件變化的適應性強，可在加熱蒸汽的壓力0.2～0.8ＭＰａ(表壓力)、冷卻水溫度20～35℃、冷媒水出水溫度5～15℃的范圍 內穩定運轉；機組結構簡單，對安裝基礎的要求低，無需特殊的機座；體積小，用地省，制造管理容易，維護費用亦較低廉；運轉十分安全。

        （3）系統構造及工作原理

        平板吸收式太陽能空調制冷系統由太陽能集熱器、溴化鋰吸收制冷系統、數臺循環泵、蓄熱的水箱、輔助電加熱器、兩個冷 卻器和連接管路等輔助器件以及控制系統組成。循環水由循環泵輸入水箱，高溫平板吸收太陽能在水箱加熱循環水，水的溫度升高，由另一臺循環泵輸送到溴化鋰吸 收式制冷裝置的發生器，將熱量釋放給發生器，水返回水箱。吸收器的冷卻水由循環水泵輸送到空氣冷卻器循環冷卻，冷凝器產生的熱量，由另一臺循環水泵輸送到 另一個空氣冷卻器(大型的可考慮用冷卻塔)。整個空調系統由三個流通環路組成，即發生器流通環路、制冷水流通環路和冷卻水流通環路。各流通環路流量、溫度 都由流量計與溫度傳感器測定。輔助電加熱器則是在夜間或集熱器工作不正常時加熱水以保證制冷效果。

        4、性能分析

        太陽能集熱器是利用太陽能制冷的關鍵部件，它的集熱性能好壞在很大程度上決定了系統制冷過程總的COP值。但是，實用性好的太陽能集熱器除了要考慮制冷過 程的COP值，還要考慮工作時的穩定性、安全性、維護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題，最大限度提 升建筑的美觀，采用高溫平板技術也提升了平板集熱器高品質的特性。利用隔熱膜等相關保溫技術使平板集熱器性能得到極大的發揮。

        太陽能高溫平板吸收式空調制冷系統中的關鍵部件除了平板集熱器外以外，冷凝器與蒸發器的性能對系統的高效運行亦非常重要。冷凝器的冷凝方式和結 構類型是一個不容忽視的部分，主要的冷凝方式為冷卻水在冷凝器吸熱，由水泵輸送到外部空氣冷卻器放熱，并往復循環。對于冷凝器，可以采用較大口徑的高肋翅 片管來強化冷卻制冷劑氣體，提高冷凝器冷凝效果。對蒸發器而言，其設計的好壞直接影響制冷效果。必須使蒸發器具有足夠的換熱面積，保證蒸發器與冷媒水充分 換熱。

        太陽能高溫平板吸收式空調制冷系統是間歇式系統，不能夠連續制冷，不能滿足連續用能的需求，系統中加入一個輔助能源以保證夜間也能連續制冷，不 過也增加能耗，因而系統制冷過程總的COP值較低。但是，與純粹利用電能為動力的壓縮式制冷系統相比，可以非常明顯節約電耗。太陽能是典型的低品位不穩定 熱源，為保持制冷系統運行的穩定性，可以對吸收式制冷循環進行改進，采用兩級或更多級的吸收制冷循環，使得系統具有較強的變工況適應能力，但也使整個制冷 裝置復雜化了，增加了管理維護的難度，制造成本也相應提高了。制冷系統只是作為空調來使用，采用單級吸收制冷循環還是較為實用。

        吸收式制冷工質對有數十種之多，工質對的特性從根本上決定著制冷系統的效率和性能，因而選擇適合于空調制冷系統的工質對，是高溫平板式太陽能空 調制冷系統實用化的關鍵。以溴化鋰-水為工質對的吸收式制冷系統，由于可以直接利用太陽能低品位熱源作動力而不需使用壓縮機，溴化鋰-水(LiBr- H2O)無毒害和污染，沒有爆炸危險，運行安全等特點，作為高溫平板式太陽能空調制冷系統的工質對無疑是可行的，并且性能優越。相對于使用具有一定毒性的 活性碳-甲醇、氯化鈣-氨為工質對的制冷系統，在以人為主要服務對象、特別強調安全性的空調來說，作為制冷系統的工質對無疑是首選之一。

        5、結論

        （1）高溫平板式真空管技術的發展，為太陽能吸收式制冷系統的廣泛利用奠定了堅實基礎。太陽能高溫平板吸收式制冷系統的實用化在很大程度上取決于太陽能集熱器，采用高溫平板式真空管作為集熱器的具有極大優越性。

        （2）空調制冷系統采用溴化鋰-水為工質對，從安全性角度分析，無疑最佳的。溴化鋰吸收式制冷系統能充分利用低溫熱源作為動力，結構簡單，制造管理容易，運行時沒有噪音和振動，符合人們對空調性能的要求。

        （3）高溫平板吸收式太陽能空調制冷系統是間歇式系統，加入一個輔助能源可以保證夜間也能連續制冷，構造不復雜，性能可靠。但穩定性較差，系統的COP值低。提高系統的COP值，實現太陽能驅動下的連續循環是空調制冷系統獲得廣泛應用的關鍵。

        （4）太陽能高溫平板吸收式空調制冷系統以其環境保護的制冷手段已逐漸被人們廣為接受，其實用化的產品開發仍在積極的探索研究中。

        6、太陽能空調的研究發展方向

        （1）產業化

        太陽能空調實用性示范系統的建成，證明了太陽能空調技術上是可行的，經濟上也顯示出一定的效益，潛在的市場很大，應當向產業化方向發展。但要實 現產業化目標，還有許多工作可做，例如：太陽能空調系統的計算機設計軟件；制冷機商品化、產業化；統一的配套設備和零部件；制定產品（系統）的技術標準； 大力開拓市場。

        （2）研究和開發新的枝術
       

        太陽能空調系統目前普遍采用成熟的淡化吸收式制冷技術。由于造價等方面的原因，制冷機不宜做得太小。所以，采用這種技術的太陽能空調系統適用于 中央空調和集中供熱方式，系統需要有一定的規模。而市場對小型的、家用的太陽能空調器卻有更大的需求，事實和經驗告訴我們，只有滿足千家萬戶人民群眾需要 的產品，才能形成規模化產業。因此，需要研究和開發小型太陽能空調的新方法、新技術。

        （3）建筑物的熱-電-冷聯供系統

        建筑用能是一個耗能大戶，其中用于照明、供熱和空調就占了一半以上，太陽能在建筑上的應用不僅可以節省能源，更重要的是有利于保護環境。利用太 陽能供電、供熱、供冷、照明，最終實現所謂綠色能源的房子，是世界上許多發達國家的熱門研究課題，也將是21世紀一個應用面很廣、需求量很大的多學科交叉 的綜合性課題。這是太陽能利用的一個引人注目的發展趨勢。

        隨著我國經濟的發展和人們生活水平的提高，人們對生活環境的要求越來越高，采暖和空調已經是建筑物的必要設施。另一方面由于常規能源不斷開采和 使用，其儲藏量將不斷地減小，環境污染的問題也越來越嚴峻。因此，利用太陽能供冷和供熱，不僅可以節省電力和常規能源，對環境保護尤其有重要意義。