太阳能空调节能的研究

张鑫　许月海

摘 要：文章主要讲述通过利用太阳能能源，借助溴化锂制冷机将水作为制冷介质，就成为新型的太阳能空调。该种制冷设备由于不存在污染环境的制冷介质，故而根本不存在环境污染问题。同时太阳能空调由于其在不同的季节可以采集不同的热量，因此能够和季节达成同步。

关键词：太阳能；空调节能

一、太阳能制冷空调的方法

人们为了充分利用各种自然环境，研究发明了各项技术。光化转换技术就是直接利用太阳能、化学能之间的转换，达到人们所需求的两种功能空调制冷工作、空调制热工作；光电转换技术就是直接利用太阳能、电能之间的转换，进而驱动空调制冷机，达到人们所需求的两种功能空调制冷工作、空调制热工作；光热转换就是直接采集热能资源，进而驱动空调制冷系统，达到人们所需求的两种功能空调制冷、制热工作。太阳能热能采集系统、热量驱动系统、辅助系统及其控制系统等共同组成了太阳能空调机组。

二、光热转换方式太阳能制冷空调

（一）太阳能吸收式制冷

吸收式制冷就是通过溶液介质的浓度梯度变化进行热量的吸收放出。太阳能吸收制冷剂有以下几种：从运行频率上分为间歇式（如图1-1所示）和连续式（其又可分为直接式和间接式），其次就是无泵吸收式制冷机（分为气泡泵式和双吸收器式）。

间歇式太阳能吸收式制冷机以氨水为工质，其设备包含了发生器和吸收器两部分，当具备发生条件就可以产生一定的结冰量。

间接连续式太阳能吸收式制冷剂则利用了第三能量，通过能量的转化实现制冷，主要流程是通过集热器加热热水，进而加热发生溶液，使其产生蒸发。经研究证明这种方式的制冷量更高。

多级太阳能吸收制冷则进一步提高了系统性能指数，并且减少了体系自身的能量输入。

溴化锂吸收式制冷机的主要制冷剂是溴化锂，由于其具有较强的腐蚀性，而且温度在0℃以上就会蒸发，容易造成浪费。除此之外，它还容易结晶，容易对设备造成一定的损害。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剂在较高的压强下才能进行运作，容易造成爆炸等危险情况，而且氨有毒，这就要求制冷设备要精密，保证其安全性，防止氨泄漏到空气中去，对环境以及用户造成危害；不过其通过精馏装置可以得到较低的蒸发温度。

（二）太阳能吸附式制冷

太阳能吸附式制冷根据制冷系统的运行方式一般可分为连续式制冷系统和间歇式制冷系统。目前吸附式制冷主要集中在吸附-制冷工质对性能，吸附床的传热传质强化，吸附过程机理分析等方面的研究。

三、太阳能空调高温平板吸收空调制冷系统的工作原理及性能分析

（一）总系统构造及工作原理

平板吸收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，高温平板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、制冷水流通環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。

（二）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，采用高性能的平板集热器较好解决了与建筑一体化问题，最大限度提升建筑的美观，采用高温平板技术也提升了平板集热器高品质的特性。利用隔热膜等相关保温技术使平板集热器性能得到极大的发挥。

四、太阳能制冷空调性能特征及现阶段的局限性

太阳能具有诸多优点的同时也存在自身的局限性，因而要进一步加强研究开发，努力在推广应用过程中逐步解决这些问题：（1）虽然太阳能制冷空调可以显著减少常规能源的消耗，大幅度降低运行费用，但由于现有太阳能集热器的价格较高，造成太阳能初投资偏高，应当坚持不懈地降低现有太阳能集热器的成本。（2）虽然太阳能制冷空调可以无偿利用太阳能资源，但由于自然条件下的太阳能辐照密度不高，使得太阳能集热器采光面积与空调建筑面积配比受到限制，目前只适用于楼层不多的建筑。加紧研制可产生水蒸气的中温太阳集热器，以便与蒸汽型吸收式制冷机结合，是解决此矛盾的有力途径。（3）虽然太阳能制冷空调开始进入实用化示范阶段，但都是较大型的吸收式制冷机，用户不多，开发各种小型的太阳能制冷空调机，以便与太阳能集热器配套，逐步进入千家万户。

作者简介：张鑫，辽宁省大连市甘井子区建筑工程质量监督站。