浅谈太阳辐射换热空调制冷技术的最新研究进展

梁孟

（陕西国防工业职业技术学院）

夏天温度较高，家庭中使用空调的频率也较高，所以将太阳辐射转换成空调制冷技术具有一定的优势。太阳辐射通过技术转变成热能实现制冷不仅能大大降低居民的用电量，还符合社会主义可持续发展理念，具有较高的研究意义和价值[1]。但是在目前研究中，还存在着一定的问题，需要研究学者们不断地攻克[2]。

1 太阳能空调制冷基本原理

太阳能辐射驱动空调的类型多种多样，如：太阳能氨水吸收式制冷空调、太阳能喷射式制冷空调、太阳能吸附式制冷空调、太阳能转轮式除湿空调等。这些空调大体上基本工作原理相似，都是通过提升空气湿度或者生产冷冻水的基础上来达到制冷的目的。而从局部来看，类型不同的空调其工作原理不同，因为不同类型的空调制冷系统有差别，制冷的具体进程步骤也存在差异。

太阳能吸附式制冷空调制冷系统采用吸附式制冷系统，制冷过程中主要有脱附、冷凝、蒸发以及制冷四个步骤；太阳能喷射式制冷空调制冷系统采用喷射式制冷系统，制冷过程中会产生高压蒸汽，此外还伴随着制冷剂汽化等进程；太阳能氨水吸收式制冷空调制冷系统采用吸收制冷系统，制冷空调技术中有三个步骤：①需要对太阳辐射进行吸收；②需要对太阳能热能进行转化；③太阳能驱动制冷[3]。

蒸发器会使制冷剂吸热蒸发，蒸发出来的蒸汽可以通过吸收器被吸收剂吸收，而此过程会产生热量，热量随即被冷却的水带走。在上述过程中形成的浓度较高的溶液泵入到发生器中，在发生器经过热源加热后浓溶液会产生高压蒸汽，这部分高压蒸汽随后进入到冷凝器中被冷却。浓度较低的溶液则通过压力的减少，再次被送回吸收器中，从而完成一个循环。太阳能制冷与常规的制冷相比区别在于过程中能量的消耗[4]。比如，太阳能热源来源为太阳能集热器，而与常规热力驱动吸收式制冷的热源为传统的蒸汽及燃气燃油燃烧器或余热热水产生的热能。我们将太阳能吸收式制冷系统分为两类：常规的吸收式制冷机和太阳能集热系统。其中太阳能集热器、贮存、输配等构成了太阳能集热系统，其中太阳能集热器是最为重要的一个组成部分。太阳能集热器根据对热源温度要求的差异可以分为三类：①平板型太阳能集热器；②真空管型太阳能集热器；③聚光型太阳能集热器。吸收式制冷常见的两种工质为水-溴化锂和氨-水。水-溴化锂工质中制冷剂为水、溴化锂为吸收剂，该系统COP值较高，且对环境无负面作用，无毒性，制冷温度在7℃以上，一般在建筑空调系统中应用较为广泛。但常用的溴化锂吸收式制冷机往往体型较大，难以小型化。氨-水工质中，制冷剂为氨，吸收剂为水，制冷温度可达到零度以下，但其存在工作压力高、有毒、危险性较大的缺点，在食品冷冻和冷藏等非建筑领域应用广泛。

2 太阳能空调制冷缺点

2.1 价格昂贵

家庭要使用太阳能空调则需要采买太阳集热器，而太阳集热器的设备价格较高，对于一般家庭来说负担太重。针对这项缺点提出的解决办法为加大太阳能的应用效率，降低太阳能设备的价格，使其成本控制在大部分家庭可支付范围内[5]。

2.2 太阳能空调制冷可用的建筑层数较低

虽然目前对太阳能空调制冷的应用没有进行控制，但是太阳能集热器本身的缺陷还是没有办法达到高密度辐照，原因在于集热器的采光面积和建筑面积相差甚远。因此，对于那些层数较高的建筑来说，如果要使用太阳能空调制冷，需要加大太阳能集热器的采光面积[6]。

2.3 太阳辐射换热空调系统较为复杂

太阳能辐射的制取的温度要控制在一定温度范围内，否则会造成空调的制冷系统没办法发挥作用，该温度范围在0～100℃之间。因此，在利用太阳辐射的技术中要在空调制冷系统中安放大的辅助热源，从而增加制冷规模，从而导致系统更为多样复杂。

3 太阳辐射换热空调制冷效益

太阳辐射换热空调制冷技术的使用过程中前期成本较大，需要购置大量的集热器。因此，要降低此类技术中的成本，就要从提高制冷系统的使用效率以及集热器方面下手。举个例子，在一个地区的太阳辐射换热空调制冷项目中，空调的负荷设置如下所示：在夏天，制冷负荷设置为490kW，冬天，热负荷设置为305kW；北部地区夏天的制冷负荷设置为55～60kW左右，冬天热负荷设置为100kW；南部地区夏天的制冷负荷设置为140kW左右，冬天热负荷设置为29kW。太阳辐射换热空调系统方面，通过太阳能和地热复合系统提供冷热源。夏天的时候，制冷可以通过地源热泵。此外，一部分房屋建筑可以通过地缘热泵和吸收式溴化锂制冷系统交互替换使用[7]。

在夏天，使用太阳能辐射实现空调制冷可以带来一定的经济消息。太阳能辐射将太阳能转换成热点，符合我国可持续发展的理念，具有广泛的应用前景。总之，和传统的空调制冷技术相比，太阳能制冷技术具有一定的好处，但是目前这种技术尚处于起步阶段，并没有普及到各家各户。此外，此技术还存在一些缺点和不足，需要广大学者继续克服。