太阳能空调研究与发展

太阳能空调研究与发展（共10篇）

篇1：太阳能空调研究与发展

夏天的.地球简直跟P笼里的包子，烤箱里的鸡一样，快要被烤熟了!而风姐姐、云妹妹、雨哥哥也热得不想出门。幸亏人类发明了抗暑“战士”——空调，才换来丝丝的凉意。

太阳看着保护人们的空调，轻蔑地说：“空调呀空调，你真是自不量力。我这么大，又这么热，而你那么小，怎么能抵挡我的攻击呢?你怎么能一直保护人类呢?哈哈哈!”空调微笑着对太阳说：“我不怕你!我们能让人们度过一个清凉的夏天!”太阳说：“哼!万一有一天，世界上的空调全没有，人类会怎么办?”

空调回答：“人类是万物之灵，有的是办法。就你一个太阳，人类还敌不过你?俗话说得好“办法总比问题多”。如果没有空调，说不定人类能发明空调衣，夏天只要按一按衣服上的按扭，空调衣就能把太阳的热量转换成换成冷气，这肯定十分凉爽。而冬天还能让人们像在室内一样暖和。由于这衣服是用太阳的紫外线转成能量的，随便到哪儿都可以用，这个比我空调更节能、环保呢!”真所谓“魔高一尺，道高一丈”，即使人类没有空调，也可以度过一个凉快的夏天。“

太阳听了，口气放得柔和些：“可是你知道我现在之所以照到地球上这么热的原因吗?都是人类为了发展经济而忽视了保护环境，尤其是臭氧层的破坏让我的辐射变得更加厉害的。人类是自作自受，你不用帮他们的。”

空调轻轻地叹了口气，然后对着太阳坚定地说：“确实是这样。但人类现在已经认识了自己的错误，正在积极行动起来保护环境呢!我相信地球会越来越美好!”

太阳微微一笑说：“我期待着!”

篇2：太阳能空调研究与发展

先准备一个鸡蛋、一个瓶子、一杯开水。首先拿起一个瓶子把它立正，再把开水慢慢地倒在瓶子里，然后用毛巾拿起瓶子，再把瓶子里的开水倒掉，接着把鸡蛋放在瓶子上，可是，鸡蛋压根儿没有要下去的意思，我想：瓶子上的鸡蛋为什么没有下去呢?站在一旁的妈妈说：“你的鸡蛋没蒸，又没剥壳，怎么可能被瓶子‘吃’掉?”于是，我把鸡蛋既蒸了，又剥了壳，然后把白煮蛋放在了瓶子上面，经过一些时间的等待，白煮蛋果然被瓶子“吃”掉了，实验成功了!

但是为什么瓶子能“吃”掉白煮蛋呢?带着这个疑问我去查了一下百度，我知道了热水的水蒸气把瓶子里的空气排了出去，放上白煮蛋后，蛋会与瓶口严密地闭合起来。这个密闭的瓶子冷却后，水蒸气就会凝结成水，由于瓶内外有压力差，所以白煮蛋就被瓶外的大气压力压进瓶子里了。

篇3：太阳能空调研究与发展

在建筑工程项目中, 暖通空调是必不可少的重要组成部分, 其与居住环境的舒适程度密切关联。相关资料显示, 暖通空调在建筑中的能耗较大, 这也是导致建筑能耗居高不下的主要原因之一。太阳能是一种取之不尽、用之不竭的清洁型能源, 业内专家学者加大了对太阳能应用的研究力度, 现如今太阳能已经在很多领域中获得应用, 并取得显著成果。为有效解决建筑工程中暖通空调的能耗问题, 可将太阳能技术应用到暖通空调当中。借此, 本文就暖通空调领域太阳能应用及发展态势展开研究。

1 太阳能资源及其利用价值

太阳能是一种由太阳内部连续核聚变而产生的能量, 在地球轨道上平均太阳辐射强度约为1.369 W/m2, 根据赤道周长可计算出地球获得的太阳能为173 000TW, 地球表面上某一个点24 h的年平均太阳辐射强度约为0.20 k W/m2, 相当于有102 000 TW的能量[1]。在地球上, 有很多能源都来源于太阳, 如风能、水能、生物质能、波浪能等。从本质上讲, 太阳能是非常特殊的能源, 这种特殊性主要体现在它既是一次能源, 又是可再生能源, 其资源总量极为丰富, 相关研究结果表明, 在地球生命周期内, 太阳能是不可能枯竭的, 也就是说太阳能可供地球长期使用。太阳能除了资源丰富之外, 还具有很多优点, 如安全、清洁、环保、不需要开采等, 但也存在一定的不足之处, 即过于分散且不稳定。所以想要对太阳能进行充分、有效的利用, 就必须解决其分散和不稳定的问题, 这一直以来都是太阳能应用技术研究的重点。

2 太阳能在暖通空调领域中的应用发展

暖通空调是建筑工程中不可或缺的组成部分之一, 也是建筑中的能耗大户, 通过太阳能的应用, 可以有效降低暖通空调能耗, 使建筑总体能耗大幅度下降。下面本文重点对太阳能技术在暖通空调中的运用进行论述。

2.1 太阳能热水系统

太阳能热水系统大体上可分为两类, 一类是热源系统, 另一类是供应系统, 前者又被称为集热系统, 主要是将太阳能辐射能转换为热量, 并与辅助热源组合使用, 对水进行加热处理, 它由如下设备和附件组成:太阳能集热器、辅助热源、管道、水箱、控制系统、热交换器及水泵等;后者是将热水输送给住户使用的管道系统, 具体由以下几个部分组成:供热水管道、回水管道、供水设备、控制系统及用热水器具等[2]。选用太阳能热水系统时, 应当遵循因地制宜的原则, 并充分结合当地气候条件、地理位置、热水用量等因素, 同时, 还要考虑系统本身的系能及设置条件, 以节约燃料和电能为目标, 确保选用的系统能够提供稳定的热水供应。

2.2 太阳能空气供暖系统

太阳能空气供暖系统根据导热介质的不同, 可细分为热水集热、热风采暖方式。其中前者主要是采用热水集热器进行集热后, 用热水对空气进行加热, 为室内供暖;后者则是直接用空气集热器对空气进行加热为室内供暖, 这种方式的应用相对较多, 其工作原理如下:由系统中的风机驱动空气, 使空气在集热器与储热器间不断循环, 然后将集热器吸收到的太阳能热量经由空气传给储热器存储下来, 或直接供给室内取暖。在这一过程中, 风机主要起驱动空气的作用, 建筑内的冷空气通过风机输送给储热器与其中的储热介质进行热交换, 空气被加热之后, 送给室内供暖。在该系统中, 集热器是重要组成部分之一, 当采用空气作为集热介质时, 要求集热器的体积和传热面积要足够大, 这样才能提供足够的热量;储热器一般都是采用砾石固定床作为储热材料。空气供暖热源要求温度相对较低, 通常只要达到50 ℃左右即可, 其适用性较好[3]。

2.3 太阳能热水供暖系统

太阳能热水供暖系统与空气供暖系统最为显著的区别在于采暖的热媒不同, 这种供暖系统可分为常规和热泵两种类型[4]。

a) 常规供暖系统。即在普通太阳能热水器系统上增设一个容量足够大的储热水箱, 将系统终端改为低温辐射地板采暖盘管或顶棚毛细管辐射散热系统, 同时还需加装水泵等附件, 使整个系统中的水流形成环路, 除此之外, 还要配备一套大功率辅助加热系统。该系统的构成相对比较简单, 使用方便。常规系统供热效率较低, 对于供热要求较高的寒冷地区不太适用;

b) 热泵供暖系统。该系统主要是将太阳能及热设备与热泵系统进行有机结合, 通过二者结合之后, 有效克服了常规供暖系统的不足, 并使全天候供热问题得到了解决。热泵技术属于典型的节能型供热技术, 它将高品位的电能作为驱动能源, 并从低温热源当中吸取低品位的热能, 然后再将这些热能传输给高温热源, 进而达到泵热的目的。按照热源类型的不同, 可将热泵分为水源热泵、气源热泵及地源热泵等形式, 按照工作原理又可分为吸收吸附式热泵、蒸汽喷射式热泵等。太阳能热泵采暖系统最为显著的特点是耗费极少量的电能便可获得几倍于电能的热量, 而且还能有效利用低温热源, 有利于减少集热面积。若是将该系统与夏季制冷有机结合, 其优势更为突出。太阳能是该热泵供暖系统的主要热源, 系统运行过程中, 克服了太阳能扩散性和间歇性的不足, 是较为理想的太阳能利用方式[5]。串联式是该系统最常见的一种连接方式, 如图1所示。

在串联式系统当中, 太阳能集热器与热泵蒸发器均为互相独立的部件, 二者之间通过储热器进行换热, 储热器可以存储经由太阳能加热后的水或空气, 蒸发器与其换热使制冷剂蒸发, 通过冷凝将热量传给用户。

2.4 太阳能空调制冷系统

太阳能空调主要是借助太阳能热泵的原理发挥空调制冷的作用。与热泵供暖相比, 制冷系统中增加了热交换器、储冷水箱及制冷终端等设备, 其工作原理是利用制冷剂蒸发吸收热量, 从而达到降低储冷器中水的温度, 然后再经由热交换器降低空气或水等介质的温度, 最终通过管路传给制冷终端, 以冷水盘管辐射或冷风的形式达到降低室温的目的。与常规空调系统相比, 太阳能空调系统具有如下优点:季节适应性良好, 对环境基本不会造成污染。从原理上可将太阳能空调制冷系统分为两种, 一种是以热能作为驱动能源, 主要包括吸收式制冷、吸附式制冷和喷射式制冷;另一种则是以电能作为驱动能源, 即先将太阳能转换为电能, 然后再利用电能制冷[6]。

a) 吸收式制冷。具体是指借助溶液浓度的变化获取装置, 制冷剂在一定压力下蒸发吸热, 通过吸收剂吸收冷剂蒸汽, 从蒸发器内出来的低压蒸汽进入到吸收器后, 会被吸收剂所吸收, 在这一过程中释放出的热量则会被冷却带走, 由此形成的浓溶液由泵输送给发生器, 被热源加热之后蒸发, 蒸发过程中会产生出高压蒸汽, 并进入冷却器冷却, 稀溶液减压之后会重新流回至吸收器当中, 完成一个循环。在吸收式制冷过程中, 热源可通过太阳能获得, 溶液则以氨- 水、溴化锂- 水为主, 由于溴化锂吸收式制冷系统对真空度的要求较高, 加之容易产生结晶现象, 所以常被应用于大中型制冷空调系统当中。例如, A城市市中心一栋28层的综合楼采用的就是100 k W太阳能空调系统, 该系统以平板式集热器收集太阳能, 采用的是100 k W吸收式制冷机, 以太阳能热水为能源输入制冷机中进行制冷, 室外阳光不充足时, 用燃油热水炉进行辅助加热, 确保系统全天候运行。系统集热面积为500 m2, 吸收式制冷机的制冷能力为100 k W, 冷冻水温度在9 ℃左右, 供空调用户的面积约为600 m2。实际运行结果表明, 该系统可满足空调使用需求;b) 吸附式制冷。这种制冷方式的优点在于结构简单、噪声低、无污染、投资少、使用寿命长。但由于吸附式制冷机的尺寸相对较大, 加之吸附剂均为多孔介质, 比表面积大, 导热性能不高, 从而制约其应用;c) 喷射式制冷。与吸收式制冷相比, 喷射式制冷系统的结构更加简单, 运行也比较稳定, 但是性能系数不高。所以, 上述三种制冷方式应首选吸收式制冷。

3 结语

太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的清洁型能源, 其现已被应用于诸多领域。在简要阐述太阳能资源利用价值的基础上, 重点分析太阳能在暖通空调领域中的应用, 在未来一段时期, 应当加大对太阳能技术在暖通空调领域中应用的研究力度, 使其能够更好地为暖通空调系统节能服务, 这对节能降耗目标的实现具有重要意义。

参考文献

[1]周水洪.太阳能在制冷空调中的应用及关键技术[J].能源研究与利用, 2014 (5) :88-90.

[2]何梓年.太阳能吸收式空调及供热系统的设计和性能[J].太阳能学报, 2011 (l) :76-79.

[3]周恩泽.太阳能——热泵热源地板辐射供暖系统房间热力过程数学模型的研究[J].流体机械, 2014 (7) :86-88.

[4]刘寅.太阳能辅助空气源热泵空调低温特性研究[J].低温与超导, 2011 (10) :73-75.

[5]王侃宏, 毕文峰.太阳能辅助加热土壤源热泵系统理论分析[J].河北建筑科技学院学报, 2012 (5) :110-114.

篇4：太阳能空调在我国的研究与发展

关键词：太阳能空调；节能

一、引言

在当前世界能源紧张，各种能源价格飞涨的形势下，各国都将眼光投向了可再生能源，一则这种能源可再生，取之不尽、用之不竭；再则，可再生能源对环境友好，对地球及人类的生存环境的危害几乎可以忽略不计。在可再生能源中，太阳能无疑是最引人瞩目的，在太阳能利用领域，太阳能光伏电池、太阳能热水器等产品在一定范围内已经小有普及，太阳能照明产品、太阳能建筑也在试用推广当中，太阳能空调技术也有一定的发展。

二、发展太阳能空调应用的基础和意义

1.1 太阳能利用的合理性

一般的太阳能热利用項目，如采暖、热水等，在需求上其实与太阳能的提供并不完全一致：当天气越冷、人们越需要温暖的时候，太阳能量的提供往往不足。从这个角度来看，太阳能空调的应用是最合理的：当太阳辐射越强。天气越热的时候，我们需要空调的负荷也越大。这是太阳能空调应用最有利的客观因素。

1.2 太阳能空调的市场基础

在炎炎夏日里，空调的耗电量几乎是整个电力系统耗电量的三分之一，这是夏季电力系统不堪重负的原因之一。因此太阳能空调从一开始就具有很大的诱惑力。利用太阳能致冷与一般电力致冷原理相同，只是所用能源不同，因此带来一些结构上的变化。目前太阳能致冷的方法有多种，如压缩式致冷、蒸汽喷射式致冷、吸收式致冷等。

1.3 太阳能空调的技术基础

太阳能制冷，其实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。当前，世界各国都在加紧进行太阳能空调技术的研究。据调查，已经或正在建立太阳能空调系统的国家和地区有意大利、西班牙、德国、美国、日本、韩国、新加坡、香港等。这是由于发达国家的空调能耗在全年民用能耗中占有相当大的比重，利用太阳能驱动空调系统对节约常规能源、保护自然环境都具有十分重要的意义。

1.4 环境保护，可持续发展的要求

随着经济的发展和人们生活水平的提高，空调的需求量越来越大。在一般民用建筑物，空调的能耗占了一半以上，给能源、电力和环境带来很大的压力。电力的发展同时带来废气阶放，温室效应和酸雨等环境问题，空调机的制冷剂（CFCs）还会对大气臭氧层造成破坏。切时龟空调用的是清洁的太阳能，制冷过程也没有污染的危险，系统本身是符合环境保护要求的。另一方面，节省了电力和燃料，间接上也减轻了环境的压力，太阳能空调的应用完全降合可持续发展战略的要求。

2.我国太阳能空调的发展与现状

（1）起步阶段（70年代未一80年代初）在我国，太阳能制冷及空调的研究可以追溯到1975年在妄阳召开全国太阳能会议以后的七十年代后期。1974年中东石油危机发生以后，不少科研机构、高等院校和企业纷纷投入人力和物力研制太阳能制冷（空调〕机，其中多数是小型的务水吸收式制冷试验样机。例如：天津大学1975年研制的连续式氨一水吸收式太阳能制冰机，日产冰量可达5.4kg.为北京师范学院（现首都师范学大等）1977年研制成功1.5m2平板型间歇式太阳能制冰机，每天可制冰6.8-8kg；1979年义研制出8m2平板型自动跟踪连续式太阳能冷藏柜。华中工学院（现华中理工大学）研制了采光面积为1.5m2，冰箱容积为70升，以氨一水为工质对的小型太阳能制冷装置，可维持冰箱0℃10小时左右。这期间先后有20多个单位开展过工作，积累了宝贵的经验，

（2）坚持阶段（80年代中后期一90年代初）

其后，由于当时还有许多技术难题没有来得及解决，太阳能空调项目因一时难以看到成效而得不到支持，研究的队伍和规模大大缩小，仅存少数单位仍坚持基础性研究和样机试验，经历了一段非常困难的时期。在这期间，中科院广州能源所得到了香港裘槎基金会的资助，坚持进行了太阳能空调系统以及太阳能制冷机的研究，并且取得了重要的进展。

1987年，中国科学院广州能源研究所与香港理工学院合作在深圳建成了一套科研与实用相结合的示范性太阳能空调与热水综合系统，集热面积共120m2，制冷能力14kw，空调面积为80m2采用了三种中温集热器，包括直通式真主管集热器、热管型真空管集热器和V形隔热膜平板型集热器。采用两合日本矢崎公司生产的2冷吨单级淡化侄吸收式制冷机。

为了适应太阳能的利用，中国科学院广州能源所从1982年开始进行了新型热水型两级吸收式决化铰制冷机的研制并取得了成功，这种新型的制冷机有两个显著的特点，一是所要求的热源温度低，在65℃以上的范国内能稳定地运行；二是热源的利用温差大，为12-24℃（随热源温度而变）。

（3）实用阶段（“九五”计划期间）

直到“九五”计划期间，太阳能空调的的各方面条件已经成熟，国家科委（现科技部）把“太阳能空调”列为重，氨科技攻关项目，计划建成示范性系统，以促进太阳能空调的推广应用。大阳能空调项目迎来了它的第二个春天，太阳能空调的技术水平也上升到一个新的高度。中科院广州能源所和北京太阳能研究所承担了该项任务，计划在南方和北方各建一座大型实用性太阳能空调系统。

三、太阳能空调的研究发展方向

1）产业化

太阳能空调实用性示范系统的建成，证明了人阳能空调技术上是可行的，经济上也显示出一定的效益，潜在的市场很大，应当向产业化方向发展。但要实现产业化目标，还有许多工作可做，例如：

太阳能空调系统的计算机设计软件；

制冷机商品化、产业化；

统一的配套设备和零部件；

制定产品（系统）的技术标准；

大力开拓市场。

2）研究和开发新的枝术

太阳能空调系统目前普遍采用成熟的淡化短吸收式制冷技术。由于造价、人工工艺方面的原因。所以，采用这种技术的太阳能空调系统适用于中央空调和集中供热方式，系统需要有一定的规模。而市场对小型的、家用的太阳能空调器却有更大的需求，事实和经验告诉我们，只有满足千家万户人民群众需要的产品，才能形成规模化产业。因此，需要研究和开发小型太阳能空调的新方法、新技术。

3）建筑物的热-电-冷联供系统

建筑物用能是一个耗能大户，其中用于厥明、供热和空调就占了一半以上，太阳能在建筑上的应用不仅可以节省能源，更重要的是有利于保护环境。利用太阳能供电、供热、供冷、照明，最终实现所谓绿色能源源的房子，是世界上许多发达国家的热门研究课题，也将是21世纪一个应用面很广、需求量很大的多学科交叉的综合性课题。这是太阳能利用的一个引人注目的发展趋势。

五、结语

随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，人们对生活环境的要求越来越高，采暖和空调已经是建筑物的必要设施。另一方面由于常规能源不断千采和使用，其储藏量将不断地减小，环境污染的问题也越来越严峻。因此，利用太阳能供冷和供热，不仅可以节省电力和常规能源，对环境保护尤其有重要意义。

参考文献

2013-2017年中国太阳能空调市场行情动态及投资战略咨询报告

作者简介

篇5：太阳能空调技术的现状及发展趋势

2 0世纪7 0年代后期, 随着世界各国对太阳能利用研究的蓬勃发展, 太阳能空调技术也随之出现。太阳能空调技术的应用比较合理:即当太阳辐射越强, 天气越热的时候, 太阳能空调的负荷越大, 制冷效果最好。不少科研机构、高等院校和企业纷纷投入人力和物力研制太阳能制冷 (空调]机。其中多数是小型的吸收式制冷试验样机。在国外, 佛罗里达大学的法伯教授就着手于这方面的研究, 并投入了实际运行。他采用氨吸收式制冷机, 其冷却水为2 1℃的井水, 其制冷系数在0.4 5左右。该系统由面积3 2.2 m2的平板集热器、7 k W的溴化锂制冷机和2.5 m2的储热水罐组成。数据表明, 该系统可提供冬天供热所需的全部能量和夏天典型日内为驱动吸收式制冷机所需的能量的7 0%。

随着太阳能制冷空调关键技术的成熟, 特别是在太阳能集热器和制冷机方面取得的迅猛发展, 使太阳能空调得到了快速发展。在2 0世纪9 0年代真空管集热器和溴化锂吸收式制冷机已经大量地进入了市场。真空管集热器的热水温度夏季都在8 5℃以上, 完全能够满足太阳能空调的需要。中国科学院广州能源研究所研制的低温热水型两级吸收式制冷机, 热源温度只需6 0℃以上, 特别适合在太阳能空调中使用。国内不少厂家也开始生产太阳能空调。例如上海中天生产小型太阳能空调, 广州能源、烟台福山等生产大型太阳能空调都具有比较成熟的经验。

1 太阳能空调的工作原理与技术特点

现在太阳能空调的实现方式主要有两种, 一是先实现光-电转换, 再用电力驱动常规压缩式制冷机进行制冷;这种实现方式原理简单、容易实现, 但成本高。青岛海尔就生产过这种太阳能冰箱和空调。二是利用太阳的热能驱动进行制冷, 这种制冷方式技术要求高, 但成本低、无噪音、无污染。现采用的主要是这种方式。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。太阳能吸收式空调系统主要由太阳集热器和吸收式制冷机两部分构成。

1.1 吸收式制冷工作原理

吸收式制冷是利用两种物质所组成的二元溶液作为工质来进行的。这两种物质在同一压强下有不同的沸点。其中高沸点的组分称为吸收剂, 低沸点的组分称为制冷剂。常用的吸收剂-制冷剂组合有两种:一种是溴化锂-水, 通常适用于大型中央空调;另一种是水-氨, 通常适用于小型空调。吸收式制冷机主要由发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器组成。

本文以溴化锂吸收式制冷机为例。在制冷机运行过程中, 当溴化锂水溶液在发生器内受到热媒水加热后, 溶液中的水不断汽化;水蒸气进入冷凝器, 被冷却水降温后凝结;随着水的不断汽化, 发生器内的溶液浓度不断升高, 进入吸收器;当冷凝器内的水通过节流阀进入蒸发器时, 急速膨胀而汽化, 并在汽化过程中大量吸收蒸发器内冷媒水的热量, 从而达到降温制冷的目的;在此过程中, 低温水蒸气进入吸收器, 被吸收器内的浓溴化锂溶液吸收, 溶液浓度逐步降低, 由溶液泵送回发生器, 完成整个循环。

1.2 太阳能吸收式空调工作原理

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。热媒水的温度越高, 则制冷机的性能系数 (C O P) 越高, 这样空调系统的制冷效率也越高。

常规的吸收式空调系统主要包括吸收式制冷机、空调箱 (或风机盘管) 、锅炉等几部分, 而太阳能吸收式空调系统是在此基础上再增加太阳集热器、储水箱和自动控制系统。在夏季, 被集热器加热的热水首先进入储水箱。当热水温度达到一定值时, 由储水箱向制冷机提供热媒水;从制冷机流出并已降温的热水流回储水箱, 再由集热器加热成高温热水;制冷机产生的冷媒水通向空调箱, 以达到制冷空调的目的。当太阳能不足以提供高温热媒水时, 可由辅助锅炉补充热量。

在冬季, 同样先将集热器加热的热水进入储水箱, 当热水温度达到一定值时, 由储水箱直接向空调箱提供热水, 以达到供热采暖的目的。当太阳能不能够满足要求时, 也可由辅助锅炉补充热量。在非空调采暖季节, 只要将集热器加热的热水直接通向生活用储水箱中的热交换器, 就可将储水箱中的冷水逐渐加热以供使用。

1.3 当前太阳能空调的技术特点

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。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。

2 太阳能空调技术的优势及存在的问题

当前, 大部分使用的空调技术是一种以电能为动力, 把室内热量加以吸收排除到室外的循环系统。其耗能非常多。在世界能源日益紧张的今天, 采用更为节能的空调系统是人类的共同需要。利用太阳能空调技术解决了这个问题。太阳能空调耗电少, 运行费用低, 无运动部件, 寿命长, 无噪声。它的优点还在于越是太阳能辐射强烈的时候, 环境气温越高, 人们的生活越需要空调时, 太阳能空调的制冷能力就越强。使用太阳能空调的结果, 既创造了室内宜人的温度, 又能降低大气的环境温度, 还减弱了城市中的热岛效应。更为可取的是, 它既节约了能源, 还不使用破坏大气层的氟里昂等有害物质, 是名副其实的绿色空调。其在节能和环境方面有很大的发展潜力。

就我国的空调行业而言, 空调器的市场正处于发展和完善阶段。目前, 大中城市家庭的空调器普及仅在2 0%以下。其市场潜力十分巨大。随着人们生活水平的大幅提高, 空调器已逐渐成为家庭必备的家用电器。阻碍空调进入家庭的主要矛盾是耗能和价格因素。从太阳能空调的特性和技术特点来看, 太阳能空调最适合于上述矛盾的解决和应用。当前空调行业的需求也给太阳能空调技术的发展和应用带来了难得的机遇。太阳能空调技术在的问题及解决方法如下:

(1) 因受太阳能集热器的影响, 太阳能空调普遍存在着效率低、价格高的问题。但是太阳能空调是建立在太阳能热水应用基础上的, 太阳能空调中的太阳能集热器可以与太阳能热水器相通用。随着太阳能热水器的发展, 太阳能集热器的效率也会提高;对于原来有太阳能热水器的用户可以改造, 先制冷再用余热洗澡, 使其有更好的经济性。

(2) 从集热器、制冷机等相应的成本分配来看, 集热温度、冷水温度及冷却水温度应各为多少, 才能建立一个最为经济合理的太阳能空调系统, 这也是尚待解决的课题。

(3) 由于太阳能的收集存在着时效问题, 因此蓄热技术也必须得到很好地解决。现在的蓄热方法主要是采用增加热水容量, 以增强保温效果, 随着蓄热技术和蓄热载体的研究开发, 太阳能空调系统的不可靠性和间断性也会有所改善。

(4) 对于居住相对集中的楼房来说, 集热器的安装受到很大的限制。这主要是因为太阳能空调的安装不普遍, 楼房的设计没有考虑到太阳能空调的缘故。

(5) 没有太阳能空调系统专用的计算机设计软件、控制芯片、技术标准以及统一的配套设备和零部件。这是科技与市场结合的问题。其需要太阳能空调形成一定的规模, 占领一定的市场, 还需要一定的时间和政府、科技部门的支持, 才能实现。

3 结论

篇6：太阳能空调研究与发展

太阳能空调与高效供热装置及其应用项目经多年攻关，突破了太阳能空调和供热装置技术瓶颈，并在2010年度国家科学技术奖励大会上获得国家技术发明二等奖。

本项目的发明创新点如下：

1.突破了太阳能空调技术的瓶颈，发明了太阳能硅胶－水吸附制冷机和太阳能两级转轮式除湿空调，解决了利用集热器产生60℃～90℃热能实现稳定制冷空调过程的难题。针对太阳能热水系统夏季运行，独创了太阳能硅胶－水吸附式冷水机组，采用分离热管和毛细升膜蒸发原理以及回热回质循环方法，利用普通集热器所产生的60℃以上热水即可驱动空调制冷，实现了太阳能空调在夏季可以8小时以上连续供冷，技术指标居国际领先水平。针对太阳能空气集热器，发明了太阳能两级转轮式除湿空调，采用基于硅胶和卤素盐耦合吸湿机理的复合吸附剂，利用等温除湿和中间冷却原理提高除湿循环的热力学完善度，实现利用60℃～90℃热空气驱动空调除湿，热力COP达到1.0以上，能够把40％以上太阳辐射转变为空调能力输出。

2.发明了太阳能/空气源热泵装置。针对常规太阳能供热系统受太阳辐射低密度、间断性等因素影响大的难题，利用太阳能集热和热泵循环，有效吸收太阳辐射热以及环境中的热量，实现供热系统高效稳定工作。该技术已实现产业化，产品性能指标优于国内外同类产品，推动了行业的形成与发展。

3.集成创新了太阳能采暖、空调、自然通风与热水供应复合能量利用技术并获得规模应用。提出了太阳能结合建筑全年综合高效利用的新方法。夏季利用集热器产生60℃以上热水驱动太阳能空调，冬季利用太阳能采暖供热，过渡季节利用集热循环产生热压效应强化室内自然通风，同时太阳能产生的热水可满足建筑全年生活热水供应，国际上首次实现了太阳能全年高效利用，使建筑太阳能系统保证率达到60％以上。

本项目获发明专利授权17项，实用新型专利授权17项；制定2项太阳能标准；出版了专著《太阳能制冷》，发表论文63篇，SCI收录20篇。建筑结合太阳能供热、太阳能/空气源热泵技术形成产业，太阳能空调在江苏双良集团批量生产，太阳能除湿空调获得工程应用，项目成果入选Wisions国际可再生能源推广应用范例。发明成果在生态建筑、低温储粮、世博场馆以及皇明太阳能集团等多种场合应用，取得重大社会和经济效益。

篇7：太阳能空调与供热综合系统

中科院广州能源研究所研发的太阳能空调系统, 利用太阳能集热器 (平板集热器、真空管集热器) 产生热水, 夏天通过溴化锂吸收式制冷机制冷, 供空调使用, 系统可全年提供生活用热水, 冬天可以用作采暖。制冷机驱动热源温度75~90℃, 系统可配备辅助能源或与热泵配合, 全天候自动运行。太阳能空调系统适用于集中供热和中央空调。

系统可用于建筑物及工农业生产上的太阳能冷-热并供系统, 如宾馆、招待所、学校、医院、游泳池、水产养殖、温室种养等。吸收式制冷机, 还可以应用于电力、化工、化肥、冶金、陶瓷、纺织、钢铁等行业, 吸收式制冷机利用生产过程中的废热制冷, 也可以利用地热热水制冷, 供旅游或种养业应用。适合于有热水需求的集中供冷、供热系统, 特别是大型太阳能热水系统的配套供冷工程。

篇8：太阳能水循环空调

然而，长时间使用这种电扇，易引起风湿性关节炎和“空调病”，同时家电的使用寿命也会缩短。能不能设计一种既节能减排又不影响健康的“安全空调”呢？

一、制作材料

太阳能电池输入插座、控制器、蓄电池、抽水泵、进水管、储水箱、U型循环铜管及散热片、出水管、辅助电源开关、抽水开关、电风扇、电压表、辅助加热管、数显温度计、温控器、水循环空调盒、电路板。

二、系统原理

如图1，有太阳时，太阳能电池板通过硅片将光能转化为电能，由能量转化控制器给蓄电池充电。蓄电池储存电能后，再根据设置向外电路的负载供电。

抽水泵通电后转动，将深水井里的地下水抽入进水管，流进太阳能水循环系统装置。经过U型循环铜管及散热片循环，实现室内夏凉冬暖的效果，然后循环水再由出水管流出，回到储水井里。太阳能水循环空调半剖示意图如图2所示。

三、使用方法

先开启电源开关，再启动空调。当水箱内的水位低于正常水位线时，自动控制器开启，控制电磁阀打开，自动进水;到一定水位时，自动控制器关闭，使水箱内保持足够的水。

天气寒冷时，需开启辅助加温开关，由温控器自动调温至所设定的温度。当室内温度上升到设定温度时，自动控制器关闭。使用全自动温控器可完成制冷、制热循环过程，实现冬天室内可取暖、夏天室内可制冷的目的。

四、创新点

1.太阳能空调系统与住宅楼完美结合，解决了普通太阳能集热系统难以安装，无法防风、防冻等一系列问题。

2.可一年四季为住户供应充足的生活用水，使用方便、耗电量少。

3.循环水经空调后流到储水井里，补充地下水，也可再次利用。

篇9：太阳能空调系统的可行性研究

关键词：太阳能空调,集热效率,制造成本,能源价格,分析研究

0 引言

空调能耗在全年民用能耗中占有相当大的比重, 用太阳能替代常规能源驱动空调系统对节能和环保都具有十分重要的意义, 而且夏天强烈的太阳辐照恰好与夏季迫切的制冷需求相匹配, 用太阳能进行制冷最能发挥系统利用自然条件这一特点。将太阳能作为办公建筑空调系统的热源, 关键应考虑系统的建造成本和运行费用等问题。为掌握第一手太阳能空调的相关资料, 在对目前太阳能空调相关领域的情况进行调研、分析及总结, 并对国内生产太阳能集热器的厂家进行考察的基础上, 对太阳能集热器数据进行了一一核实。

1 中国的太阳能资源

我国太阳能资源的地区分布大致分为4类, 1类:太阳辐照量大于6700MJ/ (m2·a) 的资源丰富区, 如高原地区;2类:太阳辐照量在5400~6700MJ/ (m2·a) 的资源较富区, 如新疆南部、青海东部;3类:太阳辐照量在4200~5400MJ/ (m2·a) 的资源一般区, 如陕西北部、江苏北部;4类:太阳辐照量在小于4200MJ/ (m2·a) 的资源贫乏区, 如四川、贵州、重庆等。

2 地区选择

根据我国各地区的太阳能资源分布、经济发达程度和冷热需求情况, 本文选择北方与南方作为太阳能吸收式制冷供热系统可行性分析的典型地区。

3 太阳能集热器的分类及特点

太阳能集热器是利用太阳辐射吸收材料的光热效应, 将太阳辐射转变为热能并向传热工质传递热量的特殊产热装置, 它是太阳能制冷供热系统中最重要、最基本的组成部分。太阳能集热器可以按以下多种方法进行分类。一是按传热介质分为液体集热器和空气集热器;二是按进入采光口的太阳辐射是否改变方向分为聚光集热器和非聚光集热器;三是按是否追踪分为跟踪集热器和非跟踪集热器;四是按是否有真空空间分为平板集热器和真空管集热器;五是按工作温度范围分为低温集热器、中温集热器和高温集热器。

目前能产生中高温热水的集热器类型主要有:全玻璃真空管集热器、内插U形管的全玻璃真空集热器、内插热管的全玻璃真空集热器、热管式真空管集热器、复合抛物聚光镜 (CPC) 、塔式集热器、菲涅尔透镜聚焦集热器、抛物面槽聚焦集热器 (PTC) 型集热器。经过市场调研, 在国内主要集热器生产厂家的情况如表1所示。

4 太阳能制冷主机的选择

单效、双效和三效太阳能溴化锂吸收式制冷系统比较如表2所示。单效型溴冷机所用集热器价格为2000/m2, 单效太阳能溴化锂吸收式制冷系统的集热器系统每千瓦制冷功率的成本约为1.496万元;双效型溴冷机所用集热器价格3000/m2, 双效太阳能溴化锂吸收式制冷系统的集热器系统每千瓦制冷功率的成本约为1.52万元;三效型溴冷机所用集热器价格5000/m2, 三效太阳能溴化锂吸收式制冷系统的集热器系统每千瓦制冷功率的成本约为2.2万元。

因此, 采用单效型溴冷机作为太阳能制冷主机成本是最低的。以制冷量需求100万kcal/h (1163k W) 为例, 以单效热水计算, 需要集热器面积8700m2, 考虑维护空间, 集热器占地面积超过10000m2, 集热器系统投资1740万元人民币。另外, 太阳能集热系统的运行不可避免地要受到气候条件的影响。为了保证系统可以全天候发挥空调、采暖功能, 辅助的常规能源系统是必不可少的。采用太阳能热水补燃型溴冷机可以在太阳能动力不足时补充所需负荷。因为对于夏天制冷来说, 补燃的部分具有较高的COP, 可以达到1.35以上;对于冬天采暖来说, 则相当于一台小型锅炉。因此, 本次调研得出最佳太阳能制冷方案为:采用“太阳能热水补燃型溴冷机”和“力诺瑞特的95℃出水的CPC集热器”相结合的方式。

5 太阳能制冷系统经济性分析

在北方地区, 与燃气直燃型溴冷机相比, 在全年利用太阳能的情况下, 且处于当前集热器价格水平, 只有当天然气价格在4元/Nm3以上时, 才可能将集热系统的投资回收期缩短到10年左右;或者处于当前天然气价格水平, 只有当太阳能集热系统造价降低到1000元/m2时, 才可能将集热系统的投资回收期缩短到10年左右。

在南方地区, 与燃气直燃型溴冷机相比, 在全年利用太阳能的情况下, 且处于当前集热器价格水平, 只有当天然气价格在7.5元/Nm3以上时, 才可能将投资回收期缩短到10年左右;或者处于当前天然气价格水平, 只有当太阳能集热系统 (包括集热器) 造价降低到1250元/m2, 才可能将投资回收期缩短到10年左右。

注:总造价指太阳能集热系统的造价, 包括集热器, 管道配件, 以及人工费。

南方地区, 与水冷螺杆机相比, 在全年利用太阳能的情况下, 且处于当前集热器价格水平, 只有当工业电价达到2.5元/ (k W·h) 以上时, 才可能将投资回收期缩短到10年左右;或者处于当前工业电价水平, 只有当太阳能集热系统 (包括集热器) 造价降低到700元/m2时, 才可能将投资回收期缩短到10年左右。在采用相同的制冷系统, 相同的天然气价格, 相同的集热器价格情况下, 北方需要的回收年限比南方短45%, 这主要是南方地区的太阳能辐照强度没有北方地区强。

由于天然气价格高, 电价相对便宜, 所以当采用水冷螺杆机制冷系统进行投资年限对照时, 所需回收年限更长, 也就是说即使天然气价格大幅提升、太阳能制冷系统相对于燃气直燃型溴冷机具有一定投资价值, 但由于电价水平较低, 太阳能制冷系统相对于水冷螺杆机又不具备投资价值。

6 结语

太阳能制冷技术所需的技术, 包含太阳能集热技术, 制冷所需要的溴冷机技术均是成熟技术, 不存在技术瓶颈。目前在推广使用上主要受制于综合经济效益, 受制于太阳能集热系统的成本和间歇性等因素。

从以上数据分析, 在太阳能集热系统处于目前常规价格的前提下, 无论是北方还是南方, 按照当前当地的价格水平, 即使全年利用太阳能, 仅太阳能太阳能集热系统也无法在15年内收回投资, 还需要考虑太阳能的间歇性及整个制冷设备及系统和占地面积等方面的投资, 所以从经济性方面来看, 目前太阳能制冷不具备吸引力。

即使经济性问题解决了, 还需要考虑占地面积问题, 因太阳能制取100万kcal/h (1163k W) 制冷量, 太阳能集热器需要占地面积10000m2, 即1万kcal制冷量需要100m2 (即一般满足1m2建筑面积制冷需要1m2的太阳能集热器占地面积) , 这也是限制太阳能制冷应用推广的一个核心问题。

太阳能空调具有明显的节能和环保效益, 但由于以上经济性和占地面积及间歇性制冷等问题, 目前仅能够在特定的场合, 作为科研示范项目进行应用, 只有随着太阳能集热器集热效率的显著提高和制造成本的大幅下降, 加上能源价格的大幅提高, 再加上政府出台相应的扶持政策, 太阳能空调才可能逐步进入市场。

参考文献

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[2]何梓年, 朱敦智.太阳能供热采暖应用技术手册[M].北京:化学工业出版社, 2009.

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[5]张昕宇, 等.太阳能供热空调系统在建筑中的应用实例[A].中国建筑学会暖通空调分会、中国制冷学会空调热泵专业委员会.全国暖通空调制冷2006年学术年会文集[C].中国建筑学会暖通空调分会、中国制冷学会空调热泵专业委员会.2006.

篇10：神奇的太阳能空调技术

普通压缩式空调的用电量很大，尤其是炎热的夏季，一般民用建筑物，如酒店、办公楼、医院等，空调耗能之大已占总耗能的50％以上，给能源、电力和环境造成了很大的压力。而我国太阳能资源十分丰富，其中三分之二以上的地区利用太阳能的条件都相当好。在这种情况下太阳能空调无疑具有非常广阔的发展前景。

太阳能用于空调制冷，其最大的优点在于季节匹配性好，即太阳能空调系统的制冷能力是随着太阳能辐射的增大而增大的，这正好与人们对夏季空调的迫切需求相匹配。太阳能空调在环保、节能方面也显示出无与伦比的优越性，所用的制冷剂都是无毒、无害的，几乎对环境没有任何影响，制冷过程中也无废料产生。

太阳能制冷系统可以直接以太阳辐射为驱动能源，有吸收式制冷、吸附式制冷和喷射式制冷等；也可以以太阳能产生的机械能为驱动能源，有压缩式制冷、光电式制冷和热电式制冷等。冷热联供是比较实用的设计方案，例如太阳能吸收式空调系统结合了太阳能供热系统和太阳能供冷系统后，除了夏季提供制冷空调以外，还可以在冬季提供采暖和全年提供生活用水。综合来说太阳能吸收式空调系统是目前应用最多的也是最具有发展前景的，我们就以这种吸收式空调系统为例进行介绍。

太阳能吸收式空调系统主要由太阳集热器和吸收式制冷机两部分构成。

太阳能集热器

太阳能集热器是指吸收太阳辐射并将产生的热能传递到传热工质的装置。集热器是组成各种太阳能利用系统的关键部件，不同的集热方法形成了不同的集热器类型，概括的讲主要分为：非聚焦式的平板型太阳能集热器、真空管太阳能集热器、聚焦型太阳能集热器和太阳能空气集热器。平板型集热器是当今应用最广泛的太阳能集热产品，它结构简单、采光面积大、工作可靠、成本低，缺点是提供的热源温度较低。真空管太阳能集热器是在平板型太阳能集热器的基础上发展起来的新型太阳能集热器。由于吸热体和玻璃管之间的夹层保持高度真空而且涂有选择性吸收涂层，真空管太阳能集热器在高温和低温环境下仍有优良的热性能，但是其成本较高。聚焦型太阳能集热器是将一定面积上的太阳能集中到更小的面积上，因而能获得优质的高温热能，但是其成本同样较高。在目前的太阳能制冷应用中比较多的使用平板型集热器。

吸收式制冷机

吸收式制冷是利用两种物质所组成的二元溶液作为工质来进行的。这两种物质在同一压强下有不同的沸点，其中高沸点的组分称为吸收剂，低沸点的组分称为制冷剂。吸收式制冷就是利用溶液的浓度随其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。常用的吸收剂一制冷剂组合有两种：一种是溴化锂——水，通常适用于大型中央空调；另一种是水——氨，通常适用于小型家用空调。两者工作原理相似，我们以溴化锂吸收式制冷机为例介绍其工作原理。

溴化锂——水吸收式制冷机工作原理：

溴化锂吸收式制冷机以热能为动力，以水为制冷剂，溴化锂溶液为吸收剂，制取高于0℃的冷量。为了实现连续制冷，将已蒸发的制冷剂通过一定手段恢复到液体状态，实现制冷连续。其工作原理如图1所示。

如图1所示，制冷机主要有发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、换热器、循环泵等组成。太阳能集热器产生的热媒水流经发生器加热其中的溴化锂溶液，溶液中的水不断汽化，使得发生器内的溴化锂溶液浓度不断升高，进入吸收器，而产生的水蒸气进入冷凝器。水蒸气进入冷凝器后，被冷凝器中的冷却水降温凝结，成为高压低温的液态水。当冷凝器内的高压液态水通过节流阀进入蒸发器时，由于压力突变急速膨胀而汽化，并在汽化过程中大量吸收蒸发器内冷媒水的热量，从而达到降温制冷的目的。在此过程中，低温水蒸气进入吸收器，被吸收器内的溴化锂浓溶液吸收，溶液浓度逐步降低，再由循环泵送回发生器，完成整个循环过程。如此反复循环，不断制冷。换热器的作用是为了提高稀溶液进入发生器的温度，节省加热稀溶液的热量，提高整个装置的热效率。

以上介绍的溴化锂吸收式制冷机是单级吸收式制冷，即系统只采用单级发生器，它的COP一般在0.75以下。为了进一步提高COP和减少加热功率，可以采用两级吸收式制冷，甚至更高。图2显示了单双和三级系统的热源温度和COP的关系。

可以看出，双级和三级的COP升高了，制冷量也提高了，但是其对工作热源的温度要求也提高了，这就要求我们采用更好的集热器。就目前的成本而言双效和三效吸收要比单效高很多。

溴化锂吸收式制冷机的优缺点：

溴化锂吸收式制冷机有很多优点：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。

溴化锂吸收式制冷机的主要缺点：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，溴化锂水溶热均容易形成结晶，影响正常运行。

太阳能吸收式空调系统工作原理

图3是一个加有辅助热源的大型太阳能吸收式空调系统工作原理图。辅助热源能保证空调系统稳定持续的工作。

在夏季，被太阳能集热器加热的水进入储水箱，当热水温度达到一定值时，储存在储水箱中的水作为热媒水供给吸收式制冷机。从吸收式制冷机流出并已经降温的热水流回到储水箱，再由太阳能集热器加热成高温热媒水。制冷机产生的冷媒水流到空调箱，完成降温功能。当太阳能不足以提供高温的热媒水时，可由辅助锅炉补充热量。

在冬季，同样太阳能集热器加热的热水进入储水箱，当热水温达到一定值时，从储水箱直接向空调箱提供热水，达到供热采暖的目的。生活用热水由生活用热水箱提供。太阳能功率不足时由辅助锅炉提供。

推广应用前景