太阳能制冷原理及应用

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    太阳能制冷是指利用太阳辐射为驱动力获得制冷效应的能量转换过程,太阳能制冷分为被动式制冷,热驱动制冷以及电力(动力)驱动制冷等形式。

  太阳能制冷技术的发展历程,从被动式制冷到简单制冷再到适应型制冷,当前研发出来的第四代太阳能制冷技术聚能高效制冷,其技术优势在于聚能集热获得较高驱动温度,与普通集热器结合应用的太阳能制冷技术已经取得突破,技术上没有障碍,但存在系统初投资成本高,运行维护不简便,机组复杂等问题,而聚能高效制冷技术则有利于解决上述问题。

  对于太阳能制冷技术,国内相关行业已经开始使用该项技术,太阳能单效溴冷机是目前应用最多的太阳能制冷方式,而它的构成仅仅是:太阳能热水器+热驱动单效制冷剂+控制系统。该技术在实际中的运用还存在一定的局限性,首先是普通太阳能热水器仅能提供88摄氏度热水3小时左右;其次是采用燃气等辅助能源,系统一次能源利用率不高,但从全年综合利用角度而言,其技术可实现全年热水+冬季采暖+夏季空调功效,在当前市场上的竞争力较强。

  另外太阳能吸附空调机组目前已小批量生产,其可应用于太阳能低温储粮,改机组的技术优势在于能够在55~85摄氏度热源温度下有效工作,且适合太阳能以及其他低品位热能应用。
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  基于前三种太阳能制冷技术的发展,当前最新研发的基于聚光集热器的高效太阳能空调技术上实现了一下三个方面的突破:首先是相同制冷量可以减少集热器面积;其次是制冷剂更加紧凑,效率(热力COP)更高(一般1.0以上);另外该技术在采用辅助燃气、燃油等能源时,一次能源利用率合理。目前实际应用中以制冷为目的的集热器集热温度要求一般不超过200摄氏度,在材料,跟踪等方面要求低于热发电系统,一般采用线聚焦集热器。

  基于聚光集热器的高效太阳能空调实现模式有槽式集热器/线性菲涅尔集热器+双效溴冷机、槽式集热器/线性菲涅尔集热器+氨—水制冷机、CPC集热器+高温单效溴冷机、CPC集热器+风冷制冷机、空气集热器+除湿空调等,而这一技术应用的目的是提高效率,通过减少集热面积和制冷机体积降低成本,从而推进规模应用。

  报告中对于如何确保太阳能的利用率作出了详细的讲解,太阳能保证率是指利用太阳能与制冷机所需总热量之比,在热电效率为30%,燃烧效率为85%条件下,若压缩机空调COP为5.0,要保证太阳能空调消耗更少的一次能源,使用单效溴化锂制冷机(COP约0.7)应保证太阳能保证率至少大于50%,双效吸收溴化锂制冷机(COP约为1.2)应保证太阳能保证率至少大于30%.当前太阳能双效空调需要聚光集热器,其技术优点是:1、制冷效率高;2、特别是与辅助能源结合使用时,一次能源利用率高;存在的局限是:一是跟踪聚焦集热器与建筑集成难度大;一是对控制系统要求较高。

  这项技术目前已经建立了众多的示范基地,例如力诺瑞特新基地、曼谷体育场、江苏太阳雨太阳能、山东皇明等,在示范项目中该技术可达到一些较为理想的应用效果,据统计,除湿空调可以承担夏季湿负荷的69%,其中41天(34%)可以完全由除湿空调进行处理,太阳能保证率=33%.山东皇明使用的效果是除湿空调制冷量为20KW,所使用的集热器类型为空气集热器(SAC),该项目集热面积为140平方米。

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