太阳能制冷技术（终搞）.docx

対鳥等子科学校毕业论文(2010— 2013 年)题 g：浅谈太阳能制冷技术系 别：材料与化学工程系 专 业： 光伏材料加工与应用技术 班 级：10光伏 学 号：10366024 学生姓名：张守伟 指导教师：王献忠完成日期：2012.12摘要：太阳能制冷系统具有季节适应性好、与环境友好等优点随着当前人们对生 态环境的认识不断加深，各种能源在使用的过程中对环境的要求也在不断的增加， 太阳能作为当前自然环境中可再生能源和无污染能源的典范，已成为人们在新开 发研究能源方向的主要领域太阳能制冷空调也随着太阳能制冷技术的不断更新 其开发也在不断的加快，成为当期社会发展过程中空调的主要设计方向太阳能 制冷空调技术以不需电能、节约能源、没有污染、工作寿命长等多方面优点引起 世界专家和学者的研究本文要要介绍了太阳能制冷技术的发展现状及几种太阳 能制冷技术的原理和特点，并提出了未来太阳能制冷技术开发的关键技术，以及 太阳能制冷技术的发展和应用前景关键词：太阳能制冷、空调、关键技术、前景引言：我国自从改革开放以来，经济飞速的发展，使得我国能源、环境也逐步出现 了各种问题，能源危机与环境危机已成为制约我国社会经济发展的主要过程。

在 这种背景之下，走可持续发展道路是我国社会发展的主要方向在当前能源危机不断加剧的过程中，各国在生产空调的过程中都以减少能源 为主，节能已成为世界经济发展的潮流沙特阿拉伯建设了平板集热器的太阳能 空调在我国，城市化建设水平的不断提高使得人们对生活物质水平的要求也不 断的提高，建筑能耗在总能耗中所占的比例越来越大,在世界上各个国家在生产过 程中，都以节能为主要目标随着太阳能制冷技术的逐步完善，太阳能空调也已 成为我国新能源研究的方向在太阳能制冷的技术基础上，提出了太阳能空调技术的优势，是太阳能研究 中的前提，通过对太阳能的不断研究和认识，提出并认为，目前大量生产的大型 商用中央空调和家用壁挂、立式空调不太适合一些高档的住宅，急需要一种小型 户式中央空调来填充这一空白，而太阳能空调最适合于上述矛盾的解决和应用， 故当前空调行业的需求给太阳能制冷技术的发展和应用带来难得的机遇经过几十年的发展，太阳能制冷技术已经开始迈入实用化阶段现在，科技 进步和经济发展对能源与环境提出了更高的要求，在政府和社会的大力支持下， 太阳能制冷技术一定会有更广阔的应用前景摘要 2关键字 2引言 2目录 3太阳能制冷技术的发展与现状14太阳能制冷技术的原理和特点 5 太阳能制冷技术应用于空调中所表现出来的优势 。

太阳能制冷应用分析 -10 未来太阳能制冷技术开发与应用的关键技术 -11 太阳能制冷技术的应用前景 12 结语 13 致谢单位及个人 -13参考文献第一章•太阳能制冷技术的发展与现状20世纪70年代后期，世界各国对太阳能利用的研究蓬勃发展，太阳能空调 技术也随之出现太阳能空调技术以不需电能、节约能源、没有污染、工作寿命 长等优点引起了世界学者的广泛注意很早以前，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，采用氨吸收式制冷机，冷却水为21°C的 井水，据认为制冷系数有0. 45左右任何脫离实际的设计都是不现实的，要想 做好一个建筑物的空调设计，达到真正良好的使用效果，在设计当中应该考虑种种 能够考虑到的因素，将实际情况与设计紧密结合起来，应当是各工种综合的好效 果在亚洲，完成了太阳能吸收式空调设计、运行和在香港气候条件下的性能数 据沙特阿拉伯建设了平板集热器的太阳能空调，采用漠化锂制冷机进行制冷， 并公开了其性能另外，日本也报道了太阳能供冷方面的研究,该系统由面积32.2 平方米的平板集热器，7kW的漠化锂制冷机和2. 5立方米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70%。

上海交通大学制冷与低温工程研究所在太阳能制冷方面作 了大量的工作，并且提出了一种太阳能供热与制冷联合循环的复合机装置1998 年1月，中科院广州能源研究所研制成功了实用型太阳能空调热水系统，在广州 江门市投入运行其中，制冷用热水温度65°C- 75°C,生活势水温度55°C- 6°C ,采用500平方米高效率平板集热器，一台100kW两级吸收式制冷机可满足超过 600平方米的空调负荷第二章•太阳能制冷空调的技术特点从理论上讲，太阳能空调的实现有两种方式，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；二是利用太阳的热能驱动进行制冷对于 前者，由于大功率太阳能发电技术的昂贵价格，目前实用性较差因此，太阳能 空调技术一般指热能驱动的空调技术当然，广义上的太阳能空调技术也包括地 热驱动和地下冷源空调技术由于技术、成本等原因，太阳能空调一般采用吸收 式和吸附式制冷技术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，根据吸收剂的不同，分为氨-水吸收式制冷和漠化锂-水吸收式制冷两 种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。

两种制冷技术均不采用氟利昂，可以避免 对臭氧层的破坏作用，具有特别的意义；并且二者采用较低等级的能源，在节能 和环保方面有着光明的前景另外，吸附式制冷系统运行费用低（或无运行费用）, 无运动部件，寿命长，无噪声，尤其在航空、航天等特殊领域广泛应用对于太 阳能制冷技术，因为要照顾到集热器的效率等，就不得不采用比较低的热源温度 所以，太阳能驱动的制冷机存在效率较低的问题随之而来的，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，也是尚待解决的课题另外，由于太 阳能的收集存在着时效问题，蓄热技术也必须得到很好地解决，一个较好的蓄热 系统可以弥补太阳能的不可靠性和间断性第三章•几种太阳能制冷技术的原理和特点3.1太阳能吸收式制冷3. 1. 1分类简介目前太阳能吸收式空调系统中应用广泛的有漠化锂一水和氨一水工质对，其 中漠化锂一水由于COP高、对热源温度要求低、无毒和对环境友好，而占据当今 研究与应用的主流地位按其制冷循环的类型可分为单效、双效、双级、三效， 以及单效/双级等复合式循环表1列出了各种循环类型的COP,显然热源温度越 高，制冷系统所能达到的COP就越高，同时系统复杂程度也越高。

单效、两级制 冷系统的热力系数较低，目前市场上应用最广泛的单效及双效系统的能源利用率 不及传统的蒸汽压缩式制冷系统；而三效以及多效更复杂的制冷系统能源利用率 已经超过传统蒸汽压缩式制冷系统，因此三效及多效系统将是吸收式制冷技术发 展的一个重要方向表1各种制冷循环类型的COP1项目单效矽90 "C热源〉双效（约150 °C热源〉两级（约 70 °C）三效（约 200'C）COPQ 61. 1—1. 20. 3 〜0. 41. 65 — 1. 753. 1.2原理及系统组成太阳能吸收式制冷的基本原理是利用液体工作介质蒸发时吸收周围热量制 冷其工作流程如图1所示，制冷剂液体在蒸发器蒸发吸热后变成低压蒸汽进入 吸收器，被吸收剂强烈吸收，吸收过程中放出的热量被冷却水带走，形成的溶液 由泵送入发生器中，被太阳能集热器产生的热源加热后蒸发，产生高压蒸汽，进 入冷凝器冷却，而稀溶液降压回流到蒸发器，完成一个循环图1太阳能吸收式制冷系统简图3.1.3技术特点及改进措施吸收式太阳能空调系统之所以成为最接近商业化的太阳能空调方式，是因为 它除了拥有一般太阳能空调都具有的季节匹配性好、环境友好等优点外，另一个 重要的原因是它可与商品化的大型漠化锂吸收式制冷机组配套，大幅降低了投资 运行费用，且运行较可靠。

因此目前太阳能吸收式空调系统较适宜办公楼、宾馆 等公共建筑的中央空调系统（一般制冷量＞100kW）由于国内的示范项目基本上还 是采用COP较低的单效或两级制冷机，所以效率较低、成本高是太阳能吸收式空 调面临的现实情况为了提高太阳能吸收式空调的竞争力，可在以下几方面取得突破：一是太阳 能集热器作为太阳能热利用的核心部件，高温高集热效率、低成本和可靠性都 是目前的研究重心二是“太阳能化”的制冷主机目前市场上很少有针对太阳 能等低温热源的漠化锂制冷机组，而且国内尚无针对户式空调的小型漠化锂制冷 机组（＞5kW）此外，与空调系统相配套的蓄热方式和自动控制方式也需进一步改 进和突破3. 2太阳能吸附式制冷3.2. 1分类简介目前吸附式制冷系统的种类形式繁多，以其制冷的连续性可简单分为连续和 不连续两种基本吸附制冷循环的4个热力过程中只有一个阶段是在实际制冷， 因此基本吸附制冷循环是间歇制冷，而空调工况下系统一般要求连续制冷，因此 需要采用两个或多个吸附器交替运行，或采取回质、回热循环才能实现吸附剂 —吸附质工质对的选择也是吸附式制冷最重要的因素之一，可根据工质对进行分 类，采用不同工质对以适用于不同的热源和蒸发温度。

如目前空调系统常用的硅 胶一水工质对，它的热源温度可在65〜85°C,用于制冷7〜20°C的冷冻水；而活 性炭一甲醇、活性炭一氨、分子筛一水及氯化钙一氨等也是空调或制冰工况中常 用的工质对3. 2. 2原理及系统组成太阳能吸附式制冷即以太阳能为推动力驱动吸附式制冷循环的制冷方式一 个基本的吸附式制冷循环包括等吸附量加热、等压解吸、等容冷却和等压吸附4 个热力过程仅在等压吸附阶段吸附剂吸附蒸发器内的吸附质，产生蒸发制冷太阳能吸附式制冷系统简图如图2所示冷屋器I韓发储液器图2太阳能吸附式制冷系统简图其中吸附床作为吸附式制冷区别于其他制冷方式的核心部件，在整个吸附式 制冷循环中起关键作用它的特点是结构简单、一次投资少、使用寿命长、无结 晶等，且能用于振动、倾颠、旋转的场所但与压缩式和吸收式系统相比，该技 术还很不成熟主要问题在于固体吸附剂为多孔介质，导热性能低，因而吸附和 解吸所需时间长，制冷功率小，COP值不高Tchernev［ 1］试制成功沸石一水太 阳能制冷机后，太阳能固体吸附式制冷技术已成为各国竞相研究的热点法国 Pons和Guillem inot等分别对活性炭甲醇和沸石水太阳能制冷机进行了研究, 活性炭甲醇太阳能制冰机［2］的集热面积为6m2（ 4个集热器）,吸附剂质量为 20kg/m2— 24kg/m2,制冷系数为0. 12一0. 14;沸石一水太阳能冷藏室的集热面 积为20m2（ 24个集热器）,吸附剂质量共为360 kg,制冷系数约为0.10。

3. 2. 3技术特点及改进措施与太阳能吸收式空调系统相比，太阳能吸附式空调具有两个主要优势：一是 所需热源温度较低，其太阳能集热部分一般采用平板式集热器，成本大大降低； 二是吸附式系统的制冷功率相对较小，并且由于其工作特性决定吸附式增加制冷 量时势必大幅增加成本和系统重量，因此吸附式尤其适合针对普通住宅的小型化 户式空调系统（＞5kW）,具有较大的市场发展潜力目前太阳能吸附式空调的最大缺陷是系统COP值偏低，不仅低于传统压缩式 空调，而且远低于太阳能吸收式空调，这使得吸附式制冷的竞争力大打折扣吸 附式系统COP值不高除了与工质对的选择有关，主要原因是吸附系统中的传热传 质性能较低，这也是限制传统吸附式制冷产业化的瓶颈之一为了改善吸附式系 统的传热传质性能，提升系统整体的COP值，国内外学者一般在以下方向做研究 和努力：(1) 工质对的合理选择和优化作为吸附式制冷的核心，选择合适的工质对不 仅能大大提高制冷效率还能节省成本，增强可靠性2) 吸附式制冷循环方式。