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太阳能空调工作原理

信息来源:nooeoo.com  时间:2007-03-14  浏览次数:312

  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(亦称COP)越高,这样空调系统的制冷效率也越高。例如,若热媒水温度60℃左右,则制冷机COP约0~40;若热媒水温度90℃左右,则制冷机COP约0~70;若热媒水温度120℃左右,则制冷机COP可达110以上。
  实践证明,采用热管式真空管集热器与溴化锂吸收式制冷机相结合的太阳能空调技术方案是成功的,它为太阳能热利用技术开辟了一个新的应用领域。
  一:基本工作原理
  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吸收式制冷工作原理
  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。
  太阳能吸收式空调工作原理
  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。
  三:推广应用前景
  实践证明,采用热管式真空管集热器与溴化锂吸收式制冷机相结合的太阳能空调技术方案是成功的,它为太阳能热利用技术开辟了一个新的应用领域。
  太阳能吸收式空调与常规空调相比,具有以下三大明显的优点:
  (1)太阳能空调的季节适应性好,也就是说,系统制冷能力随着太阳辐射能的增加而增大,而这正好与夏季人们对空调的迫切要求一致;
  (2)传统的压缩式制冷机以氟里昂为介质,它对大气层有极大的破坏作用,而吸收式制冷机以无毒、无害的溴化锂为介质,它对保护环境十分有利;J[1]G1O
  (3)同一套太阳能吸收式空调系统可以将夏季制冷、冬季采暖和其它季节提供热水结合起来,显著地提高了太阳能系统的利用率和经济性。
  诚然,凡事都要一分为二。我们在强调太阳能空调优点的同时,也应看到它目前存在的局限性,因而在推广应用过程中注意解决这些问题:
  (1)虽然太阳能空调开始进入实用化阶段,希望使用太阳能空调的用户不断增加,但目前已经实现商品化的产品大都是大型的溴化锂制冷机,只适用于单位的中央空调。对此,空调制冷界正在积极研究开发各种小型的溴化锂或氨—水吸收式制冷机,以便与太阳集热器配套逐步进入家庭;
  (2)虽然太阳能空调可以无偿利用太阳能资源,但由于自然条件下的太阳辐照度不高,使集热器采光面积与空调建筑面积的配比受到限制,目前只适用于层数不多的建筑。对此,我们正在加紧研制可产生水蒸气的真空管集热器,以便与蒸气型吸收式制冷机结合,进一步提高集热器与空调建筑面积的配比;
  (3)虽然太阳能空调可以大大减少常规能源的消耗,大幅度降低运行费用,但目前系统的初投资仍然偏高,只适用于有限的富裕用户。为此,我们正在坚持不懈地降低现有真空管集热器的成本,使越来越多的单位和家庭具有使用太阳能空调的经济承受能力。
  近年来,地球表面温度逐年上升,人们对夏季空调的要求越来越强烈,安装空调已成为我国大部分地区的一股消费浪潮。我们相信,太阳能吸收式空调系统可以发挥夏季制冷、冬季采暖、全年提供热水的综合优势,必将取得显著的经济、社会和环境效益,具有广阔的推广应用前景。
  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。
  太阳能空调技术的优势
  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。这种空调将室内的热量收集后,释放到大气中,进一步提高了大气的高温,空调装的愈多,城市的大气温度会愈高,则热岛效应会愈强烈。另外,制冷循环介质氟里昂等氟化物的广泛使用,导致了大气臭氧层的破坏,恶化了生态环境也是众所周知的。近几年来,取代氟里昂的工作介质的新型空调(是否污染环境,有待长期检验)已经投放市场。但耗能严重的问题依然存在,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。
  利用太阳能作为能源的空调系统,它的诱人之处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,此时,太阳能空调的制冷能力就越强。这是人和自然和谐的理想境界。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,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
  太阳能空调技术的应用前景
  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20%以下,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,现在,阻碍空调进入家庭的主要矛盾是耗能和价格因素。另外,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,故当前空调行业的需求给太阳能空调技术的发展和应用带来了难得的机遇。
  经过几十年的发展,太阳能空调技术已经开始迈入实用化阶段。现在,科技的进步和经济的发展对能源与环境提出了更高的要求,相信在政府和社会的大力支持下,紧紧依托太阳能热水器这个成熟的大市场,太阳能空调技术一定有广阔的应用前景。

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