太陽能制冷技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用

1、太陽能制冷技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用摘要 太陽能制冷是近幾年發(fā)展起來的一種新型太陽能利用技術(shù)，利用太陽能進(jìn)行制冷可以有效降低常規(guī)制冷方法而帶來的巨額能源消耗，并減輕由于燃燒化石能源發(fā)電所帶來的環(huán)境污染。目前太陽能制冷技術(shù)研究的熱點(diǎn)是太陽能吸收式制冷、太陽能噴射式制冷和太陽能吸附式制冷。關(guān)鍵詞 太陽能吸收式制冷；吸附式制冷；溶液除濕制冷；噴射式制冷；太陽能集熱器Superficial Discussing Development and Application of The Solar Refrigeration【Abstract】 Solar refrigeration is a sort of new

2、 solar using technology developing near several years.The solar refrigeration can effectively reduce mint consume of energy sources owing to general equipment of refrigeration，and it can alleviate the environment pollution due to burning the fossil energy sources.Now the hot topic of the solar refri

3、geration is about the solar absorption refrigeration and the solar adsorption refrigeration as well as the eject refrigeration.【Key words】Solar absorption refrigeration;Adsorption refrigeration;Eject refrigeration前言太陽能是分布廣泛、使用清潔的可再生能源,有望在未來社會(huì)能源結(jié)構(gòu)中發(fā)揮更加重要的作用。其中利用太陽能進(jìn)行供熱、采暖和制冷是實(shí)現(xiàn)規(guī)?；⒌统杀纠锰柲艿闹匾緩?。各國學(xué)者都

4、在積極尋找能夠?qū)崿F(xiàn)夏季利用太陽能進(jìn)行空調(diào)制冷的有效方法,目的在于提高太陽能集熱器的全年利用效率,同時(shí)可以開辟一條利用太陽能解決空調(diào)制冷需求的嶄新技術(shù)途徑。太陽能制冷具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。首先是節(jié)能,據(jù)統(tǒng)計(jì),國際上用于民用空調(diào)所耗電能約占民用總電耗的50%。而太陽能是取之不盡,用之不竭的。太陽能制冷用于空調(diào),將大大的減少電力消耗,節(jié)約能源;其次是環(huán)保,太陽能制冷一般采用非氟烴類的物質(zhì)作為制冷劑，以減少燃燒化石能源發(fā)電帶來的環(huán)境污染，臭氧層破壞系數(shù)和溫室效應(yīng)系數(shù)均為零，適合當(dāng)前環(huán)保要求。太陽能制冷的另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)是熱量的供給和冷量的需求在季節(jié)和數(shù)量上高度匹配。太陽輻射越強(qiáng)、氣溫越高,冷量需求也越大。太陽

5、能制冷還可以設(shè)計(jì)成多能源系統(tǒng),充分利用余熱、廢氣、天然氣等其他能源。1. 太陽能吸收式制冷技術(shù)1.1太陽能吸收式制冷技術(shù)的原理吸收式制冷是利用溶液濃度的變化來獲取冷量的裝置,即制冷劑在一定壓力下蒸發(fā)吸熱,再利用吸收劑吸收冷劑蒸汽。系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖1所示。自蒸發(fā)器出來的低壓蒸汽進(jìn)入吸收器,被吸收劑強(qiáng)烈吸收,吸收過程中放出的熱量被冷卻水帶走,形成的濃溶液由泵送入發(fā)生器中,被熱源加熱后蒸發(fā),產(chǎn)生高壓蒸汽,進(jìn)入冷凝器冷卻,而稀溶液減壓回流到吸收器,完成一個(gè)循環(huán)。它相當(dāng)于用吸收器和發(fā)生器代替壓縮機(jī),消耗的是熱能。熱源可以利用太陽能、低壓蒸汽、熱水、燃?xì)獾榷喾N形式。圖 1 太陽能吸收制冷系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 吸收式制冷系

6、統(tǒng)的特點(diǎn)與所使用的制冷劑有關(guān),常用于吸收式制冷機(jī)中的制冷劑大致可分為水系、氨系、乙醇系和氟里昂系四個(gè)大類。水系工質(zhì)對(duì)是目前研究最熱門的課題之一，對(duì)它的研究主要是針對(duì)現(xiàn)今大量生產(chǎn)的商用LiBr吸收式制冷機(jī)依然存在的易結(jié)晶、腐蝕性強(qiáng)及蒸發(fā)溫度只能在零度以上等缺陷。氨系工質(zhì)對(duì)中包括了最為古老的氨水工質(zhì)對(duì)和近期開始受重視的以甲氨為制冷劑的工質(zhì)對(duì)，由于氨水工質(zhì)對(duì)具有互溶極強(qiáng)、液氨蒸發(fā)潛熱大等優(yōu)點(diǎn),它至今仍被廣泛用于各類吸收式制冷機(jī)。人們對(duì)氨水工質(zhì)對(duì)的研究主要是針對(duì)它的一些致命的缺陷，如：COP較溴化鋰小、工作壓力高、具有一定的危險(xiǎn)性、有毒、氨和水之間沸點(diǎn)相差不夠大、需要精餾等。吸收式空調(diào)采用溴化鋰或氨水

7、制冷機(jī)方案，雖然技術(shù)相對(duì)成熟,但系統(tǒng)成本比壓縮式高，主要用于大型空調(diào)，如中央空調(diào)等。1.2太陽能吸收式制冷技術(shù)的研究現(xiàn)狀 Arif Ileri對(duì)以R22-DMETEG為工質(zhì)對(duì)的太陽能單效吸收式空調(diào)系統(tǒng)的年性能進(jìn)行了理論分析，系統(tǒng)設(shè)計(jì)制冷量為100kW，采用400m2高效集熱器。結(jié)果表明，與常規(guī)的鍋爐和電空調(diào)相比，太陽能吸收式制冷系統(tǒng)能夠節(jié)省380%冬季采暖、91%夏季制冷的耗能，年運(yùn)行成本節(jié)省約50%。 R.J.Romero等對(duì)采用LiBr/H20和三重氫氧化物水溶液(NaOH:KOH:CsOH=40:30:24)為工質(zhì)的太陽能單效吸收式制冷系統(tǒng)的性能進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明，與采用LiBr/H2

8、0相比，采用三重氫氧化物水溶液為工質(zhì)時(shí)，系統(tǒng)具有更好的性能系數(shù)，但還有很多不足:要求的熱源溫度高，發(fā)生器溫度需要在130-160;由于粘性較大，導(dǎo)致傳熱傳質(zhì)系數(shù)較低:高溫下的腐蝕性較大。I.Pilatowsky等對(duì)采用一甲胺一水的太陽能單效吸收式制冷系統(tǒng)的性能進(jìn)行了理論研究。結(jié)果表明，一甲胺一水是很好的工質(zhì)對(duì)，蒸發(fā)溫度可達(dá)(-5)-100C，可應(yīng)用于亞熱帶地區(qū)，用于牛奶冷藏等場(chǎng)合。馬來西亞大學(xué)的等三位學(xué)者,提出了一個(gè)使用真空管集熱器的太陽能驅(qū)動(dòng)的單效溴化鋰吸收式制冷仿真系統(tǒng)。系統(tǒng)制冷功率為3.5KW,通過TRNSYS進(jìn)行仿真優(yōu)化計(jì)算,確定水箱容量、集熱面積、集熱器傾角等參數(shù)。 我國的研究工作人

9、員在開發(fā)結(jié)合太陽能熱水系統(tǒng)的吸收式制冷系統(tǒng)方面也做了大量工作。最有代表性的是廣州能源所研制的兩級(jí)吸收式溴化鋰空調(diào)機(jī)組,與傳統(tǒng)單效吸收制冷機(jī)相比,驅(qū)動(dòng)熱源溫度大幅降低(65以上),因而與太陽能集熱器能夠更好地匹配工作。圖2 廣州能源所開發(fā)的兩級(jí)吸收式空調(diào) 上海交通大學(xué)的王如竹和劉艷玲提出了一種小型雙效太陽能溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng),制冷量為10KW。系統(tǒng)將燃?xì)庵比夹碗p效澳化鏗機(jī)組與熱管式真空管集熱器相結(jié)合,在普通燃?xì)怆p效循環(huán)運(yùn)行的基礎(chǔ)上,引入了太陽能熱水作為低壓發(fā)生器的輔助驅(qū)動(dòng)能源,可以實(shí)現(xiàn)夏季制冷、冬季供暖以及全年提供生活熱水的功能。2. 吸附式制冷技術(shù)吸附式制冷可采用低品位熱能作為驅(qū)動(dòng)能源，特別

10、適合采用能量密度低的太陽能以及廢熱；它所使用的是無污染或少污染的工質(zhì)對(duì)；設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠；操作簡(jiǎn)便；無運(yùn)動(dòng)部件、使用壽命長(zhǎng)、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低廉、無噪聲，適用于無電地區(qū)、有大量低品位余熱排放的工業(yè)過程及有顛簸震動(dòng)的移動(dòng)式機(jī)械上。因此，吸附式制冷技術(shù)引起世界各國科技工作著的廣泛關(guān)注。2.1吸附式制冷技術(shù)的原理和特點(diǎn)太陽能吸附式制冷實(shí)際上是利用物質(zhì)的物態(tài)變化來達(dá)到制冷的目的。用于吸附式制冷系統(tǒng)的吸附劑-制冷劑組合可以有不同的選擇，例如：沸石-水。這些物質(zhì)均無毒、無害，也不會(huì)破壞大氣臭氧層。太陽能吸附式制冷系統(tǒng)主要由太陽能吸附集熱器、冷凝器、蒸發(fā)儲(chǔ)液器、風(fēng)機(jī)盤管、冷媒水泵等部分組成，如圖1所示。其操作過程

11、是間歇的，包括吸附和脫附兩個(gè)過程。(1)受熱脫附過程。吸附床內(nèi)充滿了吸附劑，吸附有制冷劑，冷凝器與冷卻系統(tǒng)相連，一般冷卻介質(zhì)為水。工作時(shí)太陽能集熱器對(duì)吸附床加熱，制冷劑獲得能量Qd克服吸附劑的吸引力從吸附劑表面脫附，進(jìn)入右邊管道，系統(tǒng)壓力增加。當(dāng)壓力與冷凝器中對(duì)應(yīng)溫度下的飽和壓力相等時(shí)，制冷劑開始液化冷凝放出潛熱Qc，冷凝成液態(tài)并流到蒸發(fā)器中貯存起來，脫附過程結(jié)束。 (2)吸附過程。冷卻系統(tǒng)對(duì)吸附床進(jìn)行冷卻，溫度下降，吸附劑開始吸附制冷劑，吸附劑放出吸附熱Qa，并重新吸附制冷劑蒸汽，管道內(nèi)壓力降低。蒸發(fā)器中的制冷劑因壓力瞬間降低而蒸發(fā)吸熱Q0，達(dá)到制冷效果，制冷劑達(dá)到吸附床，吸附過程結(jié)束。在此

12、過程中，蒸發(fā)器吸收冷媒水的熱量，吸附床放熱。白天太陽輻射充足時(shí)，吸附床吸收太陽輻射后，溫度升高，使制冷劑從吸附劑中解吸，吸附床內(nèi)壓力升高。解吸出來的制冷劑進(jìn)入冷凝器，經(jīng)冷卻介質(zhì)冷卻后凝結(jié)為液態(tài)，進(jìn)入蒸發(fā)器。這樣，太陽能轉(zhuǎn)化為代表制冷能力的吸附勢(shì)儲(chǔ)存起來，實(shí)現(xiàn)化學(xué)吸附潛熱的儲(chǔ)存。夜間或太陽輻射不足時(shí)，環(huán)境溫度降低，太陽能吸附集熱器通過自然冷卻后，吸附床的溫度下降，吸附劑開始吸附制冷劑，產(chǎn)生制冷效果。 圖 3 太陽能吸附式制冷系統(tǒng)圖 與常規(guī)壓縮式制冷方式相比，太陽能吸附式制冷有著不采用氟利昂作為制冷劑，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行噪聲低、壽命長(zhǎng)、安全性好、無需考慮腐蝕等一系列顯著優(yōu)點(diǎn)。2.2 太陽能吸附式制

13、冷的研究現(xiàn)狀及發(fā)展 各國學(xué)者們也進(jìn)行了長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)研究，其中大多數(shù)是對(duì)吸附式制冰樣機(jī)的研究，循環(huán)工質(zhì)對(duì)通常選擇活性炭甲醇，少數(shù)也采用硅膠-水。表1列出了國內(nèi)外一些太陽能固體吸收式制冷機(jī)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。表 1 國內(nèi)外吸附式試驗(yàn)樣機(jī)的研究狀況 圖4所示為上海交通大學(xué)開發(fā)的太陽能硅膠一水吸附式空調(diào)機(jī)組,可依靠普通太陽能集熱器陣列產(chǎn)生熱水驅(qū)動(dòng)制冷循環(huán)。機(jī)組是由兩個(gè)單吸附床結(jié)構(gòu)復(fù)合而成的雙床連續(xù)制冷系統(tǒng),為了提高系統(tǒng)的制冷功率及低溫?zé)嵩打?qū)動(dòng)下的工作性能,機(jī)組采用了回質(zhì)與回?zé)嵫h(huán)措施,同時(shí)采用了雙蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了連續(xù)制冷量輸出。在額定工況下(對(duì)應(yīng)于85的熱水,冷凍水出口溫度10),機(jī)組制冷功率為8.5k w,熱

14、力COP為0.4。用于太陽能制冷,可利用60 -8 0熱水驅(qū)動(dòng),典型晴天條件下,能實(shí)現(xiàn)連續(xù)8h制冷。目前制冷量10k W產(chǎn)品已小批量生產(chǎn)。 圖4硅膠一水吸附式空調(diào)機(jī)組 德國SolarNext A G公司,日本Nishyodo和Mayekawa公司也報(bào)道了他們的太陽能吸附式空調(diào)產(chǎn)品，圖5為德國某建筑使用的Nishyodo公司105KW的硅膠一水吸附式制冷機(jī)組。這些機(jī)組的最大特點(diǎn)是要求驅(qū)動(dòng)熱源溫度低,與集熱器工作溫度匹配好。 圖5德國Freiberg應(yīng)用的日本Nishyodo公司吸附空調(diào)機(jī)組 Anyanwu E.E.等對(duì)活性炭-氨、沸石-水以及活性炭-甲醇三種工質(zhì)對(duì)作研究后認(rèn)為，沸石-水是用于太陽

15、能吸附式空調(diào)系統(tǒng)的最佳工質(zhì)，而活性炭-氨則更適合作制冰機(jī)、食物貯藏之用。3.太陽能溶液除濕技術(shù)3.1太陽能溶液除濕技術(shù)原理和特點(diǎn) 圖6為太陽能溶液除濕冷卻系統(tǒng)的流程圖,整個(gè)流程有2個(gè)子循環(huán)組成:空氣循環(huán)和溶液循環(huán).需處理空氣(包括回風(fēng)和新風(fēng))經(jīng)過溶液除濕器后常溫冷卻,進(jìn)入直接蒸發(fā)冷卻器進(jìn)行降溫處理達(dá)到房間空調(diào)所要求的送風(fēng)點(diǎn)后進(jìn)入室內(nèi),空氣在室內(nèi)升溫、增濕后其中一部分回到除濕器完成空氣循環(huán).在空氣除濕器中,常溫狀態(tài)下高濃度的除濕溶液與被處理空氣直接接觸,由于除濕溶液表層的水蒸氣分壓力比被處理空氣水蒸氣低得多,所以空氣中的水蒸氣以擴(kuò)散傳質(zhì)的方式進(jìn)入溶液表層,進(jìn)而被溶液吸收.從除濕器內(nèi)出來的稀溶液經(jīng)

16、過溶液熱交換器升溫后進(jìn)入太陽能集熱器內(nèi)進(jìn)行進(jìn)一步的加熱溫升。被加熱的溶液達(dá)到再生溫度后進(jìn)入溶液再生器內(nèi),在再生器內(nèi)水蒸氣輸送過程正好與除濕器相反,溫度較高、濃度較低的溶液與環(huán)境空氣直接接觸,此時(shí)溶液表層水蒸氣分壓力高于濕空氣表層水蒸氣分壓力,因而溶液里面的水蒸氣不斷擴(kuò)散至空氣中,完成除濕溶液的再生過程,再生后的濃溶液流經(jīng)溶液熱交換器降溫,并通過冷卻水的二次溫降,恢復(fù)除濕能力后重新進(jìn)入除濕器內(nèi)對(duì)需處理空氣進(jìn)行除濕完成溶液循環(huán).圖1中的電加熱器是一種輔助熱源,只在陰雨天使用.圖6太陽能溶液除濕冷卻流程圖 3.2太陽能溶液除濕技術(shù)研究現(xiàn)狀 國內(nèi)在溶液除濕冷卻系統(tǒng)研究方面起步較晚,但近年來國內(nèi)各大高校

17、在該領(lǐng)域的研究不斷增多,并取得很大的進(jìn)展。 張小松教授領(lǐng)導(dǎo)的科研小組在新型太陽能溶液再生裝置和除濕蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)工藝研究上取得了重大理論突破.在利用太陽能進(jìn)行溶液再生研究方面,研究了一種新的太陽能溶液再生裝置,該裝置克服了高濕天氣對(duì)溶液再生性能的不利影響,是一種能在較低再生溫度下能實(shí)現(xiàn)溶液再生的裝置。 上海交通大學(xué)應(yīng)用了采用復(fù)合干燥劑材料的兩級(jí)轉(zhuǎn)輪除濕空調(diào)機(jī)組(圖7),由于采用了物理吸附、化學(xué)吸附耦合的復(fù)合干燥劑材料,同時(shí)經(jīng)過對(duì)吸附表面的處理,使得除濕空調(diào)循環(huán)的動(dòng)態(tài)吸濕率大幅提高,同時(shí)對(duì)再生熱源溫度的要求得以降低。另一方面采取了級(jí)間冷卻的方法,提高了系統(tǒng)效率。系統(tǒng)可利用5 0以上的熱源驅(qū)動(dòng),熱力

18、COP大于1,與普通太陽能集熱器結(jié)合,能夠?qū)? 0%以上的太陽輻射能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭照{(diào)能力輸出。系統(tǒng)目前已在江蘇江陰萬龍?jiān)刺柲芸萍脊臼痉哆\(yùn)行。 圖7太陽能兩級(jí)轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng) 在國外,太陽能固體除濕空調(diào)系統(tǒng)在德國、葡萄牙、意大利、西班牙、美國等也有示范應(yīng)用。圖8所示為西班牙Mataro某圖書館的太陽能空氣集熱器驅(qū)動(dòng)的除濕空調(diào)機(jī)組。 圖8西班牙Mataro太陽空氣集熱器驅(qū)動(dòng)除濕空調(diào)機(jī)組Y.K.Yadav提出以R11為制冷劑,LiBr為除濕溶液的熱泵式除濕復(fù)合空調(diào)系統(tǒng),得出在高溫高濕的室外條件下,其效率優(yōu)于傳統(tǒng)空調(diào)。Lazzarin等介紹了一種應(yīng)用于超市的熱泵驅(qū)動(dòng)的可以自己再生的溶液除濕系統(tǒng),通過模擬全

19、年的室外工況,指出其較常規(guī)系統(tǒng)更節(jié)能。4.蒸汽噴射式制冷4.1蒸汽噴射式制冷技術(shù)原理及特點(diǎn)噴射式制冷系統(tǒng)的原理如圖9所示。制冷劑在換熱器中吸熱后汽化，增壓,產(chǎn)生飽和蒸汽,蒸汽進(jìn)入噴射器,經(jīng)過噴嘴高速噴出膨脹,在噴嘴附近產(chǎn)生真空,將蒸發(fā)器中的低壓蒸汽吸入噴射器（使用回?zé)崞?和增壓器10可以提高噴射器以及系統(tǒng)工作效率）,經(jīng)過噴射器出來的混合氣體進(jìn)入冷凝器放熱，凝結(jié),然后冷凝液的一部分通過節(jié)流閥進(jìn)入蒸發(fā)器吸收熱量后汽化,這部分工質(zhì)完成的循環(huán)是制冷循環(huán)。另一部分通過循環(huán)泵升壓后進(jìn)入換熱器,重新吸熱汽化,該循環(huán)稱為動(dòng)力循環(huán)。圖9太陽能噴射式制冷系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 噴射式制冷系統(tǒng)中循環(huán)泵是唯一的運(yùn)動(dòng)部件,系統(tǒng)設(shè)置比

20、吸收式制冷系統(tǒng)簡(jiǎn)單,運(yùn)行穩(wěn)定,可靠性較高等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是性能系數(shù)較低。4.2蒸汽噴射式制冷技術(shù)的研究現(xiàn)狀 噴射器是太陽能噴射式制冷中的核心部件，起著壓縮式制冷中壓縮機(jī)的作用，它的性能和穩(wěn)定性直接決定了整個(gè)太陽能噴射式制冷系統(tǒng)的效率。從發(fā)生器出來的工作流體（高壓制冷劑蒸汽）經(jīng)過縮放噴嘴加速成高速噴射流，在吸入室的壓力急劇降低，形成低壓，引射蒸發(fā)器中的流體進(jìn)入噴射器的吸入室后，在工作流體的夾帶作用下加速，兩股流體在混合段逐漸形成單一均勻的混合流體，再經(jīng)過噴射器的擴(kuò)壓段減速后，升壓到一定壓力，進(jìn)入冷凝器冷凝。 20世紀(jì)中期，Mizrahi提出了將CFCs（氟利昂）替代水用于噴射制冷循環(huán)中。CFCs 沸

21、點(diǎn)低，可以使用太陽能或廢熱等低品位熱源。 DA Wen Sun對(duì)用于蒸汽噴射制冷的11種制冷劑進(jìn)行試驗(yàn)研究，指出系統(tǒng)采用R152a作為制冷劑能夠獲得最佳性能，為蒸汽噴射制冷用制冷劑的選擇提供了參考。 Wimolsiri Pridasawas研究以R600a為工質(zhì)的太陽能噴射式制冷系統(tǒng)的動(dòng)力模型，COP值達(dá)到0.48。鄭愛平對(duì)利用太陽能等低品位熱能驅(qū)動(dòng)的噴射式制冷機(jī)進(jìn)行了理論分析和熱力計(jì)算，找到了各種工質(zhì)的最佳應(yīng)用溫度范圍,并篩選出了R600a是比較理想的制冷工質(zhì)。 張博等人通過研究比較發(fā)現(xiàn)，噴射式制冷中水和R123的性能較好。Eames等人對(duì)R245fa作為制冷劑進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)表明R24

22、5fa不僅有良好的熱力特性和環(huán)保安全效應(yīng)，并且使噴射式制冷系統(tǒng)的COP可達(dá)0.5-0.7。 魚劍琳，陳華等人提出了一種新型噴射制冷循環(huán)，如圖10所示。該循環(huán)系統(tǒng)是在常規(guī)噴射制冷循環(huán)的噴射器和冷凝器之間增加了一個(gè)液體-氣體射流泵，通過該射流泵可以降低噴射器的背壓，提高噴射器的噴射系數(shù)，進(jìn)而改善循環(huán)性能.能有效提高系統(tǒng)的性能系數(shù)，使其比常規(guī)循環(huán)提高1倍以上。盡管新循環(huán)消耗的泵功會(huì)有所增加，但從能耗的角度分析，新循環(huán)可以節(jié)約10%-24%的輸入，具有更高的效率。 圖 10 帶射流泵的噴射制冷系統(tǒng) 5.太陽能集熱器 太陽能集熱器是太陽能熱水器的核心部件，是用于吸收太陽輻射并使之轉(zhuǎn)換為熱能傳遞給熱介質(zhì)的

23、裝置。常見的太陽能集熱器有平板型、真空管型和聚光型太陽能集熱器。其中，平板型太陽能集熱器和真空管太陽能集熱器使用比較廣泛 。5.1平板型太陽能集熱器平板型太陽能集熱器是太陽能熱利用系統(tǒng)中接收太陽輻射并向傳熱工質(zhì)傳遞熱量的非聚光型部件，吸熱體結(jié)構(gòu)基本為平板形狀。其基本結(jié)構(gòu)如圖11所示，其工作原理為：太陽光透過玻璃蓋板照射在集熱板芯上，集熱板芯將太陽能轉(zhuǎn)化為熱能傳遞給流道中的工質(zhì)，從而完成了太陽能到熱能的轉(zhuǎn)化過程。保溫材料用于減少熱損失。圖11平板型太陽能集熱器的結(jié)構(gòu)示意圖5.2真空管太陽能集熱器熱管式真空管太陽能集熱器和全玻璃真空管太陽能集熱器是真空管太陽能集熱器中最常見的兩種。全玻璃真空管太陽

24、能集熱器是由許多支真空太陽能集熱管按照一定規(guī)則排成陣列，與聯(lián)集管、尾架和反射器等一起組成。其工作原理為：太陽光透過玻璃外管照射在內(nèi)管上，內(nèi)管鍍有選擇性圖層的外壁吸收太陽光將其轉(zhuǎn)化為熱能，傳給內(nèi)管中的工質(zhì)（圖12）。圖12全真空管太陽能集熱器的結(jié)構(gòu)示意圖 5. 3 兩種太陽能集熱器的性能比較由于結(jié)構(gòu)的原因，兩種集熱器各有優(yōu)缺點(diǎn)，如表2所示。由表2可以看出，平板型集熱器相比真空管型集熱器具有承壓性好、與建筑的結(jié)合性強(qiáng)、耐用、不易結(jié)垢等優(yōu)點(diǎn)。其在低溫下的熱性能較好，而目前中國太陽能熱水器的主要用途是洗浴和生活用熱水，其水溫要求一般低于60，在此溫度區(qū)間平板集熱器有較好的效率特性。但是真空管太陽能熱水

25、器冬天管內(nèi)的水在不排空的情況下基本不結(jié)冰或不凍壞（特殊情況如雪天也可能凍壞）。平板型太陽能集熱器在我國市場(chǎng)的占有率還不足15%，相比其在國外90%以上的市場(chǎng)占有率，平板型太陽能集熱器仍然有巨大的市場(chǎng)空間。進(jìn)一步提高太陽能集熱器效率需要最大限度采集太陽能的同時(shí)盡可能減少其對(duì)流和輻射熱損，這可以通過采用優(yōu)質(zhì)選擇性吸收涂層材料和高透過率蓋板材料來實(shí)現(xiàn)。 表2平板型和真空管太陽能集熱器的性能對(duì)比 5.4太陽能集熱器研究進(jìn)展 蘇州工業(yè)園區(qū)天潤(rùn)太陽能熱水器廠成功研制了鑲嵌在陽臺(tái)欄桿上的平板-真空管太陽能集熱器并申請(qǐng)了專利，實(shí)現(xiàn)了太陽能與建筑的有機(jī)結(jié)合。 上海交通大學(xué)的袁穎利等研制了一種具有內(nèi)插管結(jié)構(gòu)的真空

26、管太陽能空氣集熱器，該集熱器整體解熱效率高，且總體熱損系數(shù)小。西安交通大學(xué)的任云鋒、魚劍琳等人將復(fù)合拋物面聚光器(CPC)與熱管平板式集熱器相結(jié)合，研究了一種以平面形吸熱板為接收器的CPC型管式太陽能集熱器，該集熱器相比普通熱管平板式太陽能集熱器具有集熱溫度、集熱效率高且熱損失低的特點(diǎn)。A. M.El-Sawi、A.S.Wifi等利用連續(xù)折疊技術(shù)在太陽能收集裝置中制造人字形花紋折疊結(jié)構(gòu)，與平板型及V型槽式集熱器的傳熱性能相比較，其傳熱性能提高了20%，熱水出口溫度提高了10。6. 太陽能制冷技術(shù)的展望 太陽能制冷是夏季太陽能有效利用的最佳方案,有著良好的應(yīng)用前景。目前理想的太陽能制冷方式應(yīng)該是

27、與普通平板式和真空管式太陽能熱水系統(tǒng)結(jié)合的熱驅(qū)動(dòng)型空調(diào)制冷機(jī)組。兩者的結(jié)合,可以較好地解決太陽能供熱采暖系統(tǒng)冬季采暖、四季熱水供應(yīng)與夏季空調(diào)應(yīng)用的匹配,最大幅度提高太陽能利用率。 太陽能制冷技術(shù)的發(fā)展,結(jié)合了建筑用能需求,解決夏季部分建筑空間太陽能制冷空調(diào)的問題。應(yīng)該走與普及型太陽能集熱器結(jié)合的太陽能空調(diào)制冷技術(shù)路線,如吸附式、吸收式、除濕空調(diào)等,并進(jìn)一步提高效率、降低成本、減少尺寸,不斷提高太陽能綜合利用效率。 總的來看,太陽能集熱轉(zhuǎn)換及與之匹配的制冷空調(diào)方式和蓄能方式有機(jī)結(jié)合是未來太陽能制冷空調(diào)技術(shù)進(jìn)一步高效化、低成本、規(guī)模化應(yīng)用的關(guān)鍵所在,也是將來一段時(shí)間太陽能制冷技術(shù)領(lǐng)域研究和應(yīng)用的重

28、點(diǎn)。參考文獻(xiàn)1張朝昌 ,厲彥忠.太陽能制冷技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展J.制 冷 與 空 調(diào),2003,3(1):1-5.2劉艷玲，王如竹，代彥軍.太陽能雙效溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)的模擬和經(jīng)濟(jì)性分析C.中國工程熱物理學(xué)會(huì)工程熱力學(xué)與能源利用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集，北京，2002.3姜鎖利，王艷，高玲，等.新型太陽能吸收式制冷系統(tǒng)發(fā)生器的研究J.太陽能，2008，（5）:3335.4 楊啟容， 姜培鵬， 王翠蘋.有輔助能源的太陽能吸收式制冷循環(huán)模式J.煤氣與熱力， 2006， 26 （11 ） :6467.5王默晗 , 姚易先等.淺談太陽能制冷技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用J.制冷與空調(diào),2007.6 易義武,劉霏霏,戴源德.&#

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