摘要:70年代后期,世界各國對太陽能利用的研究蓬勃發(fā)展,太陽能空調(diào)技術(shù)也隨之出現(xiàn)。太陽能空調(diào)技術(shù)以不需電能、節(jié)約能源、沒有污染、工作壽命長等優(yōu)點引起世界學者的廣泛注意。很早以前,佛羅里達大學的法泊教授就著手于這方面的研究,并投入了實際運行,采用氨吸收式制冷機,冷卻水為21℃的井水,制冷系數(shù)為0.45左右。在亞洲,香港大學完成了太陽能吸收式空調(diào)設(shè)計、運行和在香港氣候條件下的性能數(shù)據(jù)。
關(guān)鍵字:太陽能空調(diào);應(yīng)用前景;發(fā)展
沙特阿拉伯建設(shè)了平板集熱器的太陽能空調(diào)。在國內(nèi),也有許多科技工作者在這一領(lǐng)域進行了大量研究,其中包括上海交大制冷與低溫工程研究所以及中科院廣州能源研究所等。在太陽能空調(diào)的技術(shù)特點基礎(chǔ)上,提出了太陽能空調(diào)技術(shù)的優(yōu)勢,并認為,目前大量生產(chǎn)的大型商用中央空調(diào)和家用壁掛、立式空調(diào)不太適合一些高檔的住宅,急需要一種小型戶式中央空調(diào)來填充這一空白,而太陽能空調(diào)最適合于上述矛盾的解決和應(yīng)用,故當前空調(diào)行業(yè)的需求給太陽能空調(diào)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用帶來難得的機遇。經(jīng)過幾十年的發(fā)展,太陽能空調(diào)技術(shù)已經(jīng)開始邁入實用化階段。現(xiàn)在,科技進步和經(jīng)濟發(fā)展對能源與環(huán)境提出了更高的要求,在政府和社會的大力支持下,太陽能空調(diào)技術(shù)一定有廣闊的應(yīng)用前景。
太陽能是人類取之不盡、用之不竭、隨處可得的廉價、無污染且安全的能源。每年到達地球表面的太陽輻射能約為目前世界能耗總和的2萬倍;谔柲茉吹姆N種優(yōu)勢,世界各國日益重視太陽能的研究開發(fā)和應(yīng)用。
伴隨溫室效應(yīng)的加劇,全球日益變暖,生活水平的提高,人類對空調(diào)的需求急劇上升。以中國為例,空調(diào)需求量從1997年的550萬臺增長到了1998年的660萬臺,1999年的需求達到了900萬臺。
1、太陽能空調(diào)技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀
70年代后期,世界各國對太陽能利用的研究蓬勃發(fā)展,太陽能空調(diào)技術(shù)也隨之出現(xiàn)。太陽能空調(diào)技術(shù)以不需電能、節(jié)約能源、沒有污染、工作壽命長等優(yōu)點引起了世界學者的廣泛注意。
很早以前,佛羅里達大學的法伯教授就著手于這方面的研究,并投入了實際運行,采用氨吸收式制冷機,冷卻水為21℃的井水,據(jù)認為制冷系數(shù)有0.45左右。
在亞洲,香港大學完成了太陽能吸收式空調(diào)設(shè)計、運行和在香港氣候條件下的性能數(shù)據(jù)。沙特阿拉伯建設(shè)了平板集熱器的太陽能空調(diào),采用溴化鋰制冷機進行制冷,并公開了其性能。另外,日本也報道了太陽能供冷方面的研究,該系統(tǒng)由面積32.2平方米的平板集熱器,7kW的溴化鋰制冷機和2.5立方米的儲熱水罐組成。數(shù)據(jù)表明,該系統(tǒng)可提供冬天供熱所需的全部能量和夏天典型日內(nèi)為驅(qū)動吸收式制冷機所需的能量的70%。
上海交通大學制冷與低溫工程研究所在太陽能制冷方面作了大量的工作,并且提出了一種太陽能供熱與制冷聯(lián)合循環(huán)的復(fù)合機裝置。1998年1月,中科院廣州能源研究所研制成功了實用型太陽能空調(diào)熱水系統(tǒng),在廣州江門市投入運行。其中,制冷用熱水溫度65℃-75℃,生活勢水溫度55℃-60℃,采用500平方米高效率平板集熱器,一臺100kW兩級吸收式制冷機可滿足超過600平方米的空調(diào)負荷。
2、太陽能空調(diào)的技術(shù)特點
從理論上講,太陽能空調(diào)的實現(xiàn)有兩種方式,一是先實現(xiàn)光-電轉(zhuǎn)換,再用電力驅(qū)動常規(guī)壓縮式制冷機進行制冷;二是利用太陽的熱能驅(qū)動進行制冷。對于前者,由于大功率太陽能發(fā)電技術(shù)的昂貴價格,目前實用性較差。因此,太陽能空調(diào)技術(shù)一般指熱能驅(qū)動的空調(diào)技術(shù)。當然,廣義上的太陽能空調(diào)技術(shù)也包括地熱驅(qū)動和地下冷源空調(diào)技術(shù)。由于技術(shù)、成本等原因,太陽能空調(diào)一般采用吸收式和吸附式制冷技術(shù)。吸收式制冷技術(shù)是利用吸收劑的吸收和蒸發(fā)特性進行制冷的技術(shù),根據(jù)吸收劑的不同,分為氨-水吸收式制冷和溴化鋰-水吸收式制冷兩種。吸附式制冷技術(shù)是利用固體吸附劑對制冷劑的吸附作用來制冷,常用的有分子篩-水、活性炭-甲醇吸附式制冷。兩種制冷技術(shù)均不采用氟利昂,可以避免對臭氧層的破壞作用,具有特別的意義;并且二者采用較低等級的能源,在節(jié)能和環(huán)保方面有著光明的前景。另外,吸附式制冷系統(tǒng)運行費用低(或無運行費用),無運動部件,壽命長,無噪聲,尤其在航空、航天等特殊領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。對于太陽能制冷技術(shù),因為要照顧到集熱器的效率等,就不得不采用比較低的熱源溫度。所以,太陽能驅(qū)動的制冷機存在效率較低的問題。隨之而來的,從集熱器、制冷機等相應(yīng)的成本分配來看,集熱溫度、冷水溫度及冷卻水溫度應(yīng)各為多少,才能建立一個最為經(jīng)濟合理的太陽能空調(diào)系統(tǒng),也是尚待解決的課題。另外,由于太陽能的收集存在著時效問題,蓄熱技術(shù)也必須得到很好地解決,一個較好的蓄熱系統(tǒng)可以彌補太陽能的不可靠性和間斷性。
3、太陽能空調(diào)技術(shù)的優(yōu)勢
當前,大部分使用的空調(diào)技術(shù)是一種以電能為動力,把室內(nèi)熱量加以吸收排除到室外的循環(huán)系統(tǒng)。這種空調(diào)將室內(nèi)的熱量收集后,釋放到大氣中,進一步提高了大氣的高溫,空洞裝的愈多,城市的大氣溫度會愈高,則熱島效應(yīng)會愈強烈。另外,制冷循環(huán)介質(zhì)氟里昂等氟化物的廣泛使用,導(dǎo)致了大氣臭氧層的破壞,惡化了生態(tài)環(huán)境也是眾所周知的。近幾年來,取代氟里昂的工作介質(zhì)的新型空調(diào)(是否污染環(huán)境,有待長期檢驗)已經(jīng)投放市場。但耗能嚴重的問題依然存在,在世界能源日益緊張的今天,采用更為節(jié)能的空調(diào)系統(tǒng)是人類的共同需要。
利用太陽能作為能源的空調(diào)系統(tǒng),它的誘人之處在于越是太陽能輻射強烈的時候,環(huán)境氣溫越高,人們的生活越需要空調(diào),此時,太陽能空調(diào)的制冷能力就越強。這是人和自然和諧的理想境界。使用太陽能空調(diào)的結(jié)果,既創(chuàng)造了室內(nèi)宜人的溫度,又能降低大氣的環(huán)境溫度,還減弱了城市中的熱島效應(yīng)。更為可取的是,既節(jié)約了能源,還不使用破壞大氣層的氟里昂等有害物質(zhì),是名副其實的綠色空調(diào)。
4、太陽能空調(diào)技術(shù)的應(yīng)用前景
就我國的空調(diào)行業(yè)而言,空調(diào)器的市場正處于發(fā)展和完善階段,目前,大中城市家庭的空調(diào)器普及僅在20%以下,市場潛力十分巨大。隨著人們生活水平的大幅提高,空調(diào)器已逐漸成為家庭必備的家用電器,現(xiàn)在,阻礙空調(diào)進入家庭的主要矛盾。