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太阳能空调背景及推广应用


太阳能空调产生背景
在全球气候变暖的环境下,太阳能作为杰出的新能源代表,备受世界各国的青睐。低碳节能潮流之下,以光热技术为主的太阳能已经应用到各行业,在不断改善能源结构。随着国家对太阳能产业的政策扶持,各种利用太阳能技术的制造和应用领域正涌现出蓬勃的商机,一系列太阳能产品正逐渐步入人们的生活。如今各大厂商纷纷推出太阳能空调,使得太阳能空调这个被普遍认为是具有广阔前景却又在短期内难以市场化的新型空调机组,再一次受到行业的关注。
在炎炎夏日里,空调的耗电量几乎占整个电力系统耗电量的三分之一,这是夏季电力系统不堪重负的原因之一。因此太阳能空调从一开始就具有很大的诱惑力。利用太阳能制冷与一般电力制冷原理相同,只是所用能源不同,因此带来一些结构上的变化。太阳能制冷的方法有多种,如压缩式制冷、蒸汽喷射式制冷、吸收式制冷等。
一般的太阳能热利用项目,如采暖、热水等,在需求上其实与太阳能的提供并不完全一致:当天气越冷、人们越需要温暖的时候,太阳能量的提供往往不足。从这个角度来看,太阳能空调的应用是最合理的:当太阳辐射越强,天气越热的时候,我们需要空调的负荷也越大。这是太阳能空调应用最有利的客观因素。
当前的太阳能空调技术多种多样,主要是吸收式制冷和光电转化电能驱动制冷。比较成熟的技术是溴化锂——水工质对吸收制冷,如今已经在一些示范工程中有所应用,效果理想。由于太阳能空调的技术种类繁多,成熟度也各有不同,因而其产业化进程缓慢。但是不可否认的是,随着能源政策对清洁能源的倾斜,太阳能空调的推广普及前景无限美好。投资太阳能空调项目,占领前期市场将是产业扩大的战略性决策。

在强调太阳能空调优点的同时,也应看到它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,如今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,但如今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。
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,必将取得显着的经济、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,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-水吸收式制冷和溴化锂-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逆性和间断性。

太阳能空调科研结果
该系统的核心是一台名为“Schukey”的电机,能将太阳光转换成冷空气。制冷过程中,这种电机1度电只需5美分,而相比较而言,传统的空调每度电则需要花费12-14美分。Thermodyna 公司老板Volker Bergholter 表示:“该装置没有采用任何电子元件,且几乎没有任何元部件。”他将该装置描述为“简单至极”。它只需要两台负责生产冷空气的发动机结合太阳能电池板。太阳能电池板产生的蒸汽被助推器转换成为机械能,机械能再用来驱动冷却机。冷却机吸收房间中的潮湿的热空气,热空气经过压缩和扩展,被冷却到20摄氏度左右,为房间制冷。
这种设备最大的优势在于,在太阳最烈的时候人们最需要制冷,而太阳光能越多,该设备就更容易搜集到大量能量加以利用。相辅相成的关系能够更好的满足消费者的需求。Thermodyna公司计划能赶在2010年向市场推出第一批太阳能制冷机。
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