1、1太阳能热利用太阳能热利用第五章第五章 太阳能制冷太阳能制冷25.1 概述概述 太阳能制冷优势：太阳能制冷优势： 节能；节能； 环保；环保； 无噪音；无噪音； 1980年年9月（左）和月（左）和2010年年9月南极臭氧层空洞对比示意图月南极臭氧层空洞对比示意图3蒸汽压缩式制冷循环蒸汽压缩式制冷循环45.2 5.2 太阳能制冷方式太阳能制冷方式 太阳能光太阳能光热转换热转换 太阳能光太阳能光电转换电转换5太阳能制冷太阳能制冷 -光热转换光热转换 太阳能光热转换制冷，首先将太阳能转换成热能，太阳能光热转换制冷，首先将太阳能转换成热能，再利用热能作为外界补偿来实现制冷目的。再利用热能作为外界补偿来实
2、现制冷目的。 光热转换实现制冷光热转换实现制冷主要研究方向主要研究方向： 太阳能吸收式制冷太阳能吸收式制冷 太阳能吸附式制冷太阳能吸附式制冷 太阳能除湿制冷太阳能除湿制冷 太阳能蒸汽压缩式制冷太阳能蒸汽压缩式制冷 太阳能蒸汽喷射式制冷太阳能蒸汽喷射式制冷6太阳能制冷太阳能制冷 -光电转换光电转换 太阳能光电转换制冷，利用光伏转换装置太阳能光电转换制冷，利用光伏转换装置将太阳能转化成电能，再用驱动半导体制将太阳能转化成电能，再用驱动半导体制冷系统或常规压缩式制冷系统实现制冷的冷系统或常规压缩式制冷系统实现制冷的方法。方法。 光电转换实现制冷光电转换实现制冷主要研究方向主要研究方向： 光电半导体制
3、冷：光光电半导体制冷：光电电 光电压缩式制冷：光光电压缩式制冷：光热热电电75.3 太阳能吸收式制冷系统太阳能吸收式制冷系统热媒水热媒水水蒸气水蒸气冷却水冷却水水蒸气水蒸气液态制冷剂液态制冷剂降压降温降压降温液态制冷剂液态制冷剂吸收循环吸收循环制冷循环制冷循环工作原理工作原理：利用二元溶液的质量分数变化，完成制冷剂的循环：利用二元溶液的质量分数变化，完成制冷剂的循环制冷剂吸收剂浓溶液制冷剂吸收剂浓溶液制冷剂吸收剂稀溶液制冷剂吸收剂稀溶液相当于压缩相当于压缩机的作用机的作用8制冷剂制冷剂- -吸收剂工质对吸收剂工质对 在吸收循环中，在吸收循环中，LiBr-H2O溶液为两种沸点溶液为两种沸点不同的
4、物质组成的二元混合物，其中不同的物质组成的二元混合物，其中沸点沸点低的物质为制冷剂低的物质为制冷剂，沸点高的物质为吸收沸点高的物质为吸收剂剂，因此称为，因此称为制冷剂制冷剂-吸收剂工质对吸收剂工质对。 常用的制冷剂常用的制冷剂-吸收剂工质对：吸收剂工质对： 水水-溴化锂（溴化锂沸点溴化锂（溴化锂沸点1265） 氨氨-水（氨沸点水（氨沸点-33.3 ）9吸收式制冷工质的选择原则吸收式制冷工质的选择原则 吸收剂的吸收剂的挥发性挥发性要远低于制冷剂；要远低于制冷剂； 制冷剂和吸收剂的制冷剂和吸收剂的亲和力亲和力要很小；要很小； 制冷剂和吸收剂制冷剂和吸收剂无毒、无腐蚀性无毒、无腐蚀性； 制冷剂制冷剂
5、蒸发潜热蒸发潜热大，大，传热性能传热性能好；好； 制冷剂和吸收剂的制冷剂和吸收剂的黏性系数黏性系数小小10 太阳能集热器效率：太阳能集热器效率：集热器进口流体温度集热器进口流体温度越高越高，集热器，集热器效率越低效率越低 最佳匹配太阳能集热温度的选定最佳匹配太阳能集热温度的选定 理想吸收式制冷循环：理想吸收式制冷循环： 提高外热源温度提高外热源温度可可增大增大系统的系统的制冷系数制冷系数发生器冷凝器发生器蒸发器冷凝器蒸发器吸热制冷TTTTTTQQCOP-环境温度环境温度恒定值恒定值IttUFFaifLRR)()(,11 太阳能制冷系统的综合效率（太阳能制冷系统的综合效率（太阳能制冷系数太阳能制
6、冷系数） COPZ=COP 对太阳能制冷系数而言，存在一个对太阳能制冷系数而言，存在一个最优供热温最优供热温度度最佳点最佳点COP(T出口出口=11，T入口入口=32)COPZ最佳匹配太阳能集热温度选定最佳匹配太阳能集热温度选定12太阳能吸收式制冷的应用实例太阳能吸收式制冷的应用实例-日本矢崎日本矢崎1 1号太阳能采暖、制冷及供热水系统号太阳能采暖、制冷及供热水系统 工作原理：工作原理： 夏季制冷机发生器的夏季制冷机发生器的热源由太阳能集热器热源由太阳能集热器提供的热水提供，当提供的热水提供，当蓄热水箱温度低于蓄热水箱温度低于75时，由辅助热源供时，由辅助热源供热；热； 冬季蓄热水槽中的热冬季
7、蓄热水槽中的热水通过风机盘管用于水通过风机盘管用于房间供暖。当供热水房间供暖。当供热水温低于温低于50时，由辅时，由辅助热源供热。助热源供热。135.3 太阳能吸附式制冷系统太阳能吸附式制冷系统 工作原理工作原理：热解吸：热解吸+ +冷却吸附冷却吸附 工作介质工作介质：吸附剂和吸附质形成的混合物（：吸附剂和吸附质形成的混合物（吸附工吸附工质对质对）太阳能吸附式制冷系统图太阳能吸附式制冷系统图 优缺点优缺点：循环周期长、机组大、价格昂贵：循环周期长、机组大、价格昂贵气体制冷剂气体制冷剂液体制冷剂液体制冷剂气体制冷剂气体制冷剂白天解附白天解附晚上吸附晚上吸附14吸附工质对吸附工质对 活性炭活性炭-
8、 -甲醇甲醇 氯化钙氯化钙- -氨氨 硅胶硅胶- -水水 分子筛分子筛- -水水 太平洋西北国家实验室太平洋西北国家实验室的研究人员开发出新型的研究人员开发出新型多多孔材料，孔材料，可以捕捉可以捕捉3 3至至4 4倍多的水倍多的水（Pacific Northwest National Laboratory）(porous material)使吸附制冷机缩小使吸附制冷机缩小75%、价格降、价格降低一半、吸附解吸加快低一半、吸附解吸加快100倍倍155.4 5.4 光电半导体制冷光电半导体制冷 塞贝克效应塞贝克效应帕尔贴效应帕尔贴效应P型半导体（型半导体（Bi2Te3-Sb2Te3）和）和N型半导
9、体型半导体 (Bi2Te3-Bi2Se3)的热电势差最大，应用中能够在冷接点处表现出明显制的热电势差最大，应用中能够在冷接点处表现出明显制冷效果冷效果16太阳能半导体制冷系统太阳能半导体制冷系统 工作过程工作过程：太阳能光电转换器输出直流电，一部：太阳能光电转换器输出直流电，一部分直接供给半导体制冷装置，另一部分进入储能分直接供给半导体制冷装置，另一部分进入储能设备储存，以供阴天使用设备储存，以供阴天使用太阳能电池列阵太阳能电池列阵蓄电池蓄电池被冷却物体被冷却物体数控匹配器数控匹配器 半导体制冷装置半导体制冷装置使系统的能量输使系统的能量输出始终处于最佳出始终处于最佳匹配状态匹配状态17USB
10、冰箱冰箱结构：结构：将将P P型半导体，型半导体，N N型半导体，以型半导体，以及铜板，铜导线连成一个回路，铜板及铜板，铜导线连成一个回路，铜板和导线只起导电作用，回路由和导线只起导电作用，回路由 12V12V直直流电供电，接通电流后，一个接点变流电供电，接通电流后，一个接点变冷（冰箱内部），另一个接头散热冷（冰箱内部），另一个接头散热（冰箱后面散热器）。（冰箱后面散热器）。 特点：特点：5分钟冰箱的温度可以降到分钟冰箱的温度可以降到8.5度，双重功效，可冷可热；体积，度，双重功效，可冷可热；体积，19.499cm；重量，；重量，362g18厢式货车制冷可用太阳能空调厢式货车制冷可用太阳能空调
11、 “i-Cool”空调空调，在卡车行驶时，会向蓄电池充电；，在卡车行驶时，会向蓄电池充电；而在卡车的发动机熄火时，就使用电池供电。而在卡车的发动机熄火时，就使用电池供电。 薄膜电池（三菱化学公司）薄膜电池（三菱化学公司）安装在集装箱顶部两翼，安装在集装箱顶部两翼，紧贴集装箱顶；紧贴集装箱顶； 卡车行驶时，平均每年大约节省卡车行驶时，平均每年大约节省1%的燃料的燃料195.5 5.5 太阳能制冷应用前景太阳能制冷应用前景 传统制冷设备如冰箱和空调的使用需要消耗大量常规能源，传统制冷设备如冰箱和空调的使用需要消耗大量常规能源，间接对环境造成的污染越来越严重。从现阶段的能源供应间接对环境造成的污染越
12、来越严重。从现阶段的能源供应情况和环境保护需求来看，开发使用清洁能源将是情况和环境保护需求来看，开发使用清洁能源将是大势所大势所趋趋。 随着太阳能冰箱系统设计所需的新材料、新技术的发展，随着太阳能冰箱系统设计所需的新材料、新技术的发展，在在政府节能环保和家电下乡政策政府节能环保和家电下乡政策的支持下，太阳能在制冷的支持下，太阳能在制冷设备的研究应用一定会取得很大的发展。设备的研究应用一定会取得很大的发展。 当前以消费大量当前以消费大量电力驱动传统制冷设备的技术电力驱动传统制冷设备的技术已日趋完善，已日趋完善，单纯从高效、节能、省电方面对制冷设备进行技术革新已单纯从高效、节能、省电方面对制冷设备
13、进行技术革新已很难有大的突破，但很难有大的突破，但太阳能制冷设备太阳能制冷设备还有较大的发展空间，还有较大的发展空间，将是未来的一个发展方向。（将是未来的一个发展方向。（高效太阳能集热器技术高效太阳能集热器技术；高高效太阳能蓄能技术效太阳能蓄能技术；太阳能制冷技术太阳能制冷技术）20太阳能空调太阳能空调光伏电光伏电+ +压缩机的模式：先实现光电转换，再用电力驱动常规压缩机的模式：先实现光电转换，再用电力驱动常规压缩机制冷压缩机制冷市场的推广尚市场的推广尚存在较大阻存在较大阻碍？碍？21屋顶上的太阳能空调集热器屋顶上的太阳能空调集热器22与建筑一体设计的超大型太阳能空调集热器与建筑一体设计的超大型太阳能空调集热器23Thanks!
