1、太阳能制冷技术 2010-12-262010-12-26太阳能制冷的主要形式太阳能制冷的主要形式n1 1、光热转换制冷。、光热转换制冷。n将太阳光转换成热能，再利用热能作为外界将太阳光转换成热能，再利用热能作为外界的补偿，使系统能够达到制冷的目的；主要的补偿，使系统能够达到制冷的目的；主要包括太阳能吸收式制冷、太阳能吸附式制冷包括太阳能吸收式制冷、太阳能吸附式制冷和太阳能喷射式制冷。和太阳能喷射式制冷。n2 2、光电转换制冷。、光电转换制冷。n先实现光电转换，再利用太阳能电池驱动制先实现光电转换，再利用太阳能电池驱动制冷机的制冷系统；冷机的制冷系统；主要包括太阳能光伏制主要包括太阳能光伏制冷和
2、太阳能压缩式制冷。冷和太阳能压缩式制冷。太阳能光热转换制冷太阳能光热转换制冷n首先是将太阳能转换成热能，再利用热首先是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。能作为外界补偿来实现制冷目的。n其中太阳能吸收式制冷已经进入了应用其中太阳能吸收式制冷已经进入了应用阶段，而太阳能吸附式制冷、太阳能蒸阶段，而太阳能吸附式制冷、太阳能蒸汽喷射式汽喷射式 制冷还处在试验研究阶段。制冷还处在试验研究阶段。太阳能吸收式制冷太阳能吸收式制冷n该系统的工作原理：该系统的工作原理：n利用太阳能集热器采集热量加热热水；再以热利用太阳能集热器采集热量加热热水；再以热水加热发生器中的溶液产生冷凝蒸汽，制冷
3、剂水加热发生器中的溶液产生冷凝蒸汽，制冷剂经过冷却、冷凝和节流降压在蒸发器中由液体经过冷却、冷凝和节流降压在蒸发器中由液体汽化吸热实现制冷，之后制冷剂蒸汽被吸收器汽化吸热实现制冷，之后制冷剂蒸汽被吸收器中的吸收溶液吸收，吸收完成后再由泵加压将中的吸收溶液吸收，吸收完成后再由泵加压将含有制冷剂的溶液送入发生器进行加热蒸发，含有制冷剂的溶液送入发生器进行加热蒸发，完成一个制冷循环。完成一个制冷循环。目前用作太阳能吸收式制冷的有以溴化锂为吸收剂的制目前用作太阳能吸收式制冷的有以溴化锂为吸收剂的制冷机；另一类吸收式制冷机是氨吸收式制冷机。冷机；另一类吸收式制冷机是氨吸收式制冷机。太阳能吸收式制冷太阳能
4、吸收式制冷n太阳能吸收式制冷是目前应用太阳能制太阳能吸收式制冷是目前应用太阳能制冷最成功的方式之一，也较容易实现。冷最成功的方式之一，也较容易实现。n目前太阳能溴化锂吸收式制冷机已广泛目前太阳能溴化锂吸收式制冷机已广泛应用在大型空调领域。应用在大型空调领域。n但是吸收式制冷系统庞大，运行复杂，但是吸收式制冷系统庞大，运行复杂，并且制冷剂存在易结晶、腐蚀性强、蒸并且制冷剂存在易结晶、腐蚀性强、蒸发温度只能在发温度只能在0以上等缺点，同时其工以上等缺点，同时其工作压力高，具有一定危险性。作压力高，具有一定危险性。太阳能吸附式制冷太阳能吸附式制冷n吸附式制冷是利用物质的物态变化来达到制冷吸附式制冷是
5、利用物质的物态变化来达到制冷的目的。的目的。n工作过程由热解吸和冷却吸附组成，工作过程由热解吸和冷却吸附组成，n基本循环过程是利用太阳能使吸附剂和吸附质基本循环过程是利用太阳能使吸附剂和吸附质形成的混合物在吸附器中解吸，放出高温高压形成的混合物在吸附器中解吸，放出高温高压的制冷剂气体进入冷凝器，冷凝出来的制冷剂的制冷剂气体进入冷凝器，冷凝出来的制冷剂液体由节流阀进入蒸发器。制冷剂蒸发时吸收液体由节流阀进入蒸发器。制冷剂蒸发时吸收热量，产生制冷效果，蒸发出来的制冷剂气体热量，产生制冷效果，蒸发出来的制冷剂气体进入吸附发生器，被吸附后形成新的混合物进入吸附发生器，被吸附后形成新的混合物(或络合物或
6、络合物)，从而完成一次吸附制冷循环过程。，从而完成一次吸附制冷循环过程。用于吸附式制冷系统的吸附式制冷系统的吸附剂用于吸附式制冷系统的吸附式制冷系统的吸附剂-制冷剂组合可以制冷剂组合可以有不同的选择，例如：沸石有不同的选择，例如：沸石-水，活性碳水，活性碳-甲醇等。这些物质均无甲醇等。这些物质均无毒、无害，也不会破坏大气臭氧层。毒、无害，也不会破坏大气臭氧层。太阳能蒸汽喷射式制冷太阳能蒸汽喷射式制冷n太阳能蒸汽喷射式制冷系统主要由太阳集热太阳能蒸汽喷射式制冷系统主要由太阳集热器和蒸汽喷射式制冷机两大部分组成。它们器和蒸汽喷射式制冷机两大部分组成。它们分别依照太阳集热器循环和蒸汽喷射式制冷分别依
7、照太阳集热器循环和蒸汽喷射式制冷机循环的规律运行。机循环的规律运行。n在喷射式制冷技术中，循环泵是唯一的运行在喷射式制冷技术中，循环泵是唯一的运行部件，系统设置比较简单、运行稳定、可靠部件，系统设置比较简单、运行稳定、可靠性高，但喷射制冷效果较低。性高，但喷射制冷效果较低。太阳能蒸汽喷射式制冷太阳能蒸汽喷射式制冷n太阳集热器成为蒸汽喷射式制冷机循环的热源。在太太阳集热器成为蒸汽喷射式制冷机循环的热源。在太阳集热器循环中，工质先后被太阳集热器加热，然后阳集热器循环中，工质先后被太阳集热器加热，然后再去加热低沸点工质至高压状态。高压蒸气进入蒸汽再去加热低沸点工质至高压状态。高压蒸气进入蒸汽喷射式制
8、冷机后放热，温度迅速降低，然后又回到太喷射式制冷机后放热，温度迅速降低，然后又回到太阳集热器和锅炉再进行加热。阳集热器和锅炉再进行加热。n在蒸汽喷射式制冷机循环中，高压蒸气通过蒸汽喷射在蒸汽喷射式制冷机循环中，高压蒸气通过蒸汽喷射器的喷嘴，吸引蒸发器内生成的低压蒸汽，进入混合器的喷嘴，吸引蒸发器内生成的低压蒸汽，进入混合室。在混合蒸汽流经扩压室后，速度降低，压力增加，室。在混合蒸汽流经扩压室后，速度降低，压力增加，然后进入冷凝器被冷凝成液体，该液态的低沸点工质然后进入冷凝器被冷凝成液体，该液态的低沸点工质在蒸发器内蒸发，吸收冷媒水的热量，从而达到制冷在蒸发器内蒸发，吸收冷媒水的热量，从而达到制
9、冷的目的。的目的。光电转换制冷光电转换制冷n利用光伏转换装置将太阳能转化成电能利用光伏转换装置将太阳能转化成电能后，再用于驱动半导体制冷系统或常规后，再用于驱动半导体制冷系统或常规压缩式制冷系统实现制冷的方法，即光压缩式制冷系统实现制冷的方法，即光电半导体制冷和光电压缩式制冷。电半导体制冷和光电压缩式制冷。n其前提是将太阳能转换为电能，其关键其前提是将太阳能转换为电能，其关键是光电转换技术，必须采用光电转换接是光电转换技术，必须采用光电转换接受器，即光电池，它的工作原理是光伏受器，即光电池，它的工作原理是光伏效应。效应。太阳能半导体制冷太阳能半导体制冷n利用太阳能电池产生的电能来供给半导利用太
10、阳能电池产生的电能来供给半导体制冷装置，实现热能传递的制冷方式。体制冷装置，实现热能传递的制冷方式。n半导体制冷的理论基础是固体的热电效半导体制冷的理论基础是固体的热电效应，即当直流电通过两种不同导电材料应，即当直流电通过两种不同导电材料构成的回路时，结点上将产生吸热或放构成的回路时，结点上将产生吸热或放热现象。热现象。太阳能半导体制冷太阳能半导体制冷n当直流电源接通，上面接头当直流电源接通，上面接头的电流方向是的电流方向是n-pn-p，温度降低，温度降低，并且吸热，形成冷端；下面并且吸热，形成冷端；下面接头的电流方向是接头的电流方向是p-np-n，温度，温度上升，并且放热，形成热端。上升，并
11、且放热，形成热端。把若干对热电偶连接起来就把若干对热电偶连接起来就构成了常用的热电堆，借助构成了常用的热电堆，借助各种传热器件，使热电堆的各种传热器件，使热电堆的热端不断散热，并保持一定热端不断散热，并保持一定的温度，把热电堆的冷端放的温度，把热电堆的冷端放到工作环境中去吸热，产生到工作环境中去吸热，产生低温，这就是半导体制冷的低温，这就是半导体制冷的工作原理。工作原理。光电压缩式制冷光电压缩式制冷 n首先利用光伏转换装置将太阳能转化成电能，首先利用光伏转换装置将太阳能转化成电能，制冷的过程是常规压缩式制冷。制冷的过程是常规压缩式制冷。n光电压缩式制冷的优点是可采用技术成熟且效光电压缩式制冷的
12、优点是可采用技术成熟且效率高的压缩式制冷技术便可以方便地获取冷量。率高的压缩式制冷技术便可以方便地获取冷量。光电压缩式制冷系统在日照好又缺少电力设施光电压缩式制冷系统在日照好又缺少电力设施的一些国家和地区已得到应用，如非洲国家用的一些国家和地区已得到应用，如非洲国家用于生活和药品冷藏。但其成本比常规制冷循环于生活和药品冷藏。但其成本比常规制冷循环高约高约34 倍。随着光伏转换装置效率的提高倍。随着光伏转换装置效率的提高和成本的降低，光电式太阳能制冷产品将有广和成本的降低，光电式太阳能制冷产品将有广阔的发展前景。阔的发展前景。太阳能制冷的优点太阳能制冷的优点n太阳能制冷技术在我国目前还处于试验阶
13、段。太阳能制冷技术在我国目前还处于试验阶段。n与常规制冷技术相比，具有以下优点：与常规制冷技术相比，具有以下优点：n采用的工质不含氟里昂，硅胶、活性碳、甲醇、溴采用的工质不含氟里昂，硅胶、活性碳、甲醇、溴化锂等均无毒无害，对大气层的保护意义明显；化锂等均无毒无害，对大气层的保护意义明显；n太阳能制冷设备几乎不消耗电能等常规能源，因此太阳能制冷设备几乎不消耗电能等常规能源，因此运行成本几乎可以忽略不计，非常节能；运行成本几乎可以忽略不计，非常节能；n太阳能制冷设备（除压缩式制冷）无运动部件，系太阳能制冷设备（除压缩式制冷）无运动部件，系统运行十分安静；统运行十分安静；n系统在接近真空的状态下运行
14、，无高压爆炸等危险，系统在接近真空的状态下运行，无高压爆炸等危险，安全可靠。安全可靠。n如何降低太阳能制冷系统的造价使之更加广泛如何降低太阳能制冷系统的造价使之更加广泛地走向商业化应用是当今太阳能制冷领域的主地走向商业化应用是当今太阳能制冷领域的主要研究课题。要研究课题。n要解决这一课题主要有以下几方面：要解决这一课题主要有以下几方面：n（1 1）研究出适应于太阳能利用的制冷机组。）研究出适应于太阳能利用的制冷机组。n（2 2）提高太阳能集热器、太阳能电池的效率）提高太阳能集热器、太阳能电池的效率和降低其造价。和降低其造价。n（3 3）整合太阳能制冷和太阳能供应热水，使）整合太阳能制冷和太阳能供应热水，使高品位和低品位的太阳能辐射各尽其用，达到高品位和低品位的太阳能辐射各尽其用，达到系统全年的运行。系统全年的运行。
