太阳能空调技术开发利用的评价

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　摘要：70年代后期，世界各国对太阳能利用的研究蓬勃发展，太阳能空调技术也随之出现。太阳能空调技术以不需电能、节约能源、没有污染、工作寿命长等优点引起世界学者的广泛注意。很早以前，佛罗里达大学的法泊教授就着手于这方面的研究，并投入了实际运行，采用氨吸收式制冷机，冷却水为21℃的井水，制冷系数为0.45左右。在亚洲，香港大学完成了太阳能吸收式空调设计、运行和在香港气候条件下的性能数据。

　　关键字：太阳能空调；应用前景；发展

　　沙特阿拉伯建设了平板集热器的太阳能空调。在国内，也有许多科技工作者在这一领域进行了大量研究，其中包括上海交大制冷与低温工程研究所以及中科院广州能源研究所等。在太阳能空调的技术特点基础上，提出了太阳能空调技术的优势，并认为，目前大量生产的大型商用中央空调和家用壁挂、立式空调不太适合一些高档的住宅，急需要一种小型户式中央空调来填充这一空白，而太阳能空调最适合于上述矛盾的解决和应用，故当前空调行业的需求给太阳能空调技术的发展和应用带来难得的机遇。经过几十年的发展，太阳能空调技术已经开始迈入实用化阶段。现在，科技进步和经济发展对能源与环境提出了更高的要求，在政府和社会的大力支持下，太阳能空调技术一定有广阔的应用前景。

　　太阳能是人类取之不尽、用之不竭、随处可得的廉价、无污染且安全的能源。每年到达地球表面的太阳辐射能约为目前世界能耗总和的2万倍。基于太阳能源的种种优势，世界各国日益重视太阳能的研究开发和应用。

　　伴随温室效应的加剧，全球日益变暖，生活水平的提高，人类对空调的需求急剧上升。以中国为例，空调需求量从1997年的550万台增长到了1998年的660万台，1999年的需求达到了900万台。

　　1、太阳能空调技术的发展与现状

　　70年代后期，世界各国对太阳能利用的研究蓬勃发展，太阳能空调技术也随之出现。太阳能空调技术以不需电能、节约能源、没有污染、工作寿命长等优点引起了世界学者的广泛注意。

　　很早以前，佛罗里达大学的法伯教授就着手于这方面的研究，并投入了实际运行，采用氨吸收式制冷机，冷却水为21℃的井水，据认为制冷系数有0.45左右。

　　在亚洲，香港大学完成了太阳能吸收式空调设计、运行和在香港气候条件下的性能数据。沙特阿拉伯建设了平板集热器的太阳能空调，采用溴化锂制冷机进行制冷，并公开了其性能。另外，日本也报道了太阳能供冷方面的研究，该系统由面积32.2平方米的平板集热器，7kW的溴化锂制冷机和2.5立方米的储热水罐组成。数据表明，该系统可提供冬天供热所需的全部能量和夏天典型日内为驱动吸收式制冷机所需的能量的70%。

　　上海交通大学制冷与低温工程研究所在太阳能制冷方面作了大量的工作，并且提出了一种太阳能供热与制冷联合循环的复合机装置。1998年1月，中科院广州能源研究所研制成功了实用型太阳能空调热水系统，在广州江门市投入运行。其中，制冷用热水温度65℃-75℃，生活势水温度55℃-60℃，采用500平方米高效率平板集热器，一台100kW两级吸收式制冷机可满足超过600平方米的空调负荷。

　　2、太阳能空调的技术特点

　　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，目前实用性较差。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靠性和间断性。

　　3、太阳能空调技术的优势

　　当前，大部分使用的空调技术是一种以电能为动力，把室内热量加以吸收排除到室外的循环系统。这种空调将室内的热量收集后，释放到大气中，进一步提高了大气的高温，空洞装的愈多，城市的大气温度会愈高，则热岛效应会愈强烈。另外，制冷循环介质氟里昂等氟化物的广泛使用，导致了大气臭氧层的破坏，恶化了生态环境也是众所周知的。近几年来，取代氟里昂的工作介质的新型空调（是否污染环境，有待长期检验）已经投放市场。但耗能严重的问题依然存在，在世界能源日益紧张的今天，采用更为节能的空调系统是人类的共同需要。

　　利用太阳能作为能源的空调系统，它的诱人之处在于越是太阳能辐射强烈的时候，环境气温越高，人们的生活越需要空调，此时，太阳能空调的制冷能力就越强。这是人和自然和谐的理想境界。使用太阳能空调的结果，既创造了室内宜人的温度，又能降低大气的环境温度，还减弱了城市中的热岛效应。更为可取的是，既节约了能源，还不使用破坏大气层的氟里昂等有害物质，是名副其实的绿色空调。

　　4、太阳能空调技术的应用前景

　　就我国的空调行业而言，空调器的市场正处于发展和完善阶段，目前，大中城市家庭的空调器普及仅在20%以下，市场潜力十分巨大。随着人们生活水平的大幅提高，空调器已逐渐成为家庭必备的家用电器，现在，阻碍空调进入家庭的主要矛盾。