我國是太陽能利用大國，且太陽能資源豐富，近日，從2011年制冷學(xué)會年會上由來自上海交通大學(xué)的專家關(guān)于《太陽能在制冷空調(diào)中的應(yīng)用》專題講座上了解到，至2011年9月，太陽能集熱器安裝使用面積1.69億平方米，集熱器安裝保有量占世界70%以上。而使用太陽能制冷的必要性有兩個原因：一是太陽能使用清潔，分布廣泛，零碳排放，不存在環(huán)境問題;另一方面我國巨大的太陽能資源是重要的后續(xù)能源。
當前使用太陽能制冷的技術(shù)有以下三個方面的優(yōu)勢：第一是利用太陽能制冷季節(jié)匹配性能好;第二是天氣越熱，太陽輻射越強，越需要制冷時，太陽能制冷系統(tǒng)制冷量越大;第三是太陽能制冷技術(shù)可以有效降低夏季空調(diào)負荷。目前我國太陽能在建筑中綜合應(yīng)用技術(shù)主要是生活熱水和冬季采暖兩個方面，未來發(fā)展方向則是向夏季空調(diào)和全年綜合利用，據(jù)介紹，太陽能空調(diào)用于建筑，有利于實現(xiàn)太陽能在建筑用能環(huán)節(jié)中的全年匹配，具體應(yīng)用于全年熱水供應(yīng)、冬季采暖、夏季空調(diào)、過渡季節(jié)強化室內(nèi)自然通風(fēng)，該項技術(shù)的成功研發(fā)將為太陽能集熱器開辟新的應(yīng)用領(lǐng)域。
太陽能制冷技術(shù)發(fā)展歷程及技術(shù)解析
很多人對于太陽能可能是耳熟能詳，但對于太陽能制冷還處于陌生階段，太陽能制冷是指利用太陽輻射為驅(qū)動力獲得制冷效應(yīng)的能量轉(zhuǎn)換過程，太陽能制冷被動式制冷，熱驅(qū)動制冷以及電力(動力)驅(qū)動制冷等形式。縱觀太陽能制冷技術(shù)的發(fā)展歷程，從被動式制冷到簡單制冷再到適應(yīng)型制冷，當前研發(fā)出來的第四代太陽能制冷技術(shù)聚能高效制冷，其技術(shù)優(yōu)勢在于聚能集熱獲得較高驅(qū)動溫度，與普通集熱器結(jié)合應(yīng)用的太陽能制冷技術(shù)已經(jīng)取得突破，技術(shù)上沒有障礙，但存在系統(tǒng)初投資成本高，運行維護不簡便，機組復(fù)雜等問題，而聚能高效制冷技術(shù)則有利于解決上述問題。
對于太陽能制冷技術(shù)，國內(nèi)相關(guān)行業(yè)已經(jīng)開始使用該項技術(shù)，太陽能單效溴冷機是目前應(yīng)用最多的太陽能制冷方式，而它的構(gòu)成僅僅是：太陽能熱水器+熱驅(qū)動單效制冷劑+控制系統(tǒng)。該技術(shù)在實際中的運用還存在一定的局限性，首先是普通太陽能熱水器僅能提供88攝氏度熱水3小時左右;其次是采用燃氣等輔助能源，系統(tǒng)一次能源利用率不高，但從全年綜合利用角度而言，其技術(shù)可實現(xiàn)全年熱水+冬季采暖+夏季空調(diào)功效，在當前市場上的競爭力較強。
另外太陽能吸附空調(diào)機組目前已小批量生產(chǎn)，其可應(yīng)用于太陽能低溫儲糧，改機組的技術(shù)優(yōu)勢在于能夠在55~85攝氏度熱源溫度下有效工作，且適合太陽能以及其他低品位熱能應(yīng)用。
基于前三種太陽能制冷技術(shù)的發(fā)展，當前最新研發(fā)的基于聚光集熱器的高效太陽能空調(diào)技術(shù)上實現(xiàn)了一下三個方面的突破：首先是相同制冷量可以減少集熱器面積;其次是制冷劑更加緊湊，效率(熱力COP)更高(一般1.0以上);另外該技術(shù)在采用輔助燃氣、燃油等能源時，一次能源利用率合理。目前實際應(yīng)用中以制冷為目的的集熱器集熱溫度要求一般不超過200攝氏度，在材料，跟蹤等方面要求低于熱發(fā)電系統(tǒng)，一般采用線聚焦集熱器。基于聚光集熱器的高效太陽能空調(diào)實現(xiàn)模式有槽式集熱器/線性菲涅爾集熱器+雙效溴冷機、槽式集熱器/線性菲涅爾集熱器+氨—水制冷機、CPC集熱器+高溫單效溴冷機、CPC集熱器+風(fēng)冷制冷機、空氣集熱器+除濕空調(diào)等，而這一技術(shù)應(yīng)用的目的是提高效率，通過減少集熱面積和制冷機體積降低成本，從而推進規(guī)模應(yīng)用。
報告中對于如何確保太陽能的利用率作出了詳細的講解，太陽能保證率是指利用太陽能與制冷機所需總熱量之比，在熱電效率為30%，燃燒效率為85%條件下，若壓縮機空調(diào)COP為5.0，要保證太陽能空調(diào)消耗更少的一次能源，使用單效溴化鋰制冷機(COP約0.7)應(yīng)保證太陽能保證率至少大于50%，雙效吸收溴化鋰制冷機(COP約為1.2)應(yīng)保證太陽能保證率至少大于30%。當前太陽能雙效空調(diào)需要聚光集熱器，其技術(shù)優(yōu)點是：1、制冷效率高;2、特別是與輔助能源結(jié)合使用時，一次能源利用率高;存在的局限是：一是跟蹤聚焦集熱器與建筑集成難度大;一是對控制系統(tǒng)要求較高。
這項技術(shù)目前已經(jīng)建立了眾多的示范基地，例如力諾瑞特新基地、曼谷體育場、江蘇太陽雨太陽能、山東皇明等，在示范項目中該技術(shù)可達到一些較為理想的應(yīng)用效果，據(jù)統(tǒng)計，除濕空調(diào)可以承擔夏季濕負荷的69%，其中41天(34%)可以完全由除濕空調(diào)進行處理，太陽能保證率=33%。山東皇明使用的效果是除濕空調(diào)制冷量為20KW，所使用的集熱器類型為空氣集熱器(SAC)，該項目集熱面積為140平方米。
太陽能空調(diào)制冷技術(shù)將引領(lǐng)可持續(xù)能源技術(shù)發(fā)展之道
隨著能源資源結(jié)構(gòu)變化和傳統(tǒng)能源價格上漲，太陽能制冷作為一種可持續(xù)能源技術(shù)有著更為廣闊的發(fā)展空間，隨著中溫集熱器技術(shù)的發(fā)展，以及適于太陽能制冷的空調(diào)制冷機組日益成熟，相關(guān)專家預(yù)言，太陽能空調(diào)技術(shù)應(yīng)用將逐漸被普及，特別是對于太陽能資源良好的炎熱以及熱濕氣侯地區(qū)，太陽能空調(diào)制冷技術(shù)發(fā)展前景廣闊且商機無限。
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