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太阳能制冷工作原理及主要工作形式?

 太阳能制冷工作原理及主要工作形式?
    20世纪初,人们谈论的话题只是能源,21世纪初,人们谈论的话题则是能源危机。这说明在当今这个高速发展的社会,能源已经成为支撑国家经济发展的基础和核心问题。2010,我国一次能源消费总量超过32亿吨标准煤,能源消费总量已经占世界总量的20%,能源消费总量已经超过美国,但经济总量仅为美国的三分之一左右。其中,我国的石油对外依存度已经超过55%,天然气也已经超过16%是进口,昨日的煤炭大国在2010年也已经是变成了净进口国。近年来,由于传统的制冷空调设备对氟利昂类制冷剂的大量使用,以及对电能的大量消耗成为导致当前环境与能源问题的重要因素。随着我国能源结构的调整,太阳能、地热能、生物质能等可再生能源的应用比例不断提高。因此,研制和发展对臭氧层无损耗、无温室效应而且可以利用低品位能源作为动力的节能环保型的制冷技术是制冷领域研究的重要课题。
  1、背景:
  人类进入21世纪以来,电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急,据美国石油业协会估计,地球上尚未开采的原油储藏量已不足两万亿桶,可供人类开采时间不超过95年。在2050年到来之前,世界经济的发展将越来越多地依赖煤炭。其后在22502500年之间,煤炭也将消耗殆尽,矿物燃料供应枯竭。
  同时化石燃料燃烧后造成的排放污染问题日益凸显,能源问题日益成为制约国际社会发展的瓶颈。太阳能既是一次能源,有是可再生能源,可免费使用,又无需运输,对环境也没有污染,具有无可避免的自然优势。同时,我国幅员辽阔,有着十分丰富的太阳能资源,有2/3以上的地区日照大于2000小时,太阳能资源的理论储量大每年7000亿吨标准煤。
  2、原理:
  主要有吸收式、吸附式、冷管式、除湿式、喷射式和光伏等制冷类型
  (1) 太阳能吸收式制冷:用太阳能集热器收集太阳能来驱动吸收式制冷系统,利用储存液态冷剂的相变潜热来储存能量,利用其在低压低温下气化而制冷,目前为止示范应用最多的太阳能空调方式。多为溴化锂—水系统,也有的采用氨—水系统。
  (2) 太阳能吸附式制冷:将收式制冷相结合的一种蒸发制冷,以太阳能为热源,采用的工质对通常为活性碳—甲醇、分子筛—水、硅胶—水及氯化钙一氨等,可利用太阳能集热器将吸附床加热后用于脱附制冷剂,通过加热脱附——冷凝——吸附——蒸发等几个环节实现制冷。
  (3) 太阳能除湿空调系统:是一种开放循环的吸附式制冷系统。基本特征是干燥剂除湿和蒸发冷却,也是一种适合于利用太阳能的空调系统。
  (4) 太阳能喷射式制冷:通过太阳能集热器加热使低沸点工质变为高压蒸汽,通过喷管时因流出速度高、压力低,在吸入室周围吸引蒸发器内生成的低压蒸汽进入混合室,同时制冷剂任蒸发器中汽化而达到制冷效果。
  (5)太阳能冷管制冷:这是一种间歇式制冷,主要结构是由太阳能冷管、集热箱、制冷箱、蓄冷器和冷却水回路等组成,是一种特殊的吸附式制冷系统
  {6}太阳能半导体制冷:该系统由太阳能光电转换器(太阳能电池)、数控匹配器、储能设备(蓄电池)和半导体制冷装置四部分组成。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进行制冷运行,另一部分则进入储能设备储存,以供阴天或晚上使用,保证系统可以全天候正常运行。
  3、优点:
  热源温度要求低,可以在比较大的热源温度波动范围内工作;活动部件少;对环境无害,环保。吸附式制冷不需氯氟氢类物质,因而对环境不会产生破坏,同时可以节能。
  4、应用与发展:
  目前,我国的建筑能耗占社会总能耗25%以上,而在建筑能耗中,空调能耗占到50%以上,并且建筑物空调的需求量呈逐年上升趋势,给能源、电力和环境带来很大的压力,在这种情况下,推广和发展太阳能空调系统可以节约大量的一次能源并减少能源转换污染物的排放,符合可持续发展战略的要求。利用太阳能光热转换获取热量驱动空调制冷机组,具有良好的季节适应性,太阳辐射越强,系统制冷量越大,与建筑空调负荷变化一致。随着太阳能集热技术的不断发展和常规能源价格的持续上涨,太阳能空调系统的投资将越来越低,系统的性能将越来越好,运行经济性和环保效益将更加突出,将会有更多的行业在空调制冷系统中推广利用的太阳能这一取之不尽的免费清洁能源。

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