太陽能空調(diào)技術(shù)開發(fā)利用的評價(jià)

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　摘要：70年代后期，世界各國對太陽能利用的研究蓬勃發(fā)展，太陽能空調(diào)技術(shù)也隨之出現(xiàn)。太陽能空調(diào)技術(shù)以不需電能、節(jié)約能源、沒有污染、工作壽命長等優(yōu)點(diǎn)引起世界學(xué)者的廣泛注意。很早以前，佛羅里達(dá)大學(xué)的法泊教授就著手于這方面的研究，并投入了實(shí)際運(yùn)行，采用氨吸收式制冷機(jī)，冷卻水為21℃的井水，制冷系數(shù)為0.45左右。在亞洲，香港大學(xué)完成了太陽能吸收式空調(diào)設(shè)計(jì)、運(yùn)行和在香港氣候條件下的性能數(shù)據(jù)。

　　關(guān)鍵字：太陽能空調(diào)；應(yīng)用前景；發(fā)展

　　沙特阿拉伯建設(shè)了平板集熱器的太陽能空調(diào)。在國內(nèi)，也有許多科技工作者在這一領(lǐng)域進(jìn)行了大量研究，其中包括上海交大制冷與低溫工程研究所以及中科院廣州能源研究所等。在太陽能空調(diào)的技術(shù)特點(diǎn)基礎(chǔ)上，提出了太陽能空調(diào)技術(shù)的優(yōu)勢，并認(rèn)為，目前大量生產(chǎn)的大型商用中央空調(diào)和家用壁掛、立式空調(diào)不太適合一些高檔的住宅，急需要一種小型戶式中央空調(diào)來填充這一空白，而太陽能空調(diào)最適合于上述矛盾的解決和應(yīng)用，故當(dāng)前空調(diào)行業(yè)的需求給太陽能空調(diào)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用帶來難得的機(jī)遇。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，太陽能空調(diào)技術(shù)已經(jīng)開始邁入實(shí)用化階段。現(xiàn)在，科技進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展對能源與環(huán)境提出了更高的要求，在政府和社會(huì)的大力支持下，太陽能空調(diào)技術(shù)一定有廣闊的應(yīng)用前景。

　　太陽能是人類取之不盡、用之不竭、隨處可得的廉價(jià)、無污染且安全的能源。每年到達(dá)地球表面的太陽輻射能約為目前世界能耗總和的2萬倍。基于太陽能源的種種優(yōu)勢，世界各國日益重視太陽能的研究開發(fā)和應(yīng)用。

　　伴隨溫室效應(yīng)的加劇，全球日益變暖，生活水平的提高，人類對空調(diào)的需求急劇上升。以中國為例，空調(diào)需求量從1997年的550萬臺(tái)增長到了1998年的660萬臺(tái)，1999年的需求達(dá)到了900萬臺(tái)。

　　1、太陽能空調(diào)技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀

　　70年代后期，世界各國對太陽能利用的研究蓬勃發(fā)展，太陽能空調(diào)技術(shù)也隨之出現(xiàn)。太陽能空調(diào)技術(shù)以不需電能、節(jié)約能源、沒有污染、工作壽命長等優(yōu)點(diǎn)引起了世界學(xué)者的廣泛注意。

　　很早以前，佛羅里達(dá)大學(xué)的法伯教授就著手于這方面的研究，并投入了實(shí)際運(yùn)行，采用氨吸收式制冷機(jī)，冷卻水為21℃的井水，據(jù)認(rèn)為制冷系數(shù)有0.45左右。

　　在亞洲，香港大學(xué)完成了太陽能吸收式空調(diào)設(shè)計(jì)、運(yùn)行和在香港氣候條件下的性能數(shù)據(jù)。沙特阿拉伯建設(shè)了平板集熱器的太陽能空調(diào)，采用溴化鋰制冷機(jī)進(jìn)行制冷，并公開了其性能。另外，日本也報(bào)道了太陽能供冷方面的研究，該系統(tǒng)由面積32.2平方米的平板集熱器，7kW的溴化鋰制冷機(jī)和2.5立方米的儲(chǔ)熱水罐組成。數(shù)據(jù)表明，該系統(tǒng)可提供冬天供熱所需的全部能量和夏天典型日內(nèi)為驅(qū)動(dòng)吸收式制冷機(jī)所需的能量的70%。

　　上海交通大學(xué)制冷與低溫工程研究所在太陽能制冷方面作了大量的工作，并且提出了一種太陽能供熱與制冷聯(lián)合循環(huán)的復(fù)合機(jī)裝置。1998年1月，中科院廣州能源研究所研制成功了實(shí)用型太陽能空調(diào)熱水系統(tǒng)，在廣州江門市投入運(yùn)行。其中，制冷用熱水溫度65℃-75℃，生活勢水溫度55℃-60℃，采用500平方米高效率平板集熱器，一臺(tái)100kW兩級(jí)吸收式制冷機(jī)可滿足超過600平方米的空調(diào)負(fù)荷。

　　2、太陽能空調(diào)的技術(shù)特點(diǎn)

　　從理論上講，太陽能空調(diào)的實(shí)現(xiàn)有兩種方式，一是先實(shí)現(xiàn)光-電轉(zhuǎn)換，再用電力驅(qū)動(dòng)常規(guī)壓縮式制冷機(jī)進(jìn)行制冷；二是利用太陽的熱能驅(qū)動(dòng)進(jìn)行制冷。對于前者，由于大功率太陽能發(fā)電技術(shù)的昂貴價(jià)格，目前實(shí)用性較差。因此，太陽能空調(diào)技術(shù)一般指熱能驅(qū)動(dòng)的空調(diào)技術(shù)。當(dāng)然，廣義上的太陽能空調(diào)技術(shù)也包括地?zé)狎?qū)動(dòng)和地下冷源空調(diào)技術(shù)。由于技術(shù)、成本等原因，太陽能空調(diào)一般采用吸收式和吸附式制冷技術(shù)。吸收式制冷技術(shù)是利用吸收劑的吸收和蒸發(fā)特性進(jìn)行制冷的技術(shù)，根據(jù)吸收劑的不同，分為氨-水吸收式制冷和溴化鋰-水吸收式制冷兩種。吸附式制冷技術(shù)是利用固體吸附劑對制冷劑的吸附作用來制冷，常用的有分子篩-水、活性炭-甲醇吸附式制冷。兩種制冷技術(shù)均不采用氟利昂，可以避免對臭氧層的破壞作用，具有特別的意義；并且二者采用較低等級(jí)的能源，在節(jié)能和環(huán)保方面有著光明的前景。另外，吸附式制冷系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用低（或無運(yùn)行費(fèi)用），無運(yùn)動(dòng)部件，壽命長，無噪聲，尤其在航空、航天等特殊領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。對于太陽能制冷技術(shù)，因?yàn)橐疹櫟郊療崞鞯男实?，就不得不采用比較低的熱源溫度。所以，太陽能驅(qū)動(dòng)的制冷機(jī)存在效率較低的問題。隨之而來的，從集熱器、制冷機(jī)等相應(yīng)的成本分配來看，集熱溫度、冷水溫度及冷卻水溫度應(yīng)各為多少，才能建立一個(gè)最為經(jīng)濟(jì)合理的太陽能空調(diào)系統(tǒng)，也是尚待解決的課題。另外，由于太陽能的收集存在著時(shí)效問題，蓄熱技術(shù)也必須得到很好地解決，一個(gè)較好的蓄熱系統(tǒng)可以彌補(bǔ)太陽能的不可靠性和間斷性。

　　3、太陽能空調(diào)技術(shù)的優(yōu)勢

　　當(dāng)前，大部分使用的空調(diào)技術(shù)是一種以電能為動(dòng)力，把室內(nèi)熱量加以吸收排除到室外的循環(huán)系統(tǒng)。這種空調(diào)將室內(nèi)的熱量收集后，釋放到大氣中，進(jìn)一步提高了大氣的高溫，空洞裝的愈多，城市的大氣溫度會(huì)愈高，則熱島效應(yīng)會(huì)愈強(qiáng)烈。另外，制冷循環(huán)介質(zhì)氟里昂等氟化物的廣泛使用，導(dǎo)致了大氣臭氧層的破壞，惡化了生態(tài)環(huán)境也是眾所周知的。近幾年來，取代氟里昂的工作介質(zhì)的新型空調(diào)（是否污染環(huán)境，有待長期檢驗(yàn)）已經(jīng)投放市場。但耗能嚴(yán)重的問題依然存在，在世界能源日益緊張的今天，采用更為節(jié)能的空調(diào)系統(tǒng)是人類的共同需要。

　　利用太陽能作為能源的空調(diào)系統(tǒng)，它的誘人之處在于越是太陽能輻射強(qiáng)烈的時(shí)候，環(huán)境氣溫越高，人們的生活越需要空調(diào)，此時(shí)，太陽能空調(diào)的制冷能力就越強(qiáng)。這是人和自然和諧的理想境界。使用太陽能空調(diào)的結(jié)果，既創(chuàng)造了室內(nèi)宜人的溫度，又能降低大氣的環(huán)境溫度，還減弱了城市中的熱島效應(yīng)。更為可取的是，既節(jié)約了能源，還不使用破壞大氣層的氟里昂等有害物質(zhì)，是名副其實(shí)的綠色空調(diào)。

　　4、太陽能空調(diào)技術(shù)的應(yīng)用前景

　　就我國的空調(diào)行業(yè)而言，空調(diào)器的市場正處于發(fā)展和完善階段，目前，大中城市家庭的空調(diào)器普及僅在20%以下，市場潛力十分巨大。隨著人們生活水平的大幅提高，空調(diào)器已逐漸成為家庭必備的家用電器，現(xiàn)在，阻礙空調(diào)進(jìn)入家庭的主要矛盾。