太陽能空調技術成熟嗎？

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1月6日，由廣東省科技廳組織，并委托中國科學院廣州分院主持，在廣州能源所召開了廣東省科技計劃項目“新型高效太陽能制冷空調技術”項目驗收會。驗收會專家組由來自華南理工大學、中山大學工學院、廣東省制冷學會、水科院的五位專家組成，專家組組長為華南理工大學的朱冬生教授。該項目提供資料齊全，完成并達到了合同規定的各項技術指標。項目經費使用合理，符合驗收條件。驗收組一致同意項目通過驗收。 太陽能空調的研究與發展 來源：中國潔凈煤技術網 時間：2005年6月30日 一、引言 顧名思義，太陽能空調是以太陽能作為制冷空調的能源。利用太陽能制冷可以有兩條途徑，一是利用光伏技術產生電力，以電力推動常規的壓縮式制冷機制冷；二是進行光-熱轉換，用熱作為能源制冷。前者系統比較簡單，但以目前先電池的價格計算，其造價為為后者的3-4倍；后者除了供冷之外，還結合供熱利用。因此國外的太陽能空調系統通常以第二種為主。二、 發展太陽能空調應用的基礎和意義1．1太陽能利用的合理性一般的太陽能熱利用項目，如采暖、熱水等，在需求上其實與太陽能的提供并不完全一致：當天氣越冷、人們越需要溫暖的時候，太陽能量的提供往往不足。從這個角度來看，太陽能空調的應用是最合理的：當太陽輻射越強。天氣越熱的時候，我們需要空調的負荷也越大。這是太陽能空調應用最有利的客觀因素。1．2太陽能空調的市場基礎太陽能熱水器在國內市場迅猛發展，全國太陽能熱水器的使用量已超過1000萬平方米近年來每年增長超過200萬平方米，由此可見，太陽能熱水器的使用量和需求量都非常大，市場前景非常好。另一方面，空調的需求也是一個巨大的市場。如果把供熱與空調結合起耘將是一個更加理想的方案。這是太陽能空調實現推廣應用的市場基礎。 1．3太陽能空調的技術基礎太陽能制冷空調的關鍵技術已經成熟。（1）在太陽能集熱器方面，真空管集熱器、平板集熱器都已經在市場上推廣應用；（2）在制冷機方面，溴化鋰吸收式制冷機在九十年代大量地進入了市場。中國科學院廣州能源研究所研制的低溫熱水型兩級吸收式淡化侄制冷機，熱源溫度只需60℃以上，特別適合于太陽能的利用。 （3）在系統方面，已經積累了豐富的經驗。因此，太陽能空調應用在技術上是可行的。 1．4太陽能空調的經濟性太陽能熱水器的經濟性問題，市場已經作了很好的說明。太陽能空調建立在太陽能熱水應用的基礎上，利用的是夏天用不完的能源，使太陽能得到充分的利用。增加的投資是制冷機部分，而這部分的投資在常規空調方面也是需要的。因此，太陽能空調與太陽能熱水相結合，有更好的經濟性。1．5環境保護，可持續發展的要求隨著經濟的發展和人們生活水平的提高，空調的需求量越來越大。在一般民用建筑物，空調的能耗占了一半以上，給能源、電力和環境帶來很大的壓力。電力的發展同時帶來廢氣階放，溫室效應和酸雨等環境問題，空調機的制冷劑（CFCs）還會對大氣臭氧層造成破壞。切時龜空調用的是清潔的太陽能，制冷過程也沒有污染的危險，系統本身是符合環境保護要求的。另一方面，節省了電力和燃料，間接上也減輕了環境的壓力，太陽能空調的應用完全降合可持續發展戰略的要求。基于上述觀點和理由，有關部門和專家一致認為，發展太陽能空調應用的時機已經成熟，并且有良好的社會、經濟效益，同時也能提高太陽能利用的科學意義和技術水平，有利于推動太陽能事業的發展。為了促進推廣應用，需要建立一個示范性的系統。因此，國家科委（現科技部）把“太陽能空調及供熱綜合示范系統”列為“九五”重點科技攻關項目。2。我國太陽能空調的發展與現狀（1）起步階段（70年代未一80年代初）在我國，太陽能制冷及空調的研究可以追溯到1975年在妄陽召開全國太陽能會議以后的七十年代后期。 1974年中東石油危機發生以后，不少科研機構、高等院校和企業紛紛投入人力和物力研制太陽能制冷（空調〕機，其中多數是小型的務水吸收式制冷試驗樣機。例如：天津大學1975年研制的連續式氨一水吸收式太陽能制冰機，日產冰量可達5．4kg。為北京師范學院（現首都師范學大等）1977年研制成功1．5m2平板型間歇式太陽能制冰機，每天可制冰6．8-8kg； 1979年義研制出8m2平板型自動跟蹤連續式太陽能冷藏柜．華中工學院（現華中理工大學）研制了采光面積為1．5m2，冰箱容積為70升，以氨一水為工質對的小型太陽能制冷裝置，可維持冰箱0℃10小時左右。這期間先后有20多個單位開展過工作，積累了寶貴的經驗，（2）堅持階段（80年代中后期一90年代初）其后，由于當時還有許多技術難題沒有來得及解決，太陽能空調項目因一時難以看到成效而得不到支持，研究的隊伍和規模大大縮小，僅存少數單位仍堅持基礎性研究和樣機試驗，經歷了一段非常困難的時期。在這期間，中科院廣州能源所得到了香港裘槎基金會的資助，堅持進行了太陽能空調系統以及太陽能制冷機的研究，并且取得了重要的進展。1987年，中國科學院廣州能源研究所與香港理工學院合作在深圳建成了一套科研與實用相結合的示范性太陽能空調與熱水綜合系統，集熱面積共120 m2，制冷能力14kw，空調面積為80 m2采用了三種中溫集熱器，包括直通式真主管集熱器、熱管型真空管集熱器和V形隔熱膜平板型集熱器。采用兩合日本矢崎公司生產的2冷噸單級淡化侄吸收式制冷機。為了適應太陽能的利用，中國科學院廣州能源所從1982年開始進行了新型熱水型兩級吸收式決化鉸制冷機的研制并取得了成功，這種新型的制冷機有兩個顯著的特點，一是所要求的熱源溫度低，在65℃以上的范國內能穩定地運行；二是熱源的利用溫差大，為12-24℃（隨熱源溫度而變）。（3）實用階段（“九五”計劃期間）直到“九五”計劃期間，太陽能空調的的各方面條件已經成熟，國家科委（現科技部）把“太陽能空調”列為重，氨科技攻關項目，計劃建成示范性系統，以促進太陽能空調的推廣應用。大陽能空調項目迎來了它的第二個春天，太陽能空調的技術水平也上升到一個新的高度。中科院廣州能源所和北京太陽能研究所承擔了該項任務，計劃在南方和北方各建一座大型實用性太陽能空調系統。三、 100kw太陽能空調系統3．1應用對象太陽能空調系統應兼顧供熱和供冷兩個方面的應用，例如綜合辦公摟、招待所、學校、醫院、游泳池、水產養殖等，都是比較理想的應用對象。這些用戶冬季（或全年）需要供熱，如生活熱水、采暖、游泳池水補熱調溫等，而夏季一般都需要空調。“九五”攻關項目100kW太陽能空調系統選定在廣東省江門市一座新建的24層大樓上實施。該大櫻是一座多功能的綜合性大樓，有辦公櫻、營業廳、招待所、培訓中心等，利用 太陽能提供大摟每天所需的生活熱水，除此之外，在夏天以太陽能熱水制冷，供其中一層空調。3．2系統簡介太陽能空調熱水系統如圖1所示。以平板集熱器收集太陽能產生熱水，分別儲存在制冷及生活熱水水箱中．采用一臺100kW的兩級吸收式制冷機，用太陽能熱水輸入制冷機制冷。采取中央空調供冷方式，制取的9℃左右的冷凍水送到用戶的風機盤管，然后返回冷凍水箱。當天氣不好、水溫不足時，用一臺燃油熱水爐輔助升溫，保證系統能全天候運行。生活熱水則直接輸送到用戶。系統金自動采集數據和控制運行。3．3主要技術構成 1）太陽能集熱器為了保證平板集熱器能滿足制冷空調的要求，又不失其簡單價廉的特點，通過研究、試驗，采取了一些簡單而有效的技術改進措施。其中最主要的是增加了一決能耐較高溫度的透明隔熱板，通過抑制空氣自然對流從而減少表面的熱損失。試驗及使用的結果證明，透明隔熱板起了關鍵性作用。該集熱器在太陽輻射較強的時候，能持續提供制冷用熱水；在太陽輻射較弱時，也可以產生足夠的生活用熱水。2）制冷機制冷機是采用一種兩級吸收式淡化樞制冷機，它的一個重要的特，氨是驅動熱源溫度憂只需要65-75℃，在60℃的情況下，仍能以較高的制冷能力穩定地運行；另一個特點是熱水的利用溫差大，達12-24℃（隨熱源溫度而變）。市場上單級吸收式淡化鈕制冷機熱源溫度一般要求88℃以上，熱水利用溫差只有6-8℃。3）自控系統自動控制系統采用先進的可編程控制器（PLC）及工業控制微機控制和管理。 ·＠性能系數（C0P）達到設計指標。3．6系統的主要特點江門100kW太陽能空調系統是我國首座大型實用性太陽能空調系統，它的建成標志著我國太陽能熱利用技術上了一個新的臺階。系統有以下特點：1）太陽能空調系統成功地全部采用高效乎板集熱器，使常用的太陽能熱水系統能夠與太陽能空調系統”接軌”，同時也開拓了太陽能熱水器更廣闊的應用市場。2） 100kW兩級吸收式決化俚剎冷機各項指標均達到設計要求。其驅動熱源溫度之低（65-75℃）特別適合大陽能利用。3）系統兼顧了生活熱水與制冷空調的能量需求，合理分配利用太陽能，提高了太陽能日利用效率。4）太陽能空調系統全天候自動運行。四、 太陽能空調的研究發展方向1）產業化太陽能空調實用性示范系統的建成，證明了人陽能空調技術上是可行的，經濟上也顯示出一定的效益，潛在的市場很大，應當向產業化方向發展。但要實現產業化目標，還有許多工作可做，例如：· 太陽能空調系統的計算機設計軟件；·制冷機商品化、產業化；·統一的配套設備和零部件；·制定產品（系統）的技術標準；·大力開拓卞場。2）研究和開發新的枝術太陽能空調系統目前普遍采用成熟的淡化短吸收式制冷技術。由于造價人工藝方面的原因，泱化控制冷機不宜做得太J、。所以，采用這種技術的太陽能空調系統適用于中央空調和集中供熱方式，系統需要有一定的規模。而市場對小型的、家用的太陽能空調器卻有更大的需求，事實和經驗告訴我們，只有滿足千家萬戶人民群眾需要的產品，才能形成規模化產業。因此，需要研究和開發小型太陽能空調的新方法、新技術。3）建筑物的熱-電-冷聯供系統建筑物用能是一個耗能大戶，其中用于厥明、供熱和空調就占了一半以上，太陽能在建筑上的應用不僅可以節省能源，更重要的是有利于保護環境。利用太陽能供電、供熱、供冷、照明，最終實現所謂綠色能源源的房子，是世界上許多發達國家的熱門研究課題，也將是21世紀一個應用面很廣、需求量很大的多學科交叉的綜合性課題。這是太陽能利用的一個引人注目的發展趨勢。五、結 語隨著我國經濟的發展和人瓦生活水平的提高，人們對生活環境的要求越來越高，采暖和空調已經是建筑物的必要設施。另一方面由于常規能源不斷千采和使用，其儲藏量將不斷地減小，環境污染的問題也越來越嚴峻。因此，利用太陽能供冷和供熱，不僅可以節省電力和常規能源，對環境保護尤其有重要意義。 。