梁孟

（陜西國防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

夏天溫度較高，家庭中使用空調(diào)的頻率也較高，所以將太陽輻射轉(zhuǎn)換成空調(diào)制冷技術(shù)具有一定的優(yōu)勢。太陽輻射通過技術(shù)轉(zhuǎn)變成熱能實(shí)現(xiàn)制冷不僅能大大降低居民的用電量，還符合社會(huì)主義可持續(xù)發(fā)展理念，具有較高的研究意義和價(jià)值[1]。但是在目前研究中，還存在著一定的問題，需要研究學(xué)者們不斷地攻克[2]。

1 太陽能空調(diào)制冷基本原理

太陽能輻射驅(qū)動(dòng)空調(diào)的類型多種多樣，如：太陽能氨水吸收式制冷空調(diào)、太陽能噴射式制冷空調(diào)、太陽能吸附式制冷空調(diào)、太陽能轉(zhuǎn)輪式除濕空調(diào)等。這些空調(diào)大體上基本工作原理相似，都是通過提升空氣濕度或者生產(chǎn)冷凍水的基礎(chǔ)上來達(dá)到制冷的目的。而從局部來看，類型不同的空調(diào)其工作原理不同，因?yàn)椴煌愋偷目照{(diào)制冷系統(tǒng)有差別，制冷的具體進(jìn)程步驟也存在差異。

太陽能吸附式制冷空調(diào)制冷系統(tǒng)采用吸附式制冷系統(tǒng)，制冷過程中主要有脫附、冷凝、蒸發(fā)以及制冷四個(gè)步驟；太陽能噴射式制冷空調(diào)制冷系統(tǒng)采用噴射式制冷系統(tǒng)，制冷過程中會(huì)產(chǎn)生高壓蒸汽，此外還伴隨著制冷劑汽化等進(jìn)程；太陽能氨水吸收式制冷空調(diào)制冷系統(tǒng)采用吸收制冷系統(tǒng)，制冷空調(diào)技術(shù)中有三個(gè)步驟：①需要對(duì)太陽輻射進(jìn)行吸收；②需要對(duì)太陽能熱能進(jìn)行轉(zhuǎn)化；③太陽能驅(qū)動(dòng)制冷[3]。

蒸發(fā)器會(huì)使制冷劑吸熱蒸發(fā)，蒸發(fā)出來的蒸汽可以通過吸收器被吸收劑吸收，而此過程會(huì)產(chǎn)生熱量，熱量隨即被冷卻的水帶走。在上述過程中形成的濃度較高的溶液泵入到發(fā)生器中，在發(fā)生器經(jīng)過熱源加熱后濃溶液會(huì)產(chǎn)生高壓蒸汽，這部分高壓蒸汽隨后進(jìn)入到冷凝器中被冷卻。濃度較低的溶液則通過壓力的減少，再次被送回吸收器中，從而完成一個(gè)循環(huán)。太陽能制冷與常規(guī)的制冷相比區(qū)別在于過程中能量的消耗[4]。比如，太陽能熱源來源為太陽能集熱器，而與常規(guī)熱力驅(qū)動(dòng)吸收式制冷的熱源為傳統(tǒng)的蒸汽及燃?xì)馊加腿紵骰蛴酂釤崴a(chǎn)生的熱能。我們將太陽能吸收式制冷系統(tǒng)分為兩類：常規(guī)的吸收式制冷機(jī)和太陽能集熱系統(tǒng)。其中太陽能集熱器、貯存、輸配等構(gòu)成了太陽能集熱系統(tǒng)，其中太陽能集熱器是最為重要的一個(gè)組成部分。太陽能集熱器根據(jù)對(duì)熱源溫度要求的差異可以分為三類：①平板型太陽能集熱器；②真空管型太陽能集熱器；③聚光型太陽能集熱器。吸收式制冷常見的兩種工質(zhì)為水-溴化鋰和氨-水。水-溴化鋰工質(zhì)中制冷劑為水、溴化鋰為吸收劑，該系統(tǒng)COP值較高，且對(duì)環(huán)境無負(fù)面作用，無毒性，制冷溫度在7℃以上，一般在建筑空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用較為廣泛。但常用的溴化鋰吸收式制冷機(jī)往往體型較大，難以小型化。氨-水工質(zhì)中，制冷劑為氨，吸收劑為水，制冷溫度可達(dá)到零度以下，但其存在工作壓力高、有毒、危險(xiǎn)性較大的缺點(diǎn)，在食品冷凍和冷藏等非建筑領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

2 太陽能空調(diào)制冷缺點(diǎn)

2.1 價(jià)格昂貴

家庭要使用太陽能空調(diào)則需要采買太陽集熱器，而太陽集熱器的設(shè)備價(jià)格較高，對(duì)于一般家庭來說負(fù)擔(dān)太重。針對(duì)這項(xiàng)缺點(diǎn)提出的解決辦法為加大太陽能的應(yīng)用效率，降低太陽能設(shè)備的價(jià)格，使其成本控制在大部分家庭可支付范圍內(nèi)[5]。

2.2 太陽能空調(diào)制冷可用的建筑層數(shù)較低

雖然目前對(duì)太陽能空調(diào)制冷的應(yīng)用沒有進(jìn)行控制，但是太陽能集熱器本身的缺陷還是沒有辦法達(dá)到高密度輻照，原因在于集熱器的采光面積和建筑面積相差甚遠(yuǎn)。因此，對(duì)于那些層數(shù)較高的建筑來說，如果要使用太陽能空調(diào)制冷，需要加大太陽能集熱器的采光面積[6]。

2.3 太陽輻射換熱空調(diào)系統(tǒng)較為復(fù)雜

太陽能輻射的制取的溫度要控制在一定溫度范圍內(nèi)，否則會(huì)造成空調(diào)的制冷系統(tǒng)沒辦法發(fā)揮作用，該溫度范圍在0～100℃之間。因此，在利用太陽輻射的技術(shù)中要在空調(diào)制冷系統(tǒng)中安放大的輔助熱源，從而增加制冷規(guī)模，從而導(dǎo)致系統(tǒng)更為多樣復(fù)雜。

3 太陽輻射換熱空調(diào)制冷效益

太陽輻射換熱空調(diào)制冷技術(shù)的使用過程中前期成本較大，需要購置大量的集熱器。因此，要降低此類技術(shù)中的成本，就要從提高制冷系統(tǒng)的使用效率以及集熱器方面下手。舉個(gè)例子，在一個(gè)地區(qū)的太陽輻射換熱空調(diào)制冷項(xiàng)目中，空調(diào)的負(fù)荷設(shè)置如下所示：在夏天，制冷負(fù)荷設(shè)置為490kW，冬天，熱負(fù)荷設(shè)置為305kW；北部地區(qū)夏天的制冷負(fù)荷設(shè)置為55～60kW左右，冬天熱負(fù)荷設(shè)置為100kW；南部地區(qū)夏天的制冷負(fù)荷設(shè)置為140kW左右，冬天熱負(fù)荷設(shè)置為29kW。太陽輻射換熱空調(diào)系統(tǒng)方面，通過太陽能和地?zé)釓?fù)合系統(tǒng)提供冷熱源。夏天的時(shí)候，制冷可以通過地源熱泵。此外，一部分房屋建筑可以通過地緣熱泵和吸收式溴化鋰制冷系統(tǒng)交互替換使用[7]。

在夏天，使用太陽能輻射實(shí)現(xiàn)空調(diào)制冷可以帶來一定的經(jīng)濟(jì)消息。太陽能輻射將太陽能轉(zhuǎn)換成熱點(diǎn)，符合我國可持續(xù)發(fā)展的理念，具有廣泛的應(yīng)用前景?？傊?，和傳統(tǒng)的空調(diào)制冷技術(shù)相比，太陽能制冷技術(shù)具有一定的好處，但是目前這種技術(shù)尚處于起步階段，并沒有普及到各家各戶。此外，此技術(shù)還存在一些缺點(diǎn)和不足，需要廣大學(xué)者繼續(xù)克服。