太阳能在暖通空调中的应用概述

太阳能在暖通空调中的应用概述摘要：随着我国经济的飞速发展，能源的不断开发，资源日益紧张。现阶段节能环保成为各行业的研究重点，太阳能的应用也日益广泛，这篇文章中对太阳能在暖通空调中的技术应用做了简单论述，并以太阳能在暖通空调中的采暖、热水、制冷系统中的应用技术做为重点进行阐述，希望给同行今后的工作提供帮助。关键词：太阳能；暖通空调；辅助能源；中图分类号：TK511文献标识码：A文章编号：1、在暖通空调中利用太阳能采暖（1）被动式太阳能采暖被动式太阳能不采暖过程中不需要其它辅助能源，只要在注意建筑方位和建筑构件的合理摆放，就可以充分的利用太阳能进行采暖。这类太阳能建筑的造价较低，节能效果较好，是当前太阳能应用较为普遍的方式。较为常见的被动式太阳房，一般是通过直接照射到建筑物内部的太阳光产生的热量，也有利用建筑物外侧的护围接受太阳的照射，通过这部分热量来对室内空气加热。这样可以大大降低单位面积的采暖负荷，节省供暖能耗。（2）主动式太阳能采暖主动式太阳能采暖用电作为辅助能源，驱动被太阳能加热的水在管道中循环流动，向房间供热。这种采暖系统通常包括太阳能集热器、风机、水泵、散热器和储热器等。随着太阳能集热器产品的研制开发，具有工作温度高、承压能力大、耐冷热冲击、抗冰雹等独特优点的热管式真空管太阳能集热器使主动式太阳能采暖系统的应用成为可能。在某些高纬度地区为解决冻结问题，还采用了双回路强制循环系统。在储热水箱中设计与太阳能集热器连接的换热器，由集热器、换热器及循环水泵组成第一回路，在该回路中灌注防冻液。由热水箱、散热器及相应水管路组成第二回路，被加热的水在水箱内通过换热器盘管进行间接加热。第一回路的大部分管路暴露于室外，第二回路置于室内。为了弥补太阳能供给功率与供热负荷需求在时间上的不一致性，燃油锅炉和电加热器等辅助热源应用在不同的系统中。利用显热、潜热和化学反应等各种方式的储热技术也在不断地应用和研制开发。此外，地板辐射采暖在欧洲国家有着广泛的应用。地板辐射采暖的供水温度50、回水温度40、地板表面温度24，具有节省房间有效面积、便于房间装修、使人感到舒适等特点。由于所需的供水温度与太阳能集热器出口水温接近，因此太阳能地板辐射采暖是节能采暖发展的方向。2、太阳能热水系统太阳能热水器安全、节能、一次投资终生受益，已越来越受到人们的青睐。我国太阳能热水器的产量逐年增加，到2000年已达到640万m2。目前的太阳能热水器有闷晒式、平板式和真空管式三大类型，分别适用于不同的使用温度及应用场所。无论从节能、环保，还是从方便生活考虑，太阳能热水器都有其独到优势，市场发展潜力巨大。3、太阳能制冷（1）被动式降温通过对太阳辐射和热辐射进行有选择的、合理的利用，以达到建筑物自身降温或减少空调冷负荷的目的。窗户是建筑物隔热保温的最薄弱环节，也是太阳光和热透入的渠道，采用光谱选择性涂层、薄膜或功能性玻璃，使其对太阳辐射中的可见光及红外辐射有较强的反射率，从而加速建筑物放热，达到降温效果。还有一种被动式供冷的方法就是利用太阳热引起烟囱效应，使被诱导的空气经由地下冷却再送入室内（见图1）。（2）太阳能集热器与辐射制冷的结合系统可以把宇宙空间看成一个热量的“黑洞”，将地面上不需要的热量以电磁波的形式向宇宙空间排放，就可以达到制冷的目的。如图2所示的系统中，反射镜具有理想的光谱选择特性，白天，将波长小于4um的太阳辐射反射到吸热管上，辐射能转化为热能（热水或蒸汽）可供利用。夜间，由于反射镜对8-13um波长的辐射有很强发射率，产生辐射制冷效应。紧靠在镜上的水管中的水被冷却，蓄积的冷量可用于降温。（3）太阳能制冷系统太阳能制冷的实现有2种方式，一是先实现光+电转换，再用电力驱动常规压缩机进行制冷；二是利用太阳的热能驱动进行制冷。吸收式制冷它是利用吸收剂的吸收和蒸发特性进行制冷的技术，太阳能吸收式制冷技术一般是利用太阳能的辐射热能，驱动溶液进行制冷。根据吸收剂的不同，可分为氨+水吸收式制冷和溴化锂吸收式制冷两种。根据吸收剂溶液在集热器内是直接由太阳辐射加热，还是利用太阳加热的水在发生器内加热，可分为“直接发生”和“间接发生”两种。图3中给出了一种采用太阳能吸收式制冷的空调系统。吸附式制冷它是利用固体吸附剂对制冷剂的吸附作用来制冷，常用的有分子筛+水、活性炭+甲醇吸附式制冷。吸附式制冷系统的最大特点是以吸附床替代蒸汽压缩式制冷系统中的蒸汽压缩机，而吸附床性能的好坏对整个吸附式制冷系统能否正常运行起着决定性作用。在太阳能吸附式制冷系统中，集热器是其热驱动源，它以接受太阳辐射的能量来加热吸附床。通常将集热器和吸附床做成一体，以尽量提高低品位的太阳能的利用率，这样在太阳日照辐射时间内就可以尽量提高吸附床的吸附温度。同时，为使吸附床具有较好的传热特性，可在吸附板表面设置肋片。此外，还须考虑吸附床的散热问题，一般在吸附床外的玻璃盖板上开设栅窗，以便在夜晚让冷空气直接冷却集热器以带走吸附床的热量。压缩式制冷它是利用太阳能加热通过集热器内的低沸点介质，介质气化后通入汽轮机，驱动制冷机制冷。喷射式制冷聚焦式太阳能集热器产生具有一定压力的蒸气，实现喷射制冷。喷射式制冷系统中循环泵是唯一的运动部件，系统设置比吸收式简单、运行稳定，可靠性较高。但其缺点是制冷效率较低。光电式制冷光电式制冷是太阳能发电的一种应用，利用光伏转换装置将太阳能转换成电能，经过高频或工频逆变后驱动一般的压缩式制冷机，实质上仍属于压缩式制冷。光电式制冷的关键是光伏转换技术。目前，虽然光电式太阳能制冷技术已被用于空调和冰箱，但对制冷系统特性的研究较少，压缩机中一般尚未考虑光伏系统的特性，因此整个系统效率较低，相应成本比以热能为动力的制冷循环高#$!倍。随着太阳能发电的发展，这项技术作为制冷空调与光伏转换的集合点，必将有广阔的发展前景。结束语：丰富的太阳能资源取之不尽用之不竭。暖通空调应用领域是太阳能利用的广阔天地。今天，随着人们对建筑节能、健康建筑和环境的可持续发展的不断关注，太阳能作为清洁无污染的能源，将其热利用技术与建筑节能设备合理整合，必将对节能和环保做出巨大贡献。参考文献：1罗振涛.我国的太阳能热水器产业J太阳能，2001（4):8-112种村荣、李孟铭译，新型被动太阳能建筑材料J新能源，1993(2)