太阳能制冷与空调

1、太阳能制冷与空调太阳能制冷与空调 王兴华王兴华 20112011年年7 7月月1111日日 主要内容 1 1 结结 语语 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 概概 述述 太阳能制冷系统分类太阳能制冷系统分类 太阳能吸收式制冷系统太阳能吸收式制冷系统 太阳能蒸汽压缩式制冷系统太阳能蒸汽压缩式制冷系统 太阳能空调技术经济分析太阳能空调技术经济分析 第一节 概述 一、太阳能空调的意义一、太阳能空调的意义 近年来，我国城乡建筑的发展非常迅速，我近年来，我国城乡建筑的发展非常迅速，我 国每年建成的房屋建筑面积高达国每年建成的房屋建筑面积高达1616亿亿1919亿平方亿平方 米。建筑能耗在全球总能耗中

2、占有很大的份额。米。建筑能耗在全球总能耗中占有很大的份额。 目前，我国建筑耗能量已达全国总耗能量的目前，我国建筑耗能量已达全国总耗能量的1 14 4 以上，并还将继续上升。众所周知，建筑耗能包以上，并还将继续上升。众所周知，建筑耗能包 括热水、采暖、空调、照明、家电等。其中，住括热水、采暖、空调、照明、家电等。其中，住 宅和公共建筑的空调在全部建筑耗能中占有很大宅和公共建筑的空调在全部建筑耗能中占有很大 比重。比重。 太阳能是一种取之不尽、用之不竭的洁净能太阳能是一种取之不尽、用之不竭的洁净能 源。在太阳能热利用领域中，不仅有太阳能热水源。在太阳能热利用领域中，不仅有太阳能热水 和太阳能采暖，

3、而且还有太阳能制冷和空调。换和太阳能采暖，而且还有太阳能制冷和空调。换 句话说，在太阳能转化成热能后，人们不仅可以句话说，在太阳能转化成热能后，人们不仅可以 利用这部分热能提供热水和采暖，而且还可以利利用这部分热能提供热水和采暖，而且还可以利 用这部分热能替代常规能源驱动制冷空调系统。用这部分热能替代常规能源驱动制冷空调系统。 当前，世界各国都在加紧进行太阳能空调技当前，世界各国都在加紧进行太阳能空调技 术的研究。从节能和环保的角度考虑，利用太阳术的研究。从节能和环保的角度考虑，利用太阳 能进行空调，对节约常规能源，保护生态环境都能进行空调，对节约常规能源，保护生态环境都 具有十分重要的意义。

4、具有十分重要的意义。 二、我国太阳能空调的发展二、我国太阳能空调的发展 起步阶段起步阶段 坚持阶段坚持阶段 实用阶段实用阶段 70年代末至年代末至80年代初年代初 小型的氨小型的氨水吸收式制冷水吸收式制冷 试验样机试验样机 80年代中后期至年代中后期至90年代初年代初 当时许多技术难题未能解决当时许多技术难题未能解决, , 一时难以看到成效而得不到一时难以看到成效而得不到 支持支持, ,研究的队伍和规模大大研究的队伍和规模大大 缩小缩小, ,仅存少数单位仍坚持仅存少数单位仍坚持 基础性研究和机组试验基础性研究和机组试验 “ “ 九五九五”计划期间计划期间 国家科技部把国家科技部把“ 太阳能空调

5、太阳能空调” 列为重点科技攻关项目列为重点科技攻关项目, 计划计划 建成示范性系统建成示范性系统, 以促进太阳以促进太阳 能空调的推广应用能空调的推广应用 三、太阳能空调的优点三、太阳能空调的优点 太阳能空调的最大优点在于季节适应性好。太阳能空调的最大优点在于季节适应性好。 一方面，夏季烈日当头，太阳辐射能力剧增，人一方面，夏季烈日当头，太阳辐射能力剧增，人 们在炎热的天气迫切需要空调；另一方面，由于们在炎热的天气迫切需要空调；另一方面，由于 夏季太阳辐射能量增加，使依靠太阳能来驱动的夏季太阳辐射能量增加，使依靠太阳能来驱动的 空调系统可以产生更多的冷量。这就是说，太阳空调系统可以产生更多的冷

6、量。这就是说，太阳 能空调系统的制冷能力是随着太阳辐射能量的增能空调系统的制冷能力是随着太阳辐射能量的增 加而增大的，这正好与夏季人们对空调的迫切要加而增大的，这正好与夏季人们对空调的迫切要 求相匹配。求相匹配。 太阳能制冷空调可以用多种方式来实现，每太阳能制冷空调可以用多种方式来实现，每 种方式又都有其自身的特点，若以使用较多的太种方式又都有其自身的特点，若以使用较多的太 阳能吸收式空调为例，将太阳能吸收式空调系统阳能吸收式空调为例，将太阳能吸收式空调系统 与常规的压缩式空调系统进行比较，除了季节适与常规的压缩式空调系统进行比较，除了季节适 应性好这个最大优点之外，它还具有以下几个特应性好这

7、个最大优点之外，它还具有以下几个特 点：点： 传统的压缩式制冷机以氟里昂为介质，它对大传统的压缩式制冷机以氟里昂为介质，它对大 气层有一定的破坏作用；而吸收式制冷机以不含气层有一定的破坏作用；而吸收式制冷机以不含 氟氯烃化合物的溴化锂为介质，无臭、无毒、无氟氯烃化合物的溴化锂为介质，无臭、无毒、无 害，十分有利于环境保护。害，十分有利于环境保护。 压缩式制冷机的主要部件是压缩机，无论采取压缩式制冷机的主要部件是压缩机，无论采取 何种措施，都仍会有一定的噪声；而吸收式制冷何种措施，都仍会有一定的噪声；而吸收式制冷 机除了功率很小的屏蔽泵以外机除了功率很小的屏蔽泵以外,无其他运动部件，无其他运动部

8、件， 运转安静，噪声很低。运转安静，噪声很低。 同一套太阳能吸收式空调系统可以将夏季制冷、同一套太阳能吸收式空调系统可以将夏季制冷、 冬季采暖和其他季节提供热水三种功能结合起来，冬季采暖和其他季节提供热水三种功能结合起来， 做到一机多用、四季常用，从而显著地提高太阳做到一机多用、四季常用，从而显著地提高太阳 能系统的利用率和经济性。能系统的利用率和经济性。 四、太阳能空调在现阶段的局限性四、太阳能空调在现阶段的局限性 当然凡事都要一分为二。我们在强调太阳能当然凡事都要一分为二。我们在强调太阳能 空调具有诸多优点的同时，也应当看到它现阶段空调具有诸多优点的同时，也应当看到它现阶段 存在的一些局限

9、性，以进一步加强研究开发。存在的一些局限性，以进一步加强研究开发。 由于现有太阳能集热器价格较高，造成由于现有太阳能集热器价格较高，造成太阳能太阳能 空调系统的初始投资偏高。空调系统的初始投资偏高。 由于太阳能集热器采光面积及空调建筑面积的由于太阳能集热器采光面积及空调建筑面积的 配比受到限制，目前配比受到限制，目前只适用于层数不多的建筑。只适用于层数不多的建筑。 大型的溴化锂吸收式制冷机，目前尚只适用于大型的溴化锂吸收式制冷机，目前尚只适用于 单位的中央空调。单位的中央空调。 第二节 太阳能制冷系统分类 一、制冷的基本概念及分类一、制冷的基本概念及分类 所谓所谓制冷制冷，就是使某一系统的温度

10、低于周围，就是使某一系统的温度低于周围 环境介质的温度并维持这个温度。为了使这一系环境介质的温度并维持这个温度。为了使这一系 统达到并维持所需要的低温，就得不断地从他们统达到并维持所需要的低温，就得不断地从他们 中间取出热量并将热量转移到环境介质中去。这中间取出热量并将热量转移到环境介质中去。这 个不断地从被冷却系统取出热量并转移热量的过个不断地从被冷却系统取出热量并转移热量的过 程，就是程，就是制冷过程制冷过程。 根据根据热力学第二定律热力学第二定律，热量只能自发地从高，热量只能自发地从高 温物体传向低温物体，而不能自发地从低温物体温物体传向低温物体，而不能自发地从低温物体 传向高温物体。传

11、向高温物体。人工制冷过程人工制冷过程，就是在外界的补，就是在外界的补 偿下将低温物体的热量向高温物体传送的过程。偿下将低温物体的热量向高温物体传送的过程。 以使用的补偿过程的不同，制冷大体上可以以使用的补偿过程的不同，制冷大体上可以 分为两大类：分为两大类： 一类是一类是消耗热能消耗热能，用热量由高温传向低温的，用热量由高温传向低温的 自发过程作为补偿，来实现将低温物体的热量传自发过程作为补偿，来实现将低温物体的热量传 送到高温物体的过程。送到高温物体的过程。 另一类是另一类是消耗机械能消耗机械能，用机械做功来提高制，用机械做功来提高制 冷剂的压力和温度，使制冷剂将从低温物体吸取冷剂的压力和温

12、度，使制冷剂将从低温物体吸取 的热量连同机械能转换成的热量一同排到环境介的热量连同机械能转换成的热量一同排到环境介 质中，从而完成热量从低温物体传向高温物体的质中，从而完成热量从低温物体传向高温物体的 过程。过程。 二、太阳能制冷系统的类型二、太阳能制冷系统的类型 从理论上讲，太阳能制冷可以通过太阳能光从理论上讲，太阳能制冷可以通过太阳能光 电转换制冷和光热转换制冷两种途径来实现。电转换制冷和光热转换制冷两种途径来实现。 太阳能光电转换制冷太阳能光电转换制冷，首先是通过太阳能电，首先是通过太阳能电 池将太阳能转换成热能，再用电能驱动常规的制池将太阳能转换成热能，再用电能驱动常规的制 冷压缩机。

13、冷压缩机。 太阳能光热转换制冷太阳能光热转换制冷，首先是将太阳能转换，首先是将太阳能转换 成热能（或机械能），再利用热能（或机械能）成热能（或机械能），再利用热能（或机械能） 作为外界的补偿，使系统达到并维持所需的低温。作为外界的补偿，使系统达到并维持所需的低温。 按上述消耗热能及消耗机械能这两大类补偿按上述消耗热能及消耗机械能这两大类补偿 进行分类，进行分类，太阳能光热转化制冷系统太阳能光热转化制冷系统主要有以下主要有以下 几种类型：几种类型： 太阳能吸收式制冷系统（消耗热能）太阳能吸收式制冷系统（消耗热能） 太阳能吸附式制冷系统（消耗热能）太阳能吸附式制冷系统（消耗热能） 太阳能除湿式制冷

14、系统（消耗热能）太阳能除湿式制冷系统（消耗热能） 太阳能蒸汽喷射式制冷系统（消耗热能）太阳能蒸汽喷射式制冷系统（消耗热能） 太阳能蒸汽压缩式制冷系统（消耗机械能）太阳能蒸汽压缩式制冷系统（消耗机械能） 第三节 太阳能吸收式制冷系统 一、吸收式制冷的工作原理一、吸收式制冷的工作原理 吸收式制冷是利用两种物质所组成的二元溶吸收式制冷是利用两种物质所组成的二元溶 液作为工质来运行的。这两种工质在同一压强下液作为工质来运行的。这两种工质在同一压强下 有不同的沸点，其中高沸点的组分称为吸收剂，有不同的沸点，其中高沸点的组分称为吸收剂， 低沸点的组分称为制冷剂。常用的吸收剂低沸点的组分称为制冷剂。常用的吸

15、收剂制冷制冷 剂组合有两种：一种是溴化锂剂组合有两种：一种是溴化锂水，通常适用于水，通常适用于 大中型中央空调；另一种是水大中型中央空调；另一种是水氨，通常适用于氨，通常适用于 小型家用空调。小型家用空调。 吸收式制冷机吸收式制冷机主要由四个热交换设备组成，即主要由四个热交换设备组成，即发发 生器生器、冷凝器冷凝器、蒸发器蒸发器和和吸收器吸收器，它们组成两个，它们组成两个 循环环路：制冷剂循环与吸收剂循环。左半部是循环环路：制冷剂循环与吸收剂循环。左半部是 制冷剂循环制冷剂循环，属逆循环，由冷凝器、节流装置和，属逆循环，由冷凝器、节流装置和 蒸发器组成。高压气态制冷剂在冷凝器中向冷却蒸发器组成

16、。高压气态制冷剂在冷凝器中向冷却 介质放热被凝结为液态后，经节流装置减压降温介质放热被凝结为液态后，经节流装置减压降温 进入蒸发器；在蒸发器内，该液体被气化为低压进入蒸发器；在蒸发器内，该液体被气化为低压 气态气态,同时吸取被冷却介质的热量产生制冷效应。同时吸取被冷却介质的热量产生制冷效应。 右半部为右半部为吸收剂循环吸收剂循环( (图中的点画线部分图中的点画线部分) )，属正，属正 循环，主要由吸收器、发生器和溶液泵组成，相循环，主要由吸收器、发生器和溶液泵组成，相 当于蒸气压缩式制冷的压缩机。当于蒸气压缩式制冷的压缩机。在吸收器中，用在吸收器中，用 液态吸收剂不断吸收蒸发器产生的低压气态制

17、冷液态吸收剂不断吸收蒸发器产生的低压气态制冷 剂，以达到维持蒸发器内低压的目的；吸收剂吸剂，以达到维持蒸发器内低压的目的；吸收剂吸 收制冷剂蒸气而形成的制冷剂一吸收剂溶液，经收制冷剂蒸气而形成的制冷剂一吸收剂溶液，经 溶液泵升压后进入发生器；在发生器中该溶液被溶液泵升压后进入发生器；在发生器中该溶液被 加热、沸腾，其中沸点低的制冷剂气化形成高压加热、沸腾，其中沸点低的制冷剂气化形成高压 气态制冷剂，进入冷凝器液化，而剩下的吸收剂气态制冷剂，进入冷凝器液化，而剩下的吸收剂 浓溶液则返回吸收器再次吸收低压气态制冷剂。浓溶液则返回吸收器再次吸收低压气态制冷剂。 吸收式制冷循环吸收式制冷循环 由于它是

18、利用工质对的质量分数变化，完成制冷 剂的循环，因而被称为吸收式制冷循环。 下面以溴化锂吸收式制冷机为例加以介绍：下面以溴化锂吸收式制冷机为例加以介绍： 溴化锂溴化锂-水溶液是目前空调用吸收式制冷机采水溶液是目前空调用吸收式制冷机采 用的工质对。无水溴化锂是无色粒状结晶物，性用的工质对。无水溴化锂是无色粒状结晶物，性 质和食盐相似，化学稳定性好，在大气中不会变质和食盐相似，化学稳定性好，在大气中不会变 质、分解或挥发，极易溶解于水。此外，溴化锂质、分解或挥发，极易溶解于水。此外，溴化锂 无毒、无臭、有咸苦味，对皮肤无刺激。无毒、无臭、有咸苦味，对皮肤无刺激。 溴化锂水溶液是由溴化锂和水两种成分组

19、成，溴化锂水溶液是由溴化锂和水两种成分组成， 它的性质跟纯水不同。纯水的沸点只与压力有关，它的性质跟纯水不同。纯水的沸点只与压力有关， 而溴化锂水溶液的沸点不仅与压力有关，而且与而溴化锂水溶液的沸点不仅与压力有关，而且与 溶液的浓度有关。溶液的浓度有关。 由于溴化锂本身的沸点很高，极难挥发，所由于溴化锂本身的沸点很高，极难挥发，所 以可认为溴化锂饱和溶液液面上的蒸汽为纯水蒸以可认为溴化锂饱和溶液液面上的蒸汽为纯水蒸 气；在一定温度下，溴化锂溶液液面上的水蒸气气；在一定温度下，溴化锂溶液液面上的水蒸气 饱和分压力小于纯水的饱和压力；而且，浓度越饱和分压力小于纯水的饱和压力；而且，浓度越 高，液面

20、上水蒸气饱和分压力越小。所以，在相高，液面上水蒸气饱和分压力越小。所以，在相 同温度的条件下，溴化锂溶液的浓度越大，其吸同温度的条件下，溴化锂溶液的浓度越大，其吸 收水分的能力就越强。这也就是通常采用溴化锂收水分的能力就越强。这也就是通常采用溴化锂 作为吸收剂、水作为制冷剂的原因。作为吸收剂、水作为制冷剂的原因。 溴化锂吸收式制冷机主要由发生器、冷凝器、溴化锂吸收式制冷机主要由发生器、冷凝器、 蒸发器和吸收器等几部分组成。蒸发器和吸收器等几部分组成。 溴化锂吸收式制冷机流程图如下：溴化锂吸收式制冷机流程图如下： 在溴化锂吸收式制冷机运行过程中，当溴化在溴化锂吸收式制冷机运行过程中，当溴化 锂水

21、溶液在发生器内受到热媒水的加热后，溶液锂水溶液在发生器内受到热媒水的加热后，溶液 中的水不断汽化；水蒸气进入冷凝器，被冷凝器中的水不断汽化；水蒸气进入冷凝器，被冷凝器 内的冷却水降温后凝结；内的冷却水降温后凝结； 随着水的不断汽化，发生器内的溶液浓度不断升随着水的不断汽化，发生器内的溶液浓度不断升 高，进入吸收器；当冷凝器内的水通过节流阀进高，进入吸收器；当冷凝器内的水通过节流阀进 入蒸发器时，急速膨胀而汽化，并在汽化过程中入蒸发器时，急速膨胀而汽化，并在汽化过程中 大量吸收蒸发器内冷媒水的热量，从而达到降温大量吸收蒸发器内冷媒水的热量，从而达到降温 制冷的目的。在此过程中，低温水蒸气进入吸收

22、制冷的目的。在此过程中，低温水蒸气进入吸收 器，被吸收器内的浓溴化锂溶液吸收，溶液浓度器，被吸收器内的浓溴化锂溶液吸收，溶液浓度 逐步降低，再由溶液泵送回发生器，完成整个循逐步降低，再由溶液泵送回发生器，完成整个循 环。如此循环不息，连续制取冷量。环。如此循环不息，连续制取冷量。 二、溴化锂吸收式制冷机的特点二、溴化锂吸收式制冷机的特点 溴化锂吸收式制冷机具有以下主要优点：溴化锂吸收式制冷机具有以下主要优点： （1 1）利用热能为动力，特别是可利用低势热能）利用热能为动力，特别是可利用低势热能 （太阳能、余热、废热等）。（太阳能、余热、废热等）。 （2 2）整个机组除功率较小的屏蔽泵外，无其他

23、运）整个机组除功率较小的屏蔽泵外，无其他运 动部件，运转安静。动部件，运转安静。 （3 3）以）以溴化锂溴化锂水溶液为工质，无臭、无毒、无害，水溶液为工质，无臭、无毒、无害， 有利于满足环保的要求。有利于满足环保的要求。 （4 4）制冷机在真空状态下运行，无高压爆炸危险，制冷机在真空状态下运行，无高压爆炸危险， 安全可靠。安全可靠。 （5 5）制冷量调节范围广，可在较宽的负荷内进行）制冷量调节范围广，可在较宽的负荷内进行 制冷量的无级调节。制冷量的无级调节。 （6 6）对外界条件变化的适应性强，可在一定的热）对外界条件变化的适应性强，可在一定的热 媒水进口温度、冷媒水出口温度和冷却水温度范媒水

24、进口温度、冷媒水出口温度和冷却水温度范 围内稳定运转。围内稳定运转。 溴化锂吸收式制冷机具有以下缺点：溴化锂吸收式制冷机具有以下缺点： （1 1）溴化锂水溶液对一般金属有较强的腐蚀性，溴化锂水溶液对一般金属有较强的腐蚀性， 这不仅会影响机组的正常运行，而且会影响机组这不仅会影响机组的正常运行，而且会影响机组 的寿命。的寿命。 （2 2）溴化锂吸收式制冷机的气密性要求高，即使）溴化锂吸收式制冷机的气密性要求高，即使 漏入微量的空气也会影响机组的性能，这就对机漏入微量的空气也会影响机组的性能，这就对机 组制造提出严格的要求。组制造提出严格的要求。 （3 3）浓度过高或温度过低时，溴化锂水溶液均易）

25、浓度过高或温度过低时，溴化锂水溶液均易 形成结晶，因此防止结晶是溴化锂吸收式制冷机形成结晶，因此防止结晶是溴化锂吸收式制冷机 设计和运行中必须注意的重要问题。设计和运行中必须注意的重要问题。 溴化锂吸收式制冷机的主要附加措施溴化锂吸收式制冷机的主要附加措施 防腐蚀措施防腐蚀措施 在溴化锂水溶液中加入缓蚀剂是一种有效的在溴化锂水溶液中加入缓蚀剂是一种有效的 防腐措施。防腐措施。 抽气措施抽气措施 由于机组内的工作压力远低于大气压力，难由于机组内的工作压力远低于大气压力，难 免有少量空气渗入，制冷机必须设有抽气设备。免有少量空气渗入，制冷机必须设有抽气设备。 防结晶措施防结晶措施 一般在发生器中设

26、有浓溶液溢流管，它不经一般在发生器中设有浓溶液溢流管，它不经 过换热器而与吸收器的稀溶液相通。过换热器而与吸收器的稀溶液相通。 三、太阳能吸收式制冷的工作原理三、太阳能吸收式制冷的工作原理 所谓所谓太阳能吸收式制冷太阳能吸收式制冷，就是利用，就是利用太阳能集太阳能集 热器热器将水加热，为吸收式制冷机的发生器提供其将水加热，为吸收式制冷机的发生器提供其 所需要的热媒水，从而使吸收式制冷机正常运行，所需要的热媒水，从而使吸收式制冷机正常运行， 达到制冷的目的。达到制冷的目的。 太阳能吸收式空调系统太阳能吸收式空调系统主要由太阳能集热器、主要由太阳能集热器、 吸收式制冷机、空调箱（或风机盘管）、锅炉

27、、吸收式制冷机、空调箱（或风机盘管）、锅炉、 贮水箱和自动控制系统等几部分组成。由此可见，贮水箱和自动控制系统等几部分组成。由此可见， 太阳能吸收式空调系统是在常规吸收式空调系统太阳能吸收式空调系统是在常规吸收式空调系统 的基础上，再增加太阳能集热器、贮水箱和自动的基础上，再增加太阳能集热器、贮水箱和自动 控制系统等主要部件。控制系统等主要部件。 用于太阳能吸收式空调系统的太阳能集热器，用于太阳能吸收式空调系统的太阳能集热器， 即可采用真空管太阳能集热器，也可采用平板型即可采用真空管太阳能集热器，也可采用平板型 太阳能集热器。前者可以提供较高的热媒水温度，太阳能集热器。前者可以提供较高的热媒水

28、温度， 而后者只能提供较低的热媒水温度。理论分析和而后者只能提供较低的热媒水温度。理论分析和 实验结果都证明，热媒水的温度越高，制冷机的实验结果都证明，热媒水的温度越高，制冷机的 性能系数性能系数(cop)就越高，这样空调系统的制冷效就越高，这样空调系统的制冷效 率也就越高。举例来说，若热媒水温度为率也就越高。举例来说，若热媒水温度为6060左左 右，则制冷机的右，则制冷机的cop约为约为0.4；若热媒水温度为；若热媒水温度为 90 左右，则制冷机的左右，则制冷机的cop约为约为0.9；若热媒水；若热媒水 温度为温度为120 左右，则制冷机的左右，则制冷机的cop可高达可高达1.10 以上。以

29、上。 在夏季，被太阳能集热器加热的热水首先进入在夏季，被太阳能集热器加热的热水首先进入 储水箱，当热水温度达到一定值时，由储水箱向储水箱，当热水温度达到一定值时，由储水箱向 吸收式制冷机提供热媒水；吸收式制冷机提供热媒水； 从吸收式制冷机流出并已降温的热水流回到储水从吸收式制冷机流出并已降温的热水流回到储水 箱，再由太阳能集热器加热成热水；箱，再由太阳能集热器加热成热水； 吸收式制冷机产生的冷媒水通过储冷水箱送往空吸收式制冷机产生的冷媒水通过储冷水箱送往空 调箱（或风机盘管）内蒸发、吸热，以达到制冷调箱（或风机盘管）内蒸发、吸热，以达到制冷 空调的目的，之后冷媒水经储冷水箱返回吸收式空调的目的

30、，之后冷媒水经储冷水箱返回吸收式 制冷机。制冷机。 当太阳能不足以提供高温热媒水时，可由辅助锅当太阳能不足以提供高温热媒水时，可由辅助锅 炉补充热量。炉补充热量。 太阳能吸收式空调系统可以实现太阳能吸收式空调系统可以实现夏季制冷夏季制冷、冬冬 季采暖季采暖、全年提供生活热水全年提供生活热水等多项功能，其等多项功能，其工作工作 原理图原理图如下：如下： 在冬季，同样先将太阳能集热器加热的热水进在冬季，同样先将太阳能集热器加热的热水进 入储水箱，当热水温度达到一定值时，由储水箱入储水箱，当热水温度达到一定值时，由储水箱 直接向空调箱（或风机盘管）提供热水，以达到直接向空调箱（或风机盘管）提供热水，

31、以达到 供热采暖的目的。供热采暖的目的。 当太阳能不能满足要求时，可由辅助燃油锅炉补当太阳能不能满足要求时，可由辅助燃油锅炉补 充热量。充热量。 在非空调采暖季节，只要将太阳能集热器加热在非空调采暖季节，只要将太阳能集热器加热 的热水直接通向生活用储水箱中的热交换器，就的热水直接通向生活用储水箱中的热交换器，就 可将储水箱中的冷水逐渐加热以供使用。可将储水箱中的冷水逐渐加热以供使用。 正因为太阳能溴化锂吸收式制冷系统具有夏正因为太阳能溴化锂吸收式制冷系统具有夏 季制冷、冬季采暖、全年提供生活热水等多项功季制冷、冬季采暖、全年提供生活热水等多项功 能，所以目前在世界各国应用较为广泛。日本不能，所

32、以目前在世界各国应用较为广泛。日本不 仅生产大型溴化锂吸收式制冷机，而且还商品化仅生产大型溴化锂吸收式制冷机，而且还商品化 生产多种规格的小型溴化锂吸收式制冷机，有制生产多种规格的小型溴化锂吸收式制冷机，有制 冷功率为冷功率为4.6174kw的系列产品。不过，由于的系列产品。不过，由于 我国目前尚未实现小型溴化锂吸收式制冷机的商我国目前尚未实现小型溴化锂吸收式制冷机的商 品化生产，这就在一定程度上限制了太阳能吸收品化生产，这就在一定程度上限制了太阳能吸收 式空调的推广应用。式空调的推广应用。 第四节 太阳能蒸汽压缩式制冷系统 一、蒸汽压缩式制冷的工作原理一、蒸汽压缩式制冷的工作原理 蒸汽压缩式

33、制冷是一种传统的制冷方式。蒸蒸汽压缩式制冷是一种传统的制冷方式。蒸 汽压缩式制冷机主要由汽压缩式制冷机主要由压缩机压缩机、冷凝器、节流阀、冷凝器、节流阀、 蒸发器等几部分组成，各部分之间用管道连接成蒸发器等几部分组成，各部分之间用管道连接成 一个封闭系统。一个封闭系统。 蒸汽压缩式制冷机常用的制冷剂有氨、氟里蒸汽压缩式制冷机常用的制冷剂有氨、氟里 昂以及氟里昂的混合物。昂以及氟里昂的混合物。 蒸汽压缩式制冷的整个工作循环包括压缩、蒸汽压缩式制冷的整个工作循环包括压缩、 冷凝、节流和蒸发四个过程。冷凝、节流和蒸发四个过程。 蒸气压缩式制冷循环蒸气压缩式制冷循环 当蒸汽压缩式制冷当蒸汽压缩式制冷

34、机工作时，压缩机将蒸机工作时，压缩机将蒸 发器所产生的低压（低发器所产生的低压（低 温）制冷剂蒸汽吸入压温）制冷剂蒸汽吸入压 缩机气缸内，经压缩后，缩机气缸内，经压缩后， 制冷剂蒸汽压力升高制冷剂蒸汽压力升高 （温度也升高）到稍大（温度也升高）到稍大 于冷凝压力，然后再将于冷凝压力，然后再将 高压制冷剂蒸汽排至冷高压制冷剂蒸汽排至冷 凝器。凝器。 在冷凝器内，温度在冷凝器内，温度 和压力较高的制冷剂蒸和压力较高的制冷剂蒸 汽与温度较低的冷却介汽与温度较低的冷却介 质（水或空气）进行热质（水或空气）进行热 交换而冷凝成液体。这交换而冷凝成液体。这 部分液体经膨胀阀节流部分液体经膨胀阀节流 降压（

35、同时降温）后进降压（同时降温）后进 入蒸发器，在蒸发器内入蒸发器，在蒸发器内 吸收待冷却物体的热量吸收待冷却物体的热量 而汽化。而汽化。 这样，待冷却物体这样，待冷却物体 便得到冷却，从而实现便得到冷却，从而实现 了制冷的目的，蒸发器了制冷的目的，蒸发器 所产生的制冷剂蒸汽又所产生的制冷剂蒸汽又 被压缩机带走。如此循被压缩机带走。如此循 环不断进行，以实现连环不断进行，以实现连 续制冷。续制冷。 二、太阳能蒸汽压缩式制冷的工作原理二、太阳能蒸汽压缩式制冷的工作原理 如果说常规的蒸汽压缩式制冷机中的压缩机如果说常规的蒸汽压缩式制冷机中的压缩机 是由电机驱动的，则太阳能蒸汽压缩式制冷系统是由电机驱

36、动的，则太阳能蒸汽压缩式制冷系统 中的压缩机是由热机驱动的。中的压缩机是由热机驱动的。 太阳能蒸汽压缩式制冷系统太阳能蒸汽压缩式制冷系统主要由主要由太阳能集太阳能集 热器热器、蒸汽轮机蒸汽轮机和和蒸汽压缩式制冷机蒸汽压缩式制冷机3大部分组大部分组 成，它们分别依照太阳能集热器循环、热机循环成，它们分别依照太阳能集热器循环、热机循环 和蒸汽压缩式制冷机循环的规律运行。和蒸汽压缩式制冷机循环的规律运行。 太阳能蒸汽压缩式制冷太阳能蒸汽压缩式制冷 系统工作原理图系统工作原理图 在太阳能集热器循环在太阳能集热器循环 中，水或其他工质被太阳中，水或其他工质被太阳 能集热器加热至高温状态，能集热器加热至高

37、温状态， 先后通过气液分离器、锅先后通过气液分离器、锅 炉、预热器、分别几次放炉、预热器、分别几次放 热，温度逐步降低，然后热，温度逐步降低，然后 又进入太阳能集热器再进又进入太阳能集热器再进 行加热。如此周而复始，行加热。如此周而复始， 使太阳能集热器成为热机使太阳能集热器成为热机 循环的热源。循环的热源。 太阳能集热器循环太阳能集热器循环 太阳能蒸汽压缩式制冷太阳能蒸汽压缩式制冷 系统工作原理图系统工作原理图 在热机循环中，低沸点在热机循环中，低沸点 工质由气液分离器出来时，工质由气液分离器出来时， 压力和温度升高，成为高压压力和温度升高，成为高压 蒸汽，推动蒸汽轮机旋转而蒸汽，推动蒸汽轮

38、机旋转而 对外做功，然后进入热交换对外做功，然后进入热交换 器被冷却，再通过冷凝器而器被冷却，再通过冷凝器而 被冷凝成液体。该液态的低被冷凝成液体。该液态的低 沸点工质又先后通过预热器、沸点工质又先后通过预热器、 锅炉、气液分离器，再次被锅炉、气液分离器，再次被 加热成高压蒸汽。加热成高压蒸汽。 热机循环热机循环 由此可见，热机循环由此可见，热机循环 是一个消耗热能而对外做是一个消耗热能而对外做 功的过程。功的过程。 太阳能蒸汽压缩式制冷太阳能蒸汽压缩式制冷 系统工作原理图系统工作原理图 蒸汽压缩式制冷机循环蒸汽压缩式制冷机循环 在蒸汽压缩式制冷在蒸汽压缩式制冷 循环中，蒸汽轮机的旋循环中，蒸

39、汽轮机的旋 转带动了制冷压缩机的转带动了制冷压缩机的 运行，然后再经过上述运行，然后再经过上述 蒸汽压缩式制冷机中的蒸汽压缩式制冷机中的 压缩、冷凝、节流和汽压缩、冷凝、节流和汽 化等过程，完成制冷机化等过程，完成制冷机 循环。循环。 在蒸发器外侧流过在蒸发器外侧流过 的空气被蒸发器吸收其的空气被蒸发器吸收其 热量，从较热的空气变热量，从较热的空气变 为较冷的空气，将这较为较冷的空气，将这较 冷的空气送入房间内而冷的空气送入房间内而 达到降温空调的效果。达到降温空调的效果。 第五节 太阳能空调技术经济分析 虽然太阳能空调可以显著减少常规能源的消虽然太阳能空调可以显著减少常规能源的消 耗，大幅度

40、降低运行费用，但由于太阳能集热器耗，大幅度降低运行费用，但由于太阳能集热器 在整个太阳能空调系统成本中占有较大的比例，在整个太阳能空调系统成本中占有较大的比例， 造成太阳能空调系统的初始投资偏高，更何况空造成太阳能空调系统的初始投资偏高，更何况空 调在全年的应用时间一般都只有几个月，因此从调在全年的应用时间一般都只有几个月，因此从 这个意义上讲，单纯的太阳能空调系统显然是不这个意义上讲，单纯的太阳能空调系统显然是不 经济的。经济的。 然而，一些太阳能空调系统（如太阳能吸收然而，一些太阳能空调系统（如太阳能吸收 式空调系统）除了可以夏季制冷空调以外，还可式空调系统）除了可以夏季制冷空调以外，还可

41、 以冬季提供采暖以及全年提供生活热水。换句换以冬季提供采暖以及全年提供生活热水。换句换 说，同一套太阳能系统可以兼有空调、采暖和热说，同一套太阳能系统可以兼有空调、采暖和热 水等多项功能，这就大大提高了太阳能系统的利水等多项功能，这就大大提高了太阳能系统的利 用率，因此从这个意义上讲，太阳能空调系统也用率，因此从这个意义上讲，太阳能空调系统也 可以具有较好的经济性。可以具有较好的经济性。 一般太阳能空调系统的回收期为一般太阳能空调系统的回收期为56年，因年，因 此可以认为，开发和推广太阳能空调及供热系统，此可以认为，开发和推广太阳能空调及供热系统， 从经济上是可行的，从节约常规能源和加强环境从

42、经济上是可行的，从节约常规能源和加强环境 保护方面来看，更是收益无穷。保护方面来看，更是收益无穷。 结 语 利用太阳能驱动实现制冷这门技术虽然已有不利用太阳能驱动实现制冷这门技术虽然已有不 少应用，但仍处于初步应用与试验研究阶段，其少应用，但仍处于初步应用与试验研究阶段，其 原因在于技术的复杂性与难度，对太阳能的利用原因在于技术的复杂性与难度，对太阳能的利用 效率不高，以及经济性能、成本等因素。但这门效率不高，以及经济性能、成本等因素。但这门 技术确实是一门节能环保技术，有利于制冷空调技术确实是一门节能环保技术，有利于制冷空调 业的可持续发展，对其进行研究并最终实用化是业的可持续发展，对其进行

43、研究并最终实用化是 必然的。太阳能空调系统必将发挥其综合优势必然的。太阳能空调系统必将发挥其综合优势, ,取取 得显著的经济、社会和环境效益。因此，太阳能得显著的经济、社会和环境效益。因此，太阳能 制冷技术的研究工作还在进行，是当前制冷空调制冷技术的研究工作还在进行，是当前制冷空调 行业乃至整个能源领域研究的一大热点。行业乃至整个能源领域研究的一大热点。 太阳能集热器太阳能集热器是一种吸收太阳辐射能量并是一种吸收太阳辐射能量并 向工质传递热量的装置。向工质传递热量的装置。 太阳能集热器太阳能集热器 水媒型水媒型气媒型气媒型 平板型平板型 真空管型真空管型盖板型盖板型无盖板型无盖板型无盖板型无盖

44、板型 （按传热工质不同）（按传热工质不同） 太阳能集热器的分类：太阳能集热器的分类： 平板型集热器平板型集热器 平板型集热器是欧洲使用最普遍的集热器类平板型集热器是欧洲使用最普遍的集热器类 型。由吸热板、盖板、保温层和外壳四部分组成。型。由吸热板、盖板、保温层和外壳四部分组成。 阳光透过盖板（玻璃）照射在表面涂有高太阳能阳光透过盖板（玻璃）照射在表面涂有高太阳能 吸收率的吸热板上，吸热板升温并将热量传递给吸收率的吸热板上，吸热板升温并将热量传递给 吸热板内传热工质，保温材料起到减少散热的作吸热板内传热工质，保温材料起到减少散热的作 用。用。 平板型集热器安装于屋顶平板型集热器安装于屋顶 平板型集热器产生的热水温度达平板型集热器产生的热水温度达3070， 可承压运行，主要用于家庭热水制备和区域供热，可承压运行，主要用于家庭热水制备和区域