浅析太阳能固体吸附式制冷空调

1、浅析太阳能固体吸附式浅析太阳能固体吸附式 制冷空调制冷空调F0602008F0602008班班 孟再强孟再强 内容大纲内容大纲1.概念介绍概念介绍2.现行制冷的不足现行制冷的不足4.吸附式制冷的优点吸附式制冷的优点3.太阳能吸附式空调原理太阳能吸附式空调原理5.吸附式与吸收式比较吸附式与吸收式比较6.吸附式制冷的缺点吸附式制冷的缺点7.前景展望前景展望 1.概念介绍概念介绍 吸附：吸附：物质内部的分子和周围分子有互物质内部的分子和周围分子有互相吸引的引力，但物质表面的分子，其相吸引的引力，但物质表面的分子，其中相对物质外部的作用力没有充分发挥，中相对物质外部的作用力没有充分发挥，这样液体或固体

2、物质的表面可以吸附其这样液体或固体物质的表面可以吸附其他的液体或气体，吸附过程有两种情况：他的液体或气体，吸附过程有两种情况：物理吸附和化学吸附。物理吸附中存在物理吸附和化学吸附。物理吸附中存在范德瓦尔斯力，化学吸附不仅存在范德范德瓦尔斯力，化学吸附不仅存在范德瓦尔斯力，还有化学键，作用力比物理瓦尔斯力，还有化学键，作用力比物理吸附大许多。吸附大许多。 脱附：与吸附相反的过程，是指物质将脱附：与吸附相反的过程，是指物质将吸附的周围物质释放的过程，一般需要吸附的周围物质释放的过程，一般需要吸收热量达到一定的温度或温度范围来吸收热量达到一定的温度或温度范围来克服作用力。克服作用力。2.现行制冷方式

3、的不足现行制冷方式的不足臭氧层空洞问题。以前制冷机广泛采用氯氟烃类制冷剂简称臭氧层空洞问题。以前制冷机广泛采用氯氟烃类制冷剂简称CFC，HCFC，它们会催化分解臭氧，削弱对紫外线的阻挡，它们会催化分解臭氧，削弱对紫外线的阻挡，威胁人类健康。我国已在蒙特利尔议定书上签字，要取消威胁人类健康。我国已在蒙特利尔议定书上签字，要取消这中制冷剂的使用还是任重而道远。这中制冷剂的使用还是任重而道远。温室效应问题。常规高能耗的制冷需求引起电力紧张，各地兴温室效应问题。常规高能耗的制冷需求引起电力紧张，各地兴建各类发电站，火力占主要，大量烧煤增排建各类发电站，火力占主要，大量烧煤增排CO2引起温室效应，引起温

4、室效应，对环境造成严重影响。对环境造成严重影响。CFC也是引起温室效应的气体。也是引起温室效应的气体。能源短缺问题。近几年夏季经常发生停电现象，很大原因是夏能源短缺问题。近几年夏季经常发生停电现象，很大原因是夏天酷暑，制冷需求剧增，空调大量使用，引起电力紧张。另一天酷暑，制冷需求剧增，空调大量使用，引起电力紧张。另一方面，能源利用率却普遍见低，我国每年方面，能源利用率却普遍见低，我国每年100200的废热的废热排放量折合标准煤达上千万吨，还有大量的太阳和地热能未很排放量折合标准煤达上千万吨，还有大量的太阳和地热能未很好利用，这方面的研究也备受重视。好利用，这方面的研究也备受重视。3.吸附式制冷

5、的原理吸附床吸附床冷凝器冷凝器蒸发器蒸发器吸附床吸附床冷凝器冷凝器蒸发蒸发器器图图4.吸附式制冷的优点吸附式制冷的优点由以上的原理中可知，太阳能吸附式制冷的优点吻合了由以上的原理中可知，太阳能吸附式制冷的优点吻合了当前能源，环境协调发展的总趋势。当前能源，环境协调发展的总趋势。一一.吸附式制冷所使用的制冷剂是对环境相对友好的物吸附式制冷所使用的制冷剂是对环境相对友好的物质质（甲醇，氨，水等甲醇，氨，水等）不采用氯氟烃类制冷剂那样会破）不采用氯氟烃类制冷剂那样会破坏臭氧层的物质，值得开发。坏臭氧层的物质，值得开发。二二.吸附式制冷可采用余热驱动，不仅对电力的紧张供应吸附式制冷可采用余热驱动，不仅

6、对电力的紧张供应可起到减缓作用，而且能有效利用大量低品位热能，如可起到减缓作用，而且能有效利用大量低品位热能，如太阳能，清洁没有污染。太阳能，清洁没有污染。三三.太阳能吸附式制冷具有结构简单，无运动部件，噪声太阳能吸附式制冷具有结构简单，无运动部件，噪声低，寿命长等特点。低，寿命长等特点。5.吸附式与吸收式比较吸附式与吸收式比较吸附式制冷和吸收式制冷是两种很相近的制冷方式，这里吸附式制冷和吸收式制冷是两种很相近的制冷方式，这里有必要比较一下它们的相同之处和不同之处，从中可能获取有必要比较一下它们的相同之处和不同之处，从中可能获取一些信息，为什么吸收式制冷系统已经形成产业化而吸附式一些信息，为什

7、么吸收式制冷系统已经形成产业化而吸附式制冷系统尚未形成较大的产业。制冷系统尚未形成较大的产业。相似之处：原理，工质的环保相似之处：原理，工质的环保，能量来源，能量来源相异之处：安全性，传质差相异之处：安全性，传质差别，蒸气通道和制冷量别，蒸气通道和制冷量一一.原理上看原理上看，吸附式制冷与吸收式制冷是两个循环特性十分，吸附式制冷与吸收式制冷是两个循环特性十分相近的制冷方式，其制冷原理为：制冷剂在相近的制冷方式，其制冷原理为：制冷剂在低压低压（相对）下（相对）下蒸发，从环境中吸热制冷蒸发，从环境中吸热制冷,两者都是利用物质的吸附（吸收）两者都是利用物质的吸附（吸收）作用，吸附（吸收）制冷剂蒸气，

8、所释放的吸附（吸收）热被作用，吸附（吸收）制冷剂蒸气，所释放的吸附（吸收）热被冷却介质排除于系统之外，经加热后制冷剂蒸气重新从吸附冷却介质排除于系统之外，经加热后制冷剂蒸气重新从吸附（吸收）剂中解吸（发生）而出，经冷凝器凝结为冷剂液，并（吸收）剂中解吸（发生）而出，经冷凝器凝结为冷剂液，并进入蒸发器蒸发，如此循环往复。图进入蒸发器蒸发，如此循环往复。图相似之处：相似之处：二二.工质的环保上工质的环保上，吸收式制冷的吸收剂一般为流动性良好的，吸收式制冷的吸收剂一般为流动性良好的液体介质，常用的有氨液体介质，常用的有氨-水，溴化锂水溶液等制冷工质。吸附水，溴化锂水溶液等制冷工质。吸附式制冷的吸附剂

9、一般为固体介质，物理吸附常使用分子筛式制冷的吸附剂一般为固体介质，物理吸附常使用分子筛-水水活性炭活性炭-甲醇，活性炭甲醇，活性炭-氨制冷工质对等，化学吸附常使用氨制冷工质对等，化学吸附常使用氯化钙氯化钙-氨，氯化镍氨，氯化镍-氨等制冷工质对。这些工质都是天然氨等制冷工质对。这些工质都是天然工质，大部分对环境无害，比较环保。工质，大部分对环境无害，比较环保。三三.能量的来源上能量的来源上，两者都可利用热能，特别是低品位的，两者都可利用热能，特别是低品位的热能驱动，所以太阳能是个不错的选择，无污染，制冷热能驱动，所以太阳能是个不错的选择，无污染，制冷系统本身仅需要极少的电量，因此也省电。这两种制

10、冷系统本身仅需要极少的电量，因此也省电。这两种制冷方式为节省能源提供了可行的技术手段。方式为节省能源提供了可行的技术手段。 BACKBACK四四. .安全性上安全性上，在，在溴化锂吸收式制冷机中，若溶液温度低于溴化锂吸收式制冷机中，若溶液温度低于其结晶饱和温度，溴化锂将从溶液中析出而结晶，从而堵塞其结晶饱和温度，溴化锂将从溶液中析出而结晶，从而堵塞系统管路或热交器，使运行中断，有安全隐患。而吸附式系统管路或热交器，使运行中断，有安全隐患。而吸附式制冷中不存在溶液结晶的问题，比较安全。制冷中不存在溶液结晶的问题，比较安全。五五.传质差别上传质差别上，吸收式制冷机中采用液体工质，液体内部，吸收式制

11、冷机中采用液体工质，液体内部同时存在导热和对流的传热方式且以对流为主，换热系数大，同时存在导热和对流的传热方式且以对流为主，换热系数大，传热效果好。吸附式制冷机中吸附剂为固体，其内部传热只传热效果好。吸附式制冷机中吸附剂为固体，其内部传热只能采用导热方式，并用吸附剂的导热系数一般都很小，所以能采用导热方式，并用吸附剂的导热系数一般都很小，所以其换热能力远不如液体。因此强化传质是改进吸附床性能其换热能力远不如液体。因此强化传质是改进吸附床性能的主要手段。的主要手段。相异之处：相异之处：六六. .蒸气通道上蒸气通道上，吸收式制冷循环是一个连续的制冷过程，吸收式制冷循环是一个连续的制冷过程，发生器与

12、冷凝器，吸收器与蒸发器之间，气流的通道的截面发生器与冷凝器，吸收器与蒸发器之间，气流的通道的截面面积比较大，对制冷剂蒸气的阻力很小，制冷剂蒸气在流动面积比较大，对制冷剂蒸气的阻力很小，制冷剂蒸气在流动中的压力损失对整个制冷过程影响不大但是在吸附式制冷中的压力损失对整个制冷过程影响不大但是在吸附式制冷系统中，由于工作的间歇性，往往需要多台吸附床同时工作系统中，由于工作的间歇性，往往需要多台吸附床同时工作，这个过程中需要进行管路切换，制冷剂蒸气管路阻力较大，这个过程中需要进行管路切换，制冷剂蒸气管路阻力较大，对制冷量较大的机组影响很大，降低制冷效果。对制冷量较大的机组影响很大，降低制冷效果。七七.

13、制冷量上制冷量上，目前吸收式制冷机的制冷量小则几十千瓦，目前吸收式制冷机的制冷量小则几十千瓦，大则数千千瓦，民用性相对比较差，比较适用于企事业单大则数千千瓦，民用性相对比较差，比较适用于企事业单位和大型的场所；由于不同功率机组的配件成本相差不大，位和大型的场所；由于不同功率机组的配件成本相差不大，成本主要花在传热管的耗材上，机组制冷量越大，单位制冷成本主要花在传热管的耗材上，机组制冷量越大，单位制冷量的制造价格越低。吸收式制冷机可以分为很多类，它量的制造价格越低。吸收式制冷机可以分为很多类，它已已经大规模地应用于工业与民用领域，技术成熟，产品的规经大规模地应用于工业与民用领域，技术成熟，产品的

14、规格和种类齐全。目前吸附式制冷机受制造工艺的限制，制格和种类齐全。目前吸附式制冷机受制造工艺的限制，制冷量较小，一般只有数千千瓦至上百千瓦，民用性很好，冷量较小，一般只有数千千瓦至上百千瓦，民用性很好，如果将来技术过关的话，前景是很不错的如果将来技术过关的话，前景是很不错的 另外，在对另外，在对低品位热源低品位热源的利用上，吸附式制冷更具优的利用上，吸附式制冷更具优势，能利用更低温度的热量。势，能利用更低温度的热量。 6.吸附式制冷的缺点吸附式制冷的缺点从以上的比较中，我们可以粗略的知道吸附式制冷系统从以上的比较中，我们可以粗略的知道吸附式制冷系统存在着一些缺点和不足。存在着一些缺点和不足。一

15、一.固体吸附剂为多微孔介质，比表面积大，导热性能很低固体吸附剂为多微孔介质，比表面积大，导热性能很低，因而吸附，因而吸附/解吸时间长。（可以开发新型吸附剂，从吸收解吸时间长。（可以开发新型吸附剂，从吸收式制冷系统采用液体工质中是否可以有所启发？）式制冷系统采用液体工质中是否可以有所启发？）二二.单位质量吸附剂的制冷功率较小，使得制冷机尺寸较大，单位质量吸附剂的制冷功率较小，使得制冷机尺寸较大，吸附式制冷系统的功率远不如吸收式制冷系统，原因何在？吸附式制冷系统的功率远不如吸收式制冷系统，原因何在？（强化传热，提高吸附剂的传热性能和单位吸附剂的制冷功强化传热，提高吸附剂的传热性能和单位吸附剂的制冷

16、功率，减小制冷机的尺寸率，减小制冷机的尺寸 ）三三.吸附式制冷存在间歇性，要实现制冷的连续性，必须使吸附式制冷存在间歇性，要实现制冷的连续性，必须使用二台或多台吸附器，通过多台吸附器加热用二台或多台吸附器，通过多台吸附器加热/冷却运行状态冷却运行状态的切换，实施不断供冷，在制冷过程中需要进行管路切换的切换，实施不断供冷，在制冷过程中需要进行管路切换产生较大的阻力，影响制冷机的制冷量，降低制冷功率。产生较大的阻力，影响制冷机的制冷量，降低制冷功率。另外，在吸附式制冷系统中，吸附床是十分关键的部件。它另外，在吸附式制冷系统中，吸附床是十分关键的部件。它的性能好坏直接影响到制冷系统的功能和制冷功率的

17、大小，的性能好坏直接影响到制冷系统的功能和制冷功率的大小，是重要的研究对象。是重要的研究对象。7.前景展望前景展望技术问题技术问题成本问题成本问题普及问题普及问题应用问题应用问题 技术问题技术问题 对吸附式制冷的研究是在对吸附式制冷的研究是在Faraday发现氯化银吸附氨发现氯化银吸附氨产生的制冷现象以后，报道最早的吸附式系统是在产生的制冷现象以后，报道最早的吸附式系统是在20世世纪纪20年代；吸附式制冷技术真正得到发展是在年代；吸附式制冷技术真正得到发展是在20世纪世纪70年代，能源危机为吸附式制冷提供了契机，因为吸附式制年代，能源危机为吸附式制冷提供了契机，因为吸附式制冷系统可利用低品位的

18、热源驱动，节能，而且没有臭氧层冷系统可利用低品位的热源驱动，节能，而且没有臭氧层问题和温室效应。问题和温室效应。 1992年巴黎国际吸附式制冷会议带动了该技术的发展，年巴黎国际吸附式制冷会议带动了该技术的发展，在接下来的国际会议上均有上百篇论文发表，堪与吸收式在接下来的国际会议上均有上百篇论文发表，堪与吸收式平分秋色。平分秋色。 近近20年来，不断有来自美，法，日，英，德等过对固体年来，不断有来自美，法，日，英，德等过对固体吸附式制冷的研究报道，从吸附工质对性能，吸附床的研究吸附式制冷的研究报道，从吸附工质对性能，吸附床的研究及结构等方面推动了吸附式制冷的发展。因此我们有理由相及结构等方面推动

19、了吸附式制冷的发展。因此我们有理由相信这种制冷技术一定可以发展直至广泛应用。信这种制冷技术一定可以发展直至广泛应用。图图成本问题成本问题 如其他一切新兴科学技术一样，吸附式制冷技术需要如其他一切新兴科学技术一样，吸附式制冷技术需要投入大量的科研经费，这势必会增加产品的成本，也就提投入大量的科研经费，这势必会增加产品的成本，也就提高了产品的市场价格，使新生的技术难以竞争。为此，政高了产品的市场价格，使新生的技术难以竞争。为此，政府是可以有作为的，一通过政府的方向性的调控引导群众府是可以有作为的，一通过政府的方向性的调控引导群众购买新兴的吸附式制冷空调，增强其市场竞争力，二通过购买新兴的吸附式制冷

20、空调，增强其市场竞争力，二通过国家财政来支持吸附式制冷技术的研究，国外这方面做得国家财政来支持吸附式制冷技术的研究，国外这方面做得不错，给企业补贴我国也应该对该技术在经济上有所支持。不错，给企业补贴我国也应该对该技术在经济上有所支持。在法律上，今年我国颁布了可再生能源法使各项工作在法律上，今年我国颁布了可再生能源法使各项工作有法可依。有法可依。 另外就是企业积极参与市场竞争，竞争可以驱动企业另外就是企业积极参与市场竞争，竞争可以驱动企业不断提高生产效率，降低成本，学会在市场中生存。不断提高生产效率，降低成本，学会在市场中生存。普及问题普及问题 要把太阳能吸附式制冷空调得到大范围的普及，是需要把太阳能吸附式制冷空调得到大范围的普及，是需要多方面共同努力才能完成的。要多方面共同努力才能完成的。 一政府应该重视。吸附式制冷作为一种新的尚不成熟一政府应该重视。吸附式制冷作为一种新的尚不成熟 技术，需要政府的直接支持才能发展，得到发展才能谈技术，需要政府的直接支持才能发展，得到发展才能谈普及。这是一种有利于国家发展的技术，是可持续发展的。普及。这是一种有利于国家发展的技术，是可持续发展的。 二群众应该支持。太阳能吸附式制冷空调是一种节能二群众应该支持。太阳能吸附式制冷空调是一种节能无污