1 引言

　　太陽能是一種取之不盡、用之不竭的潔凈能源。在太陽能熱利用領(lǐng)域中，不僅有太陽能熱水和太陽能采暖，還有太陽能制冷空調(diào)。換句話說，在太陽能轉(zhuǎn)換成熱能后，人們不僅可以利用這部分熱能提供熱水和采暖，而且還可以利用這部分熱能提供制冷空調(diào)。從節(jié)能和環(huán)保的角度考慮，用太陽能替代或部分替代常規(guī)能源驅(qū)動空調(diào)系統(tǒng)，正日益受到各國的重視。當(dāng)前，世界各國都在加緊進(jìn)行太陽能空調(diào)技術(shù)的研究。據(jù)調(diào)查，已經(jīng)或正在建立太陽能空調(diào)系統(tǒng)的國家和地區(qū)有意大利、西班牙、德國、美國、日本、韓國、新加坡、香港等，這是由于發(fā)達(dá)地區(qū)的空調(diào)能耗在全年民用能耗中比發(fā)展中國家占有更大的比重[1][2]。因此，利用太陽能進(jìn)行空調(diào)，對節(jié)約常規(guī)能源、保護(hù)自然環(huán)境都具有十分重要的意義。

　　2 太陽能制冷技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

　　由于空調(diào)系統(tǒng)所消耗的電能(發(fā)達(dá)國家的空調(diào)能耗占全年民用能耗的 25%)給能源、電力和環(huán)境帶來了很大的壓力，因此，利用太陽能替代常規(guī)能源驅(qū)動空調(diào)系統(tǒng)對節(jié)能和環(huán)保都具有十分重要的意義。

　　目前，世界各國都在加緊進(jìn)行太陽能制冷技術(shù)的研究，并主要集中在吸收式制冷范圍。國際上對吸收式制冷的研究已經(jīng)有比較成熟的技術(shù)。小型的燃油機組研制成功，但需要將熱水加熱至 90～120℃才能運行。目前利用太陽能制冷的凈COP值一般在 0.5 以下，總的來說仍然很低[3]。我國已經(jīng)成為全世界公認(rèn)的太陽能利用大國，截至 2004 年，僅太陽能熱水器的生產(chǎn)量就有 600 萬m2,研制小型并適用于太陽能應(yīng)用的制冷機組特別適合我國國情。

　　日本作為世界制冷空調(diào)技術(shù)領(lǐng)先的國家，他們除了在現(xiàn)有制冷設(shè)備的基礎(chǔ)上提高其效率外，對于太陽能的開發(fā)應(yīng)用尤為重視。近年來，已建成了一大批以太陽能節(jié)能技術(shù)為主導(dǎo)的節(jié)能型大樓。據(jù)報道，美國科羅拉多州太陽能研究所研制成功一種可取代空調(diào)裝置的建筑材料，這種建材里面含有聚醇化合物，當(dāng)室溫超過設(shè)定溫度，墻壁會自動吸熱，達(dá)到制冷效應(yīng);反之，放熱，達(dá)到取暖目的。其臨界溫度由建材中所含聚醇化合物的多少決定。用這種建材建造的房屋具有吸收太陽能、自動調(diào)節(jié)室溫的作用[4]。

　　在我國，太陽能制冷和空調(diào)的研究可以追溯到 20 世紀(jì) 70 年代后期，當(dāng)時不少科研機構(gòu)、高等院校和企業(yè)紛紛投入人力和物力研制太陽能制冷空調(diào)，其實多數(shù)是小型的氨-水吸收式制冷實驗樣機。

　　由于當(dāng)時還有許多技術(shù)難題未能解決，太陽能制冷空調(diào)項目因一時難以看到成效而得不到支持，研究的隊伍和規(guī)模大大縮小，僅存少數(shù)單位仍堅持基礎(chǔ)性研究和機組實驗。“九五”計劃期間，國家科委把“太陽能空調(diào)”列為重點科技攻關(guān)項目，計劃建成示范性系統(tǒng)，以促進(jìn)太陽能空調(diào)的推廣應(yīng)用。中科院廣州能源研究所和北京太陽能研究所承擔(dān)了該項項目，在南方和北方各建立了一座大型實用性太陽能空調(diào)系統(tǒng)[5]。

　　1997 年，中科院廣州能源研究所為國家“九五”科技攻關(guān)項目“太陽能空調(diào)及供熱示范系統(tǒng)”研制了一臺 100KW的雙級太陽能吸收式制冷機，并成功地在 24 層的建筑上安裝了該系統(tǒng)，采用改進(jìn)后的平板式集熱器，運行效果良好，且可以在熱源溫度低于 65℃下運行[6]。

　　3 太陽能空調(diào)的工作原理及其類型

　　3.1 太陽能制冷的工作原理

　　根據(jù)熱力學(xué)第二定律，熱量只能自發(fā)地從高溫物體傳向低溫物體，而不能自發(fā)地從低溫物體傳向高溫物體。人工制冷過程，就是在外界的補償下將低溫物體的熱量向高溫物體傳送的過程。

　　從理論上講，太陽能制冷可以通過太陽能光電轉(zhuǎn)換制冷和太陽能光熱轉(zhuǎn)換制冷兩種途徑實現(xiàn)。

　　太陽能光電轉(zhuǎn)換制冷，首先是通過太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)換成電能，再用電能驅(qū)動常規(guī)的壓縮式制冷機。在目前太陽能電池成本較高的情況下，太陽能光電轉(zhuǎn)換制冷系統(tǒng)的成本要比太陽能光熱轉(zhuǎn)換制冷系統(tǒng)的成本要高出許多倍，目前尚難推廣應(yīng)用。