太陽集熱器循環(huán)由太陽集熱器、鍋爐、儲熱水槽等幾部分組成。在太陽集熱器循環(huán)中,水或其他工質(zhì)先后被太陽集熱器和鍋爐加熱,溫度升高,然后再去加熱低沸點工質(zhì)至高壓狀態(tài)。低沸點工質(zhì)的高壓蒸氣進(jìn)入蒸汽噴射式制冷機后放熱,溫度迅速降低,然后又回到太陽集熱器和鍋爐再進(jìn)行加熱。如此周而復(fù)始,使太陽集熱器成為蒸汽噴射式制冷機循環(huán)的熱源。
蒸汽噴射式制冷機循環(huán)由蒸汽噴射器、冷凝器、蒸發(fā)器、泵等幾部分組成。在蒸汽噴射式制冷機循環(huán)中,低沸點工質(zhì)的高壓蒸氣通過蒸汽噴射器的噴嘴,因流出速度高、壓力低,就吸引蒸發(fā)器內(nèi)生成的低壓蒸汽,進(jìn)入混合室。在混合蒸汽流經(jīng)擴壓室后,速度降低,壓力增加,然后進(jìn)入冷凝器被冷凝成液體,該液態(tài)的低沸點工質(zhì)在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā),吸收冷媒水的熱量,從而達(dá)到制冷的目的。
4 太陽能空調(diào)的發(fā)展趨勢
太陽光是一種高品質(zhì)能源。因為發(fā)出太陽能轉(zhuǎn)化為低溫?zé)崮苓M(jìn)行制冷,太陽能的品質(zhì)已受到極大損失。因此,在利用太陽能制冷過程中,應(yīng)該避免這種損失,尋找新的方法才能有效大幅度提高利用效率。
目前,已經(jīng)有專家開發(fā)出這樣類太陽能制冷系統(tǒng)。首先將太陽能轉(zhuǎn)換為高溫?zé)崮?,最高溫度的熱能被送入氣體透平機,輸出電能,然后利用電能制冷。透平機排出的中溫?zé)崮鼙凰腿胛帐街评錂C。最后將兩部分制出的冷量合二為一最終得到系統(tǒng)的總冷量。這樣的綜合系統(tǒng)才能最大限度地發(fā)揮太陽能的效益。
綜合制冷系統(tǒng)面臨的一個最大困難是系統(tǒng)透平機的改造。最近已有公司開發(fā)出微型氣體透平機。這些裝置有 45kW的電力輸出,在商業(yè)上也認(rèn)為可行。目前能達(dá)到的熱電效率在 12%左右[8]。
至此,要實現(xiàn)高效太陽能制冷,最終又歸結(jié)到開發(fā)高溫高效太陽能集熱器上。盡管今年來太陽能集熱技術(shù)有了極大的提高,比如,采用真空管-熱管式太陽能集熱器能產(chǎn)生 200℃左右的熱能;槽形拋物面聚焦與真空管-熱管相結(jié)合的太陽能集熱器能產(chǎn)生 300~400℃的高溫。但這些熱能仍然只能算是中溫?zé)崮?,而且效率也受到極大限制,仍然不能較大改善太陽能制冷性能。
最近以色列科學(xué)家 Gordon 等提出的利用眾多小型拋物面聚焦,通過光纖或?qū)Ч夤苁占蛡鲗?dǎo)太陽光,并對其進(jìn)行二次匯聚,然后輸入高溫光接受器中,從而得到比現(xiàn)在常規(guī)太陽能集熱器高許多的高溫?zé)崮堋?/p>
已有文獻(xiàn)報道,大型的小碟拋物面光纖導(dǎo)光集熱系統(tǒng)能獲得超過 1000℃的高溫?zé)崮?。兩級吸收式制冷機所需要的熱能溫度在 200℃以下。因此,200℃以上的熱能除了可以用來制冷以為,還可以用來推動熱機做功[9]。
這一太陽能綜合利用方案由于實現(xiàn)了太陽能的高效利用,并具有傳熱中間環(huán)節(jié)少、光強可控和可遠(yuǎn)距離傳輸?shù)戎T多優(yōu)點,因而得到各國科學(xué)家的普遍重視。
5 結(jié)束語
利用太陽能驅(qū)動實現(xiàn)制冷這門技術(shù)雖然已有不少應(yīng)用,但仍處于初步應(yīng)用與實驗階段,其原因在于技術(shù)的復(fù)雜性與難度,對太陽能的利用效率不高,以及經(jīng)濟(jì)性能成本等因素。雖然世界上已有太陽能制冷系統(tǒng)投入商業(yè)運營,但是距離大規(guī)模的應(yīng)用還有很大的差距,如何降低太陽能制冷系統(tǒng)的造價使之更加廣泛地走向商業(yè)化應(yīng)用是當(dāng)今太陽能制冷領(lǐng)域的主要研究課題。要解決這一課題主要有以下幾方面:
(1)研究出更加適應(yīng)于太陽能利用的制冷機組。
(2)加大對太陽能集熱器的研究力度,進(jìn)一步提高當(dāng)前集熱器的集熱效率和降低其造價。
(3)將太陽能制冷和太陽能供應(yīng)熱水切實合理地整合,真正使高品位和低品位的太陽能輻射各盡其用,達(dá)到系統(tǒng)全年的運行[10]。但這門技術(shù)確實是一門節(jié)能環(huán)保技術(shù),利用制冷空調(diào)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,對其進(jìn)行研究并最終使用是必然的。
因此,太陽能制冷技術(shù)的研究工作還在進(jìn)行,是當(dāng)前制冷空調(diào)行業(yè)乃至整個新能源領(lǐng)域研究的一大熱點。
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