太陽(yáng)能空調(diào)技術(shù)發(fā)展與現(xiàn)狀分析

       簡(jiǎn)介：溫室效應(yīng)的加劇，生活水平的提高，人類對(duì)空調(diào)的需求急劇上升。以中國(guó)為例，空調(diào)需求量從1997年的550萬(wàn)臺(tái)增長(zhǎng)到了1998年的660萬(wàn)臺(tái)，1999年的需求達(dá)到了900萬(wàn)臺(tái)。普通空調(diào)發(fā)展很快，但耗電大、熱島效應(yīng)嚴(yán)重，太陽(yáng)能空調(diào)雖然發(fā)展慢，但它以不需電能、節(jié)約能源、沒有污染、工作壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)引起世界學(xué)者的重視。 　　溫室效應(yīng)的加劇，生活水平的提高，人類對(duì)空調(diào)的需求急劇上升。以中國(guó)為例，空調(diào)需求量從1997年的550萬(wàn)臺(tái)增長(zhǎng)到了1998年的660萬(wàn)臺(tái)，1999年的需求達(dá)到了900萬(wàn)臺(tái)。普通空調(diào)發(fā)展很快，但耗電大、熱島效應(yīng)嚴(yán)重，太陽(yáng)能空調(diào)雖然發(fā)展慢，但它以不需電能、節(jié)約能源、沒有污染、工作壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)引起世界學(xué)者的重視。 　　一、太陽(yáng)能空調(diào)技術(shù)的發(fā)展 　　70年代后期，世界各國(guó)對(duì)太陽(yáng)能利用的研究蓬勃發(fā)展，太陽(yáng)能空調(diào)技術(shù)也隨之出現(xiàn)。人們發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)能空調(diào)的應(yīng)用比較合理：當(dāng)太陽(yáng)輻射越強(qiáng)，天氣越熱的時(shí)候，太陽(yáng)能空調(diào)的負(fù)荷越大，制冷效果最好。因而太陽(yáng)能空調(diào)技術(shù)也引起了世界學(xué)者的廣泛注意。不少科研機(jī)構(gòu)、高等院校和企業(yè)紛紛投入人力和物力研制太陽(yáng)能制冷（空調(diào)〕機(jī)，其中多數(shù)是小型的吸收式制冷試驗(yàn)樣機(jī)。 　　在國(guó)外，佛羅里達(dá)大學(xué)的法伯教授就著手于這方面的研究，并投入了實(shí)際運(yùn)行，他采用氨吸收式制冷機(jī)，冷卻水為21℃的井水，據(jù)認(rèn)為制冷系數(shù)有0.45左右。日本也報(bào)道了他們研制的太陽(yáng)能供冷系統(tǒng)，該系統(tǒng)由面積32.2平方米的平板集熱器，7kW的溴化鋰制冷機(jī)和2.5立方米的儲(chǔ)熱水罐組成。數(shù)據(jù)表明，該系統(tǒng)可提供冬天供熱所需的全部能量和夏天典型日內(nèi)為驅(qū)動(dòng)吸收式制冷機(jī)所需的能量的70%。沙特阿拉伯建設(shè)了平板集熱器的太陽(yáng)能空調(diào)，采用溴化鋰制冷機(jī)進(jìn)行制冷，并公開了其性能。 　　在國(guó)內(nèi)，天津大學(xué)1975年研制的連續(xù)式氨一水吸收式太陽(yáng)能制冰機(jī)，日產(chǎn)冰量可達(dá)5.4kg。北京師范學(xué)院（現(xiàn)首都師范學(xué)院等）1977年研制成功1.5m2平板型間歇式太陽(yáng)能制冰機(jī)，每天可制冰6.8-8kg；1979年又研制出8m2平板型自動(dòng)跟蹤連續(xù)式太陽(yáng)能冷藏柜。華中工學(xué)院（現(xiàn)華中理工大學(xué)）研制了采光面積為1.5m2，冰箱容積為70升，以氨一水為工質(zhì)對(duì)的小型太陽(yáng)能制冷裝置，可維持冰箱0℃10小時(shí)左右。香港大學(xué)完成了太陽(yáng)能吸收式空調(diào)設(shè)計(jì)、運(yùn)行和在香港氣候條件下的性能數(shù)據(jù)。另外，上海交通大學(xué)制冷與低溫工程研究所在太陽(yáng)能制冷方面作了大量的工作，并且提出了一種太陽(yáng)能供熱與制冷聯(lián)合循環(huán)的復(fù)合機(jī)裝置。1987年，中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所與香港理工學(xué)院合作在深圳建成了一套科研與實(shí)用相結(jié)合的示范性太陽(yáng)能空調(diào)與熱水綜合系統(tǒng)，集熱面積共120m2，制冷能力14kw，1998年1月，中科院廣州能源研究所研制成功了實(shí)用型太陽(yáng)能空調(diào)熱水系統(tǒng)，在廣州江門市投入運(yùn)行。其中，制冷用熱水溫度65℃-75℃，生活勢(shì)水溫度55℃-60℃，采用500平方米高效率平板集熱器，一臺(tái)100kW兩級(jí)吸收式制冷機(jī)可滿足超過(guò)600平方米的空調(diào)負(fù)荷。 　　隨著太陽(yáng)能制冷空調(diào)關(guān)鍵技術(shù)的成熟，特別在太陽(yáng)能集熱器和制冷機(jī)方面取得了迅猛發(fā)展，太陽(yáng)能空調(diào)也得到了快速發(fā)展。九十年代真空管集熱器和溴化鋰吸收式制冷機(jī)大量地進(jìn)入了市場(chǎng)。真空管集熱器的熱水溫度夏季都在85℃以上，完全能夠滿足太陽(yáng)能空調(diào)的需要。中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所研制的低溫?zé)崴蛢杉?jí)吸收式制冷機(jī)，熱源溫度只需60℃以上，特別適合于在太陽(yáng)能空調(diào)中使用。國(guó)內(nèi)不少?gòu)S家也開始生產(chǎn)太陽(yáng)能空調(diào)，例如上海中天生產(chǎn)小型太陽(yáng)能空調(diào)，廣州能源、煙臺(tái)福山等生產(chǎn)大型太陽(yáng)能空調(diào)都具有比較成熟的經(jīng)驗(yàn)。 　　二、當(dāng)前太陽(yáng)能空調(diào)的技術(shù)特點(diǎn) 　　現(xiàn)在太陽(yáng)能空調(diào)的實(shí)現(xiàn)方式主要有兩種，一是先實(shí)現(xiàn)光-電轉(zhuǎn)換，再用電力驅(qū)動(dòng)常規(guī)壓縮式制冷機(jī)進(jìn)行制冷；這種實(shí)現(xiàn)方式原理簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)，但成本高。象青島海爾就生產(chǎn)過(guò)這種太陽(yáng)能冰箱和空調(diào)。二是利用太陽(yáng)的熱能驅(qū)動(dòng)進(jìn)行制冷，這種制冷方式技術(shù)要求高，但成本低、無(wú)噪音、無(wú)污染?，F(xiàn)采用的主要是這種方式。這種方式的太陽(yáng)能空調(diào)一般又可分為吸收式和吸附式兩種。 　　吸收式制冷技術(shù)是利用吸收劑的吸收和蒸發(fā)特性進(jìn)行制冷的技術(shù)，根據(jù)吸收劑的不同，分為氨-水吸收式制冷和溴化鋰-水吸收式制冷兩種。它以太陽(yáng)能集熱器收集太陽(yáng)能產(chǎn)生熱水或熱空氣，再用太陽(yáng)能熱水或熱空氣代替鍋爐熱水輸入制冷機(jī)中制冷。由于造價(jià)、工藝、效率等方面的原因，這種制冷機(jī)不宜做得太小。所以，采用這種技術(shù)的太陽(yáng)能空調(diào)系統(tǒng)一般適用于中央空調(diào)，系統(tǒng)需要有一定的規(guī)模。  　　吸附式制冷技術(shù)是利用固體吸附劑對(duì)制冷劑的吸附作用來(lái)制冷，常用的有分子篩-水、活性炭-甲醇吸附式制冷。 　　三、太陽(yáng)能空調(diào)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用前景  　　當(dāng)前，大部分使用的空調(diào)技術(shù)是一種以電能為動(dòng)力，把室內(nèi)熱量加以吸收排除到室外的循環(huán)系統(tǒng)。耗能的嚴(yán)重問(wèn)題，在世界能源日益緊張的今天，采用更為節(jié)能的空調(diào)系統(tǒng)是人類的共同需要。太陽(yáng)能空調(diào)解決了這個(gè)問(wèn)題，它基本不用電能，運(yùn)行費(fèi)用低（可無(wú)運(yùn)行費(fèi)用），無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，壽命長(zhǎng)，無(wú)噪聲。而且利用太陽(yáng)能作為能源的空調(diào)系統(tǒng)，它的誘人之處還在于越是太陽(yáng)能輻射強(qiáng)烈的時(shí)候，環(huán)境氣溫越高，人們的生活越需要空調(diào)，此時(shí)，太陽(yáng)能空調(diào)的制冷能力就越強(qiáng)。這是人和自然和諧的理想境界。使用太陽(yáng)能空調(diào)的結(jié)果，既創(chuàng)造了室內(nèi)宜人的溫度，又能降低大氣的環(huán)境溫度，還減弱了城市中的熱島效應(yīng)。更為可取的是，它既節(jié)約了能源，還不使用破壞大氣層的氟里昂等有害物質(zhì)，是名副其實(shí)的綠色空調(diào)。 在節(jié)能和環(huán)境方面有很大的發(fā)展?jié)摿Α? 　　就我國(guó)的空調(diào)行業(yè)而言，空調(diào)器的市場(chǎng)正處于發(fā)展和完善階段，目前，大中城市家庭的空調(diào)器普及僅在20%以下，市場(chǎng)潛力十分巨大。隨著人們生活水平的大幅提高，空調(diào)器已逐漸成為家庭必備的家用電器，阻礙空調(diào)進(jìn)入家庭的主要矛盾是耗能和價(jià)格因素。從太陽(yáng)能空調(diào)的特性和技術(shù)特點(diǎn)來(lái)看，太陽(yáng)能空調(diào)最適合于上述矛盾的解決和應(yīng)用，當(dāng)前空調(diào)行業(yè)的需求也給太陽(yáng)能空調(diào)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用帶來(lái)了難得的機(jī)遇。太陽(yáng)能空調(diào)技術(shù)一定有廣闊的應(yīng)用前景。 　　四、存在的問(wèn)題及可能的解決辦法 　　(1) 因受太陽(yáng)能集熱器的影響，太陽(yáng)能空調(diào)普遍存在著效率低、價(jià)格高的問(wèn)題。但是太陽(yáng)能空調(diào)是建立在太陽(yáng)能熱水應(yīng)用基礎(chǔ)上的，太陽(yáng)能空調(diào)中的太陽(yáng)能集熱器可以與太陽(yáng)能熱水器相通用，隨著太陽(yáng)能熱水器的發(fā)展，太陽(yáng)能集熱器的效率也會(huì)提高；對(duì)于原來(lái)有太陽(yáng)能熱水器的用戶可以改造，先制冷再用余熱洗澡，使其有更好的經(jīng)濟(jì)性。 　　(2)從集熱器、制冷機(jī)等相應(yīng)的成本分配來(lái)看，集熱溫度、冷水溫度及冷卻水溫度應(yīng)各為多少，才能建立一個(gè)最為經(jīng)濟(jì)合理的太陽(yáng)能空調(diào)系統(tǒng)，也是尚待解決的課題。不過(guò)我想，只要有了合適的集熱器和制冷機(jī)，建立經(jīng)濟(jì)合理的太陽(yáng)能空調(diào)系統(tǒng)，只是時(shí)間問(wèn)題。 　　(3)由于太陽(yáng)能的收集存在著時(shí)效問(wèn)題，蓄熱技術(shù)也必須得到很好地解決?，F(xiàn)存的蓄熱方法主要采用增加熱水容量，增強(qiáng)保溫效果，隨著蓄熱技術(shù)和蓄熱載體的研究開發(fā)，太陽(yáng)能空調(diào)系統(tǒng)的不可*性和間斷性也會(huì)有所改善。 　　(4)對(duì)于居住相對(duì)集中的樓房來(lái)說(shuō)，集熱器的安裝受到很大的限制。這主要是因?yàn)樘?yáng)能空調(diào)的安裝不普遍，樓房的設(shè)計(jì)沒有考慮到太陽(yáng)能空調(diào)，就象八十年代的太陽(yáng)能熱水器，安裝很復(fù)雜，而現(xiàn)在樓房設(shè)計(jì)者想到了，太陽(yáng)能熱水器抬上就是。 　　(5)沒有太陽(yáng)能空調(diào)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)軟件、控制芯片、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一的配套設(shè)備和零部件。這是科技與市場(chǎng)結(jié)合的問(wèn)題，需要太陽(yáng)能空調(diào)形成一定的規(guī)模，占領(lǐng)一定的市場(chǎng)，還需要一定的時(shí)間和政府、科技部門的支持。 　　經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，太陽(yáng)能空調(diào)技術(shù)已經(jīng)開始邁入實(shí)用化階段，并逐漸走入了市場(chǎng)；科技的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)能源與環(huán)境也提出了更高的要求，相信在政府和社會(huì)的大力支持下，緊緊依托太陽(yáng)能熱水器這個(gè)成熟的大市場(chǎng)，太陽(yáng)能空調(diào)一定會(huì)有很大的發(fā)展。