太陽(yáng)能空調技術(shù)現狀趨勢分析
溫室效應的加劇，生活水平的提高，人類(lèi)對空調的需求急劇上升。以中國為例，空調需求量從1997年的550萬(wàn)臺增長(cháng)到了1998年的660萬(wàn)臺，1999年的需求達到了900萬(wàn)臺。普通空調發(fā)展很快，但耗電大、熱島效應嚴重，太陽(yáng)能空調雖然發(fā)展慢，但它以不需電能、節約能源、沒(méi)有污染、工作壽命長(cháng)等優(yōu)點(diǎn)引起世界學(xué)者的重視。
一、太陽(yáng)能空調技術(shù)的發(fā)展
70年代后期，世界各國對太陽(yáng)能利用的研究蓬勃發(fā)展，太陽(yáng)能空調技術(shù)也隨之出現。人們發(fā)現太陽(yáng)能空調的應用比較合理：當太陽(yáng)輻射越強，天氣越熱的時(shí)候，太陽(yáng)能空調的負荷越大，制冷效果最好。因而太陽(yáng)能空調技術(shù)也引起了世界學(xué)者的廣泛注意。不少科研機構、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〕機，其中多數是小型的吸收式制冷試驗樣機。
在國外，佛羅里達大學(xué)的法伯教授就著(zhù)手于這方面的研究，并投入了實(shí)際運行，他采用氨吸收式制冷機，冷卻水為21℃的井水，據認為制冷系數有0.45左右。日本也報道了他們研制的太陽(yáng)能供冷系統，該系統由面積32.2平方米的平板集熱器，7kW的溴化鋰制冷機和2.5立方米的儲熱水罐組成。數據表明，該系統可提供冬天供熱所需的全部能量和夏天典型日內為驅動(dòng)吸收式制冷機所需的能量的70%。沙特阿拉伯建設了平板集熱器的太陽(yáng)能空調，采用溴化鋰制冷機進(jìn)行制冷，并公開(kāi)了其性能。
在國內，天津大學(xué)1975年研制的連續式氨一水吸收式太陽(yáng)能制冰機，日產(chǎn)冰量可達5.4kg。北京師范學(xué)院（現首都師范學(xué)院等）1977年研制成功1.5m2平板型間歇式太陽(yáng)能制冰機，每天可制冰6.8-8kg；1979年又研制出8m2平板型自動(dòng)跟蹤連續式太陽(yáng)能冷藏柜。華中工學(xué)院（現華中理工大學(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)能吸收式空調設計、運行和在香港氣候條件下的性能數據。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)的復合機裝置。1987年，中國科學(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)用相結合的示范性太陽(yáng)能空調與熱水綜合系統，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)能空調熱水系統，在廣州江門(mén)市投入運行。其中，制冷用熱水溫度65℃-75℃，生活勢水溫度55℃-60℃，采用500平方米高效率平板集熱器，一臺100kW兩級吸收式制冷機可滿(mǎn)足超過(guò)600平方米的空調負荷。
隨著(zhù)太陽(yáng)能制冷空調關(guān)鍵技術(shù)的成熟，特別在太陽(yáng)能集熱器和制冷機方面取得了迅猛發(fā)展，太陽(yáng)能空調也得到了快速發(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(mǎn)足太陽(yáng)能空調的需要。中國科學(xué)院廣州能源研究所研制的低溫熱水型兩級吸收式制冷機，熱源溫度只需60℃以上，特別適合于在太陽(yáng)能空調中使用。國內不少廠(chǎng)家也開(kāi)始生產(chǎn)太陽(yáng)能空調，例如上海中天生產(chǎn)小型太陽(yáng)能空調，廣州能源、煙臺福山等生產(chǎn)大型太陽(yáng)能空調都具有比較成熟的經(jīng)驗。
二、當前太陽(yáng)能空調的技術(shù)特點(diǎn)
現在太陽(yáng)能空調的實(shí)現方式主要有兩種，一是先實(shí)現光-電轉換，再用電力驅動(dòng)常規壓縮式制冷機進(jìn)行制冷；這種實(shí)現方式原理簡(jiǎn)單、容易實(shí)現，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。二是利用太陽(yáng)的熱能驅動(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。現采用的主要是這種方式。這種方式的太陽(yáng)能空調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中制冷。由于造價(jià)、工藝、效率等方面的原因，這種制冷機不宜做得太小。所以，采用這種技術(shù)的太陽(yáng)能空調系統一般適用于中央空調，系統需要有一定的規模。
吸附式制冷技術(shù)是利用固體吸附劑對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)能空調技術(shù)的優(yōu)勢和應用前景
當前，大部分使用的空調技術(shù)是一種以電能為動(dòng)力，把室內熱量加以吸收排除到室外的循環(huán)系統。耗能的嚴重問(wèn)題，在世界能源日益緊張的今天，采用更為節能的空調系統是人類(lèi)的共同需要。太陽(yáng)能空調解決了這個(gè)問(wèn)題，它基本不用電能，運行費用低（可無(wú)運行費用），無(wú)運動(dòng)部件，壽命長(cháng)，無(wú)噪聲。而且利用太陽(yáng)能作為能源的空調系統，它的誘人之處還在于越是太陽(yáng)能輻射強烈的時(shí)候，環(huán)境氣溫越高，人們的生活越需要空調，此時(shí)，太陽(yáng)能空調的制冷能力就越強。這是人和自然和諧的理想境界。使用太陽(yáng)能空調的結果，既創(chuàng )造了室內宜人的溫度，又能降低大氣的環(huán)境溫度，還減弱了城市中的熱島效應。更為可取的是，它既節約了能源，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。 在節能和環(huán)境方面有很大的發(fā)展潛力。
就我國的空調行業(yè)而言，空調器的市場(chǎng)正處于發(fā)展和完善階段，目前，大中城市家庭的空調器普及僅在20%以下，市場(chǎng)潛力十分巨大。隨著(zhù)人們生活水平的大幅提高，空調器已逐漸成為家庭必備的家用電器，阻礙空調進(jìn)入家庭的主要矛盾是耗能和價(jià)格因素。從太陽(yáng)能空調的特性和技術(shù)特點(diǎn)來(lái)看，太陽(yáng)能空調最適合于上述矛盾的解決和應用，當前空調行業(yè)的需求也給太陽(yáng)能空調技術(shù)的發(fā)展和應用帶來(lái)了難得的機遇。太陽(yáng)能空調技術(shù)一定有廣闊的應用前景。
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)能空調普遍存在著(zhù)效率低、價(jià)格高的問(wèn)題。但是太陽(yáng)能空調是建立在太陽(yáng)能熱水應用基礎上的，太陽(yáng)能空調中的太陽(yáng)能集熱器可以與太陽(yáng)能熱水器相通用，隨著(zhù)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；對于原來(lái)有太陽(yáng)能熱水器的用戶(hù)可以改造，先制冷再用余熱洗澡，使其有更好的經(jīng)濟性。
(2)從集熱器、制冷機等相應的成本分配來(lái)看，集熱溫度、冷水溫度及冷卻水溫度應各為多少，才能建立一個(gè)最為經(jīng)濟合理的太陽(yáng)能空調系統，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，建立經(jīng)濟合理的太陽(yáng)能空調系統，只是時(shí)間問(wèn)題。
(3)由于太陽(yáng)能的收集存在著(zhù)時(shí)效問(wèn)題，蓄熱技術(shù)也必須得到很好地解決。現存的蓄熱方法主要采用增加熱水容量，增強保溫效果，隨著(zhù)蓄熱技術(shù)和蓄熱載體的研究開(kāi)發(fā)，太陽(yáng)能空調系統的不可靠性和間斷性也會(huì )有所改善。
(4)對于居住相對集中的樓房來(lái)說(shuō)，集熱器的安裝受到很大的限制。這主要是因為太陽(yáng)能空調的安裝不普遍，樓房的設計沒(méi)有考慮到太陽(yáng)能空調，就象八十年代的太陽(yáng)能熱水器，安裝很復雜，而現在樓房設計者想到了，太陽(yáng)能熱水器抬上就是。
(5)沒(méi)有太陽(yáng)能空調系統的計算機設計軟件、控制芯片、技術(shù)標準、統一的配套設備和零部件。這是科技與市場(chǎng)結合的問(wèn)題，需要太陽(yáng)能空調形成一定的規模，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(mén)的支持。
經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，太陽(yáng)能空調技術(shù)已經(jīng)開(kāi)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)濟的發(fā)展對能源與環(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)能空調一定會(huì )有很大的發(fā)展。
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