| 词条 | 太阳能制冷 |
| 释义 | 太阳能是公认的未来人类最合适、最安全、最绿色、最理想的替代能源之一，具有取用方便、能量巨大、无污染、安全性好等优点。据有关资料,我国是太阳能资源十分丰富的国家，三分之二的地区年辐射总量大于5020MJ/m2，开发利用太阳能具有很大潜力。利用太阳能驱动空调系统一方面可以大大减少不可再生能源及电力资源消耗，另一方面因较低的耗电减少了因燃烧煤等常规燃料发电带来的环境污染问题，是当前空调制冷技术领域研究的热点。 太阳能利用发展概述20 世纪70 年代以来，受石油危机的影响，许多国家加强了对于可再生能源的支持。太阳能科技突飞猛进，研究领域不断扩大，取得了一批较为重要的成果，如复合抛物面镜聚光集热器、真空管集热器、非晶硅太阳能电池、太阳能热发电、光解水制氢等。1992 年联合国在巴西召开“世界环境与发展大会”，会议通过了《里约热内卢环境与发展宣言》、《21 世纪议程》等一系列重要文件。1992 年以后，世界太阳能利用又进入一个发展期，其特点是太阳能利用与世界可持续发展和环境保护紧密结合并注重科技成果转化为生产力，发展太阳能产业，扩大太阳能利用领域和规模。1996年以来世界光伏发电高速发展，太阳能电池年产量以30%～40%的年增长率高速发展，应用范围越来越广，2000 年世界光伏电池总产量达287.65MW，约有一半左右用于“太阳屋顶”和并网系统。 太阳能驱动制冷的主要方式根据不同的能量转换方式，太阳能驱动制冷主要有以下两种方式，一是先实现光─电转换，再以电力制冷；二是进行光─热转换，再以热能制冷。 利用太阳能进行光─电转换实现制冷的研究它是利用光伏转换装置将太阳能转化成电能后，再用于驱动半导体制冷系统或常规压缩式制冷系统实现制冷的方法，即光电半导体制冷和光电压缩式制冷。这种制冷方式的前提是将太阳能转换为电能，其关键是光电转换技术，必须采用光电转换接受器，即光电池，它的工作原理是光伏效应。 太阳能半导体制冷。太阳能半导体制冷是利用太阳能电池产生的电能来供给半导体制冷装置，实现热能传递的特殊制冷方式。半导体制冷的理论基础是固体的热电效应，即当直流电通过两种不同导电材料构成的回路时，结点上将产生吸热或放热现象。如何改进材料的性能，寻找更为理想的材料，成为了太阳能半导体制冷的重要问题。太阳能半导体制冷在国防、科研、医疗卫生等领域广泛地用作电子器件、仪表的冷却器，或用在低温测仪、器械中，或制作小型恒温器等。目前太阳能半导体制冷装置的效率还比较低，COP 一般约0.2～0.3，远低于压缩式制冷。 光电压缩式制冷。光电压缩式制冷过程首先利用光伏转换装置将太阳能转化成电能，制冷的过程是常规压缩式制冷。光电压缩式制冷的优点是可采用技术成熟且效率高的压缩式制冷技术便可以方便地获取冷量。光电压缩式制冷系统在日照好又缺少电力设施的一些国家和地区已得到应用，如非洲国家用于生活和药品冷藏。但其成本比常规制冷循环高约3～4 倍。随着光伏转换装置效率的提高和成本的降低，光电式太阳能制冷产品将有广阔的发展前景。 利用太阳能进行光─热转换实现制冷的研究太阳能光热转换制冷，首先是将太阳能转换成热能，再利用热能作为外界补偿来实现制冷目的。光─热转换实现制冷主要从以下几个方向进行，即太阳能吸收式制冷、太阳能吸附式制冷、太阳能除湿制冷、太阳能蒸汽压缩式制冷和太阳能蒸汽喷射式制冷。其中太阳能吸收式制冷已经进入了应用阶段，而太阳能吸附式制冷还处在试验研究阶段。 太阳能吸收式制冷的研究。太阳能吸收式制冷的研究最接近于实用化，其最常规的配置是：采用集热器来收集太阳能，用来驱动单效、双效或双级吸收式制冷机，工质对主要采用溴化锂- 水，当太阳能不足时可采用燃油或燃煤锅炉来进行辅助加热。系统主要构成与普通的吸收式制冷系统基本相同，唯一的区别就是在发生器处的热源是太阳能而不是通常的锅炉加热产生的高温蒸汽、热水或高温废气等热源。 太阳能吸附式制冷。太阳能吸附式制冷系统的制冷原理是利用吸附床中的固体吸附剂对制冷剂的周期性吸附、解吸附过程实现制冷循环。太阳能吸附式制冷系统主要由太阳能吸附集热器、冷凝器、储液器、蒸发器、阀门等组成。常用的吸附剂对制冷剂工质对 有活性炭- 甲醇、活性炭- 氨、氯化钙- 氨、硅胶- 水、金属氢化物- 氢等。太阳能吸附式制冷具有系统结构简单、无运动部件、噪声小、无须考虑腐蚀等优点，而且它的造价和运行费用都比较低。 太阳能吸收式空调技术的研究发展在我国，太阳能制冷及空调的研究始于20世纪70 年代后期，其中多数是小型的氨- 水吸收式制冷试验样机。例如：天津大学1975 年研制的连续式氨- 水吸收式太阳能制冰机，日产冰量可达5.4kg；北京师范学院1977 年研制成功1.5m2 干板型间歇式太阳能制冰机，每天可制冰6.8～8kg；华中工学院研制了采光面积为1.5m2，冰箱容积为70L，以氨- 水为工质对的小型太阳能制冷装置。1987 年，中国科学院广州能源研究所与香港理工学院合作在深圳建成了一套科研与实用相结合的示范性太阳能空调与热水综合系统。 集热面积120m2，制冷能力14kW，空调面积为80m2。采用了3 种中温集热器和两台日本生产的单级溴化锂吸收式制冷机。“九五”计划期间，国家科委把“太阳能空调”列为重点科技攻关项目。1998 年在广东省江门市建成的一套大型太阳能热水示范系统建造在一栋24 层的综合大楼上，采用平板型集热器和一台100kW的两级吸收式制冷机。1999 年在山东省乳山市科普公园的太阳能馆又建成了一套大型太阳能空调及供热综合示范系统，系统采用热管式太阳能集热器和100kW的单级溴化锂制冷机。国家科技攻关项目北京天普太阳能集团的新能源示范大楼2003 年正式建成，总建筑面积8000m2，系统采用热管式真空管集热器和U型管式真空管集热器，空调制冷采用一台200kW的单级溴化锂制冷机，并采用一台地源热泵机组作为辅助。2006 年7月份，由长沙远大空调公司自主开发研制的太阳能空调已经落户天津华苑软件园。此太阳能系统由两台制冷量5815kW 太阳能直燃机、166 个集热模块、阳光跟踪系统及相关控制系统构成，为建筑面积12 万m2 大厦提供制冷、采暖。 国内近期关于此项工作的研究方面，大连理工大学的徐士鸣教授等研究了以空气为携热介质的开式太阳能吸收式制冷系统特性并取得了多项研究成果；中国科学院广州能源研究所在太阳能空调系统的整合设计方面进行了开拓性的工作；华中理工大学的舒水明教授主要进行了太阳能吸收式制冷系统蓄能技术方面问题的研究；上海交通大学的王如竹、刘艳玲提出了一种太阳能燃气联合驱动的双效溴化锂吸收式空调。 在国外，1983 年世界上最早的大型太阳能吸收式制冷系统在阿拉伯半岛国家科威特安装完成，该系统为建筑面积530m2 科威特国防部办公楼提供制冷。1995 年约旦大学的M.HAMMAD等人研制了改进了的第二代太阳能驱动溴化锂制冷机。1998 年5 月由北京桑达公司为德国斯图加特Meissner & Wurst 公司建造的太阳能吸收式空调系统建成。国外各种研究同样集中于寻求新的工质对、太阳能集热器的结构与循环性能的关系、系统能量平衡研究、制冷与制热联合工作研究等方面。 太阳能吸附式空调技术的研究发展相对于太阳能吸收式空调，太阳能吸附式空调的发展相对比较薄弱，起步也比较晚。欧洲在这方面依靠欧盟研究基金，在二十一世纪初，联合欧洲几个国家的研究所，做了一些这方面的研究工作。 在德国的弗莱堡，有一套示范运行项目，目前已经运行良久。由此项目衍生出来新的太阳能制冷公司，于2007年推出相应的产品，经过几年的发展，产品逐步成熟，现在已经在商业化的阶段。 目前太阳能吸附式空调的技术中有两大主流： 以硅胶/水为工作介质对，以及以沸石/水为工作介质对。 相对于太阳能吸附式空调，吸附式空调在技术上有一些优势。主要体现在工作介质无腐蚀，维护工作量小，工作温度区域广等方面。 太阳能制冷作者： 王如竹、代彦军 定价： ¥ 49.00 元 出版社： 化学工业出版社 出版日期： 2007年01月 ISBN： 7-5025-9317-9 开本： 16 开 类别： 能源化学化工 页数： 368 页 简介 本书结合国内外太阳能制冷空调的研究进展以及作者在近10年以来的研究实践,就太阳能制冷空调的几种形式做了详细介绍和分析，具体内容有:太阳能吸收式制冷(溴化锂?水,水?氨),太阳能吸附式制冷(物理吸附与化学吸附多种吸附制冷工作对),太阳能热驱动的除湿蒸发冷却空调,太阳能驱动的蒸气喷射制冷和太阳能半导体制冷等。针对各种制冷方式的不同,书中详细叙述了各自制冷方式的工作原理、设计方法及其性能评价。由于本书主要涉及太阳能热利用,因此书中还介绍了太阳能热利用基础,并介绍了太阳能热泵。 目录 第1章太阳能热利用基础1 太阳辐射1 太阳概貌1 地球的运动规律3 天球坐标系5 太阳角的计算6 5倾斜面上的太阳光线入射角8 太阳的跟踪9 太阳能的热计算10 大气层外的太阳辐射10 太阳辐射在大气中的衰减12 到达地表的太阳直射辐射15 散射辐射18 太阳的总辐射20 太阳能资源20 太阳能资源综述20 我国的太阳能资源20 太阳能热利用方式22 太阳能热水系统23 太阳灶24 太阳房26 太阳能空调系统26 太阳能热发电27 太阳能海水淡化27 参考文献28 第2章太阳能集热器29 平板型太阳能集热器29 平板型集热器的结构29 平板型集热器的主要部件30 平板型集热器的数学模型33 平板型集热器的性能测试39 真空管太阳能集热器40 全玻璃真空管集热器41 金属吸热体真空管集热器42 真空管集热器效率计算46 真空管集热器热性能试验48 聚焦型太阳能集热器48 聚焦型集热器的分类49 聚光器的设计50 抛物面聚焦型集热器的热性能55 太阳能空气集热器56 太阳能空气集热器的分类57 太阳能空气集热器的设计和性能计算59 太阳能空气集热器的性能测试64 太阳能空气集热器的应用64 太阳能热水器65 太阳能热水装置的类型66 太阳能热水器的性能分析70 太阳能热水器的防冻措施74 参考文献75 第3章太阳能制冷与空调76 吸收和吸附式制冷76 吸收和吸附76 吸收式循环88 吸附式制冷循环104 半导体热电制冷119 热电制冷的原理119 热电制冷的特性分析121 多级热电堆122 蒸气喷射式制冷循环124 除湿与蒸发冷却126 液体干燥剂除湿127 固体干燥剂除湿131 蒸发冷却135 参考文献137 第4章太阳能吸收式空调138 溴化锂?水吸收式空调系统138 太阳能驱动的单效溴化锂吸收式制冷空调系统139 太阳能驱动的双效、两级溴化锂吸收式制冷空调系统以及 其他相关的研究166 小结177 氨?水吸收式制冷系统177 太阳能驱动的氨?水吸收式制冷系统的发展178 连续式太阳能驱动的氨?水制冷系统180 间歇式太阳能驱动的氨?水制冷系统183 太阳能驱动的氨?水吸收式制冷系统的前景186 参考文献187 第5章太阳能吸附式制冷空调190 太阳能吸附式制冷系统的特点及其分类190 太阳能吸附式制冷系统的特点190 太阳能吸附式制冷系统的分类191 活性炭?甲醇吸附式制冷系统192 1活性炭?甲醇工作对192 活性炭?甲醇平板式太阳能吸附式制冰机192 活性炭?甲醇平板式太阳能吸附式制冰机真空管吸附集热器205 典型的活性炭?甲醇太阳能吸附制冰机212 活性炭?氨吸附式制冷系统215 1活性炭?氨吸附工作对215 活性炭?氨太阳能吸附式制冷系统216 氯化锶?氨吸附式制冷系统217 氯化锶?氨吸附工作对217 2SrCl2?NH3太阳能吸附制冰机218 硅胶?水吸附式制冷系统219 硅胶?水吸附工作对219 硅胶?水太阳能吸附制冰机220 太阳能热水驱动的硅胶?水吸附式冷水机组220 硅胶?水吸附式空调系统的应用实例222 分子筛?水吸附式空调系统227 分子筛?水吸附式吸附工作对227 分子筛?水太阳能吸附式空调冷藏库228 太阳能冷管228 太阳能蓄能转换空调229 参考文献231 第6章太阳能驱动的除湿空调234 液体除湿空调系统234 液体除湿过程234 氯化锂、溴化锂和氯化钙除湿剂234 3填料的选择236 空气和溶液相对的流动方式及其性能比较研究237 几种不同的除湿装置238 对除湿装置性能进行估计的几个参数240 影响除湿性能的一些参数241 多级除湿242 溶液的再生243 液体除湿系统246 其他类型的液体除湿装置248 固体转轮除湿空调系统249 固体除湿空调的特点249 干燥剂材料250 干燥剂除湿251 4固体除湿空调系统循环方式253 太阳能低温干燥保粮系统256 转轮式除湿空调系统在粮食贮存中的应用259 用于贮粮通风的太阳能再生吸附除湿系统260 带辅助热源的太阳能再生吸附除湿冷却系统261 太阳能干燥剂除湿强化辐射制冷系统261 太阳能干燥剂除湿空调系统262 混合式除湿空调系统263 参考文献268 第7章太阳能制冷空调及其能量贮存271 太阳能热贮存与蓄热271 显热贮热271 潜热贮热273 3热化学贮能274 阳能蓄热系统中应注意的问题274 太阳能温度分层水箱性能分析275 温度分层水箱的特点275 太阳能温度分层水箱276 3测试结果276 贮能及可用能对比分析278 太阳能化学潜能贮存与利用279 1太阳能化学潜能贮存系统及原理279 太阳能?浓溶液再生转换装置热质传递过程280 计算与分析282 蓄能空调系统283 显热蓄能太阳能空调283 相变蓄能太阳能空调288 制冷/制热潜能蓄能太阳能空调290 展望292 参考文献292 第8章太阳能供热与制冷复合系统295 太阳能热泵热水器295 太阳能热泵热水器的分类及工作原理295 直膨式太阳能辅助热泵热水器297 太阳能有效利用的热泵中央空调冷/热水系统309 多功能直膨式太阳能辅助热泵空调及热水系统309 直膨式太阳能辅助热泵空调及热水系统的能量分析310 对系统全年工作性能的预测315 直膨式太阳能辅助热泵空调及热水系统的工作特点318 太阳能热水器/冰箱复合机318 太阳能供热水、采暖、空调制冷、自然通风复合能量利用系统322 太阳能生态建筑一体化结构322 太阳能复合能量系统的构建323 太阳能复合能量系统的数据采集及自动控制系统325 太阳能复合能量系统的运行测试与分析327 蒸气压缩/液体除湿/吸附式制冷复合空调系统335 复合空调系统336 复合空调系统的性能分析338 吸附式制冷机的功率匹配341 4与常规空调系统的比较342 参考文献343 第9章被动式太阳能制冷345 太阳能强化自然通风被动式制冷345 自然通风的计算345 太阳能强化自然通风的原理347 太阳能强化自然通风的应用350 2辐射制冷353 遮阳355 遮阳方式355 遮阳与建筑节能357 遮阳材料358 遮阳设计358 建筑遮阳的发展趋势359 |
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