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太陽能制冷工作原理及主要工作形式?

 太陽能制冷工作原理及主要工作形式?
    20世紀初,人們談?wù)摰脑掝}只是能源,21世紀初,人們談?wù)摰脑掝}則是能源危機。這說明在當今這個高速發(fā)展的社會,能源已經(jīng)成為支撐國家經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)和核心問題。2010,我國一次能源消費總量超過32億噸標準煤,能源消費總量已經(jīng)占世界總量的20%,能源消費總量已經(jīng)超過美國,但經(jīng)濟總量僅為美國的三分之一左右。其中,我國的石油對外依存度已經(jīng)超過55%,天然氣也已經(jīng)超過16%是進口,昨日的煤炭大國在2010年也已經(jīng)是變成了凈進口國。近年來,由于傳統(tǒng)的制冷空調(diào)設(shè)備對氟利昂類制冷劑的大量使用,以及對電能的大量消耗成為導致當前環(huán)境與能源問題的重要因素。隨著我國能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整,太陽能、地熱能、生物質(zhì)能等可再生能源的應(yīng)用比例不斷提高。因此,研制和發(fā)展對臭氧層無損耗、無溫室效應(yīng)而且可以利用低品位能源作為動力的節(jié)能環(huán)保型的制冷技術(shù)是制冷領(lǐng)域研究的重要課題。
  1、背景:
  人類進入21世紀以來,電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急,據(jù)美國石油業(yè)協(xié)會估計,地球上尚未開采的原油儲藏量已不足兩萬億桶,可供人類開采時間不超過95年。在2050年到來之前,世界經(jīng)濟的發(fā)展將越來越多地依賴煤炭。其后在22502500年之間,煤炭也將消耗殆盡,礦物燃料供應(yīng)枯竭。
  同時化石燃料燃燒后造成的排放污染問題日益凸顯,能源問題日益成為制約國際社會發(fā)展的瓶頸。太陽能既是一次能源,有是可再生能源,可免費使用,又無需運輸,對環(huán)境也沒有污染,具有無可避免的自然優(yōu)勢。同時,我國幅員遼闊,有著十分豐富的太陽能資源,有2/3以上的地區(qū)日照大于2000小時,太陽能資源的理論儲量大每年7000億噸標準煤。
  2、原理:
  主要有吸收式、吸附式、冷管式、除濕式、噴射式和光伏等制冷類型
  (1) 太陽能吸收式制冷:用太陽能集熱器收集太陽能來驅(qū)動吸收式制冷系統(tǒng),利用儲存液態(tài)冷劑的相變潛熱來儲存能量,利用其在低壓低溫下氣化而制冷,目前為止示范應(yīng)用最多的太陽能空調(diào)方式。多為溴化鋰—水系統(tǒng),也有的采用氨—水系統(tǒng)。
  (2) 太陽能吸附式制冷:將收式制冷相結(jié)合的一種蒸發(fā)制冷,以太陽能為熱源,采用的工質(zhì)對通常為活性碳—甲醇、分子篩—水、硅膠—水及氯化鈣一氨等,可利用太陽能集熱器將吸附床加熱后用于脫附制冷劑,通過加熱脫附——冷凝——吸附——蒸發(fā)等幾個環(huán)節(jié)實現(xiàn)制冷。
  (3) 太陽能除濕空調(diào)系統(tǒng):是一種開放循環(huán)的吸附式制冷系統(tǒng)?;咎卣魇歉稍飫┏凉窈驼舭l(fā)冷卻,也是一種適合于利用太陽能的空調(diào)系統(tǒng)。
  (4) 太陽能噴射式制冷:通過太陽能集熱器加熱使低沸點工質(zhì)變?yōu)楦邏赫羝ㄟ^噴管時因流出速度高、壓力低,在吸入室周圍吸引蒸發(fā)器內(nèi)生成的低壓蒸汽進入混合室,同時制冷劑任蒸發(fā)器中汽化而達到制冷效果。
  (5)太陽能冷管制冷:這是一種間歇式制冷,主要結(jié)構(gòu)是由太陽能冷管、集熱箱、制冷箱、蓄冷器和冷卻水回路等組成,是一種特殊的吸附式制冷系統(tǒng)
  {6}太陽能半導體制冷:該系統(tǒng)由太陽能光電轉(zhuǎn)換器(太陽能電池)、數(shù)控匹配器、儲能設(shè)備(蓄電池)和半導體制冷裝置四部分組成。太陽能光電轉(zhuǎn)換器輸出直流電,一部分直接供給半導體制冷裝置進行制冷運行,另一部分則進入儲能設(shè)備儲存,以供陰天或晚上使用,保證系統(tǒng)可以全天候正常運行。
  3、優(yōu)點:
  熱源溫度要求低,可以在比較大的熱源溫度波動范圍內(nèi)工作;活動部件少;對環(huán)境無害,環(huán)保。吸附式制冷不需氯氟氫類物質(zhì),因而對環(huán)境不會產(chǎn)生破壞,同時可以節(jié)能。
  4、應(yīng)用與發(fā)展:
  目前,我國的建筑能耗占社會總能耗25%以上,而在建筑能耗中,空調(diào)能耗占到50%以上,并且建筑物空調(diào)的需求量呈逐年上升趨勢,給能源、電力和環(huán)境帶來很大的壓力,在這種情況下,推廣和發(fā)展太陽能空調(diào)系統(tǒng)可以節(jié)約大量的一次能源并減少能源轉(zhuǎn)換污染物的排放,符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求。利用太陽能光熱轉(zhuǎn)換獲取熱量驅(qū)動空調(diào)制冷機組,具有良好的季節(jié)適應(yīng)性,太陽輻射越強,系統(tǒng)制冷量越大,與建筑空調(diào)負荷變化一致。隨著太陽能集熱技術(shù)的不斷發(fā)展和常規(guī)能源價格的持續(xù)上漲,太陽能空調(diào)系統(tǒng)的投資將越來越低,系統(tǒng)的性能將越來越好,運行經(jīng)濟性和環(huán)保效益將更加突出,將會有更多的行業(yè)在空調(diào)制冷系統(tǒng)中推廣利用的太陽能這一取之不盡的免費清潔能源。

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