论文题目：太阳能制冷技术的应用.doc

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1、论文题目：太阳能制冷技术的应用年 级：08供热2班院 系：机电工程与自动化学院学生姓名：李亚楠指导教师：于海波 2011年 5月目 录 一、太阳能制冷技术简介 1.引言 4 2.太阳能制冷的基本类型及其工作原理41.21太阳能光-电转换制冷41.22太阳能吸收式制冷41.23太阳能吸附式制冷61.24太阳能喷射式制冷6二、太阳能制冷技术在工程中的应用分析 2.1.1 太阳能制冷的效率 7 2.1.2太阳能集热器 7 2.2太阳能制冷技术应用实例8 三、 太阳能制冷技术的研究发展与展望123.1太阳能吸收式空调技术的研究发展143.2存在的问题及可能的解决办法14 四、专业相关的英文资料与翻译1

2、7太阳能制冷技术的应用摘要 随着社会的不断进步和发展，人们的生活水平在日益提高。空调、冰箱等电气产品已越来越多地进入普通家庭。夏天，在享受空调带来的冰凉清爽的同时，电费开支也是惊人的。是否可以制造一种不消耗电能、又能够达到制冷目的的装置呢?答案是肯定的，目前科研工作者正在研制一种利用太阳能来制冷的装置，即将投放市场，该装置不仅不消耗电能而且具有环保功能。本文介绍了太阳能制冷系统的发展过程和目前的现状，通过对不同形式太阳能制冷系统工作原理及工作特性的分析，同时对不同形式太阳能制冷系统的优缺点进行了比较，指出了提高太阳能采集效率、降低太阳能采集系统的生产成本、优化制冷系统设计等是目前太阳能制冷进行

3、大规模商业化推广应用的研究重点。关键词 太阳能 制冷类型分析 发展前景 Abstract ：With the continuous progress and development, peoples living standards increase. Air conditioners, refrigerators and other electrical products are more and more into the average family. In summer, enjoy the fresh air brings cold, while electricity costs

4、are staggering. Can I create a non-consumption of energy, but also to achieve the purpose of cooling devices? The answer is yes, now researchers are developing a device using solar energy to refrigeration, to be put on the market, the device not only consume energy but also Environmental features.Th

5、is paper introduces the development of solar refrigeration system process and the current situation of different forms, through solar refrigeration system work principle and characteristics of different forms, and analyzed the advantages and disadvantages of solar refrigeration system, points out th

6、at compares to improve the solar collection efficiency, reduce production cost of solar collecting system, optimize the refrigeration system design is the solar energy application for large-scale commercial refrigeration are discussed Key words solar cooling type analysis of development prospects 一、

7、太阳能制冷技术简介1.引言目前，为了减少空调的能耗，降低能源短缺对人们生产和日常生活的威胁，研究者们在太阳能制冷领域付出了不懈的努力。迄今为止，人们在太阳能制冷这一领域已经进行了大量的研究工作，并取得了一定的进展。太阳能制冷的研究起源于上世纪30年代，但因成本高，效率低，商业价值小，其研究一直停滞不前。直到上世纪70年代，伴随着世界能源危机的出现，太阳能集热技术和光电转换技术取得长足的进步，太阳能制冷产业也得到了普及和发展。其间，世界上第一台太阳能驱动的单效溴化锂制冷机在美国的印地安那州投入商业运营，引起了太阳能制冷界的广泛关注。在我国，太阳能制冷研究也取得了许多成果。目前国内已先后建成了数套

8、太阳能供冷、供暖的空调示范系统。1987年，中国科学院广州能源研究所与香港理工大学合作，在深圳建成了一个科研和实用相结合的示范性太阳能空调与热水综合系统。1997年，中科院广州能源研究所研制成功了实用型太阳能空调热水系统并投入运行，该系统采用500m2高效率平板集热器和一台100KW双级吸收式制冷机，可满足面积为600m2教育中心的空调需求1。2002年，建筑面积约为8000 m2的北京天普新能源示范大楼建成，2003年已经通过验收并投入运行 2。2、太阳能制冷的基本类型及其工作原理目前，太阳能制冷从原理上看主要包括两种，一种是采用光伏发电技术，先把太阳能转换为电能，再以电能为驱动能源进行制冷

9、，如光电式制冷、热电制冷等。另一种是采用太阳能集热技术，先把太阳能转换为热能，然后再以热能为驱动能源进行制冷，如吸收式制冷、吸附式制冷、喷射式制冷等，并以这三种制冷方法为基础，再和其它一些制冷方法结合，形成一些新的制冷方法。广义意义上的太阳能制冷也可以包括地源热泵等。2.1 太阳能光-电转换制冷3它是利用光伏转换装置将太阳能转化为电能后，再用驱动普通蒸汽压缩式制冷系统或半导体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，其关键是光电转换技术。当前太阳能电池直接产生电力的效率只有10%左右，而光电板、蓄电池和逆变器等光伏发电的成本却很高。目前光电式太阳能制冷系统已经有直接应用于常规的

10、空调和冰箱，但一般都没有考虑光伏系统的特性，整个系统的效率较低，成本约为直接用热能驱动的制冷循环的34倍。但随着光伏发电转换装置的效率的提高和成本的降低，光电式太阳能制冷产品依然将有广阔的发展前景。2.2 太阳能吸收式制冷吸收式制冷是液体汽化制冷的一种，它和蒸汽压缩式制冷一样，是利用液态制冷剂低压低温下汽化来实现制冷的。太阳能吸收式制冷和常规吸收式制冷的区别在于使用太阳能提供制冷所需要的热能。其工作原理是利用太阳能集热器加热热水，再以热水加热发生器中的制冷剂稀溶液产生冷剂蒸汽，制冷剂蒸汽经过冷却降温、节流降压，并在蒸发器中汽化吸热来实现制冷，制冷剂蒸汽在完成吸热制冷之后被吸收器中的吸收剂浓溶液

11、吸收，再由泵加压将制冷剂稀溶液送入发生器进行加热蒸发，完成一个制冷循环。如图1所示。吸收式制冷的特点和其使用的工质有关系，常用的工质有LiBr-水和氨-水工质，目前研究的工质还包括乙醇类工质等。阀泵阀泵发生器吸收器冷凝器蒸发器图1 太阳能吸收式制冷基本原理图根据发生器的数量的不同，吸收式制冷机可以分为单效、双效和多效。研究表明，单效式吸收式制冷机的最佳工作温度为80100，它的极限COP值在0.7左右。在冷却水温度为30，制备9冷冻水的情况下，制冷机在热源温度为80时，COP值即可达到0.7，在85之后即使再增加热源温度，制冷机的COP值也不会有显著的增加了。在相同冷却水和冷冻水温度的条件下，

12、单效式制冷机在热源温度低于60后COP值会急剧的下降，到了50时，单效式制冷机的COP值降为0，无法产生冷量。与单效吸收式制冷机相比，双效和三效吸收式制冷机能够充分利用高温热源，且热效率比单效吸收式制冷机高。由于利用高温热源，双效吸收式制冷机的COP值可以达到1.01.2，而三效的可达到1.7，这比单效的COP值有了显著的提高。图2清晰地比较了相同工况下单效、双效、三效制冷机热源温度和COP值之间的关系。从图中可以看出，在热源温度为80-100时单效式工作在最佳的状态，即使再增加热源图2 卡诺、单效、双效、三效吸收式制冷机热源温度和COP关系图4的温度，制冷机的COP值也不会显著地提高。显然热

13、源温度超过100时，使用双效制冷机就可以明显提高COP值，同理当热源温度达到160时，三效式制冷机就可以满足要求。值得注意的是，不管是哪个形式的制冷机，他们都存在一个最低的临界热源温度，当热源温度低于这个值时，它们的COP值就会急剧下降，这也是我们为什么必须在太阳能吸收式制冷系统中设置后备热源的原因之一。Gershon Grossman5对单效、双效、三效的溴化锂吸收式制冷机做了比较。在比较中假设：(1)在5-9月的制冷季所有制冷机每天工作8h；(2)制冷机制备7的冷冻水，冷却水温度为30；(3)太阳能制冷系统包括集热器、储热水箱和辅助设备，他们的安装费用按照集热器费用的1.5倍计算。比较结果

14、列于表1。从表1中可以看到，单效制冷机的COP最低，三效制冷机的COP最高。因此单效制冷机每千瓦冷量的所需的集热器面积最大，三效制冷机每千瓦冷量所需集热器面积最小，但单效制冷机的系统形式构造比较简单，对集热器的类型要求比较低。总的说来，双效制冷机和单效制冷机系统的总的造价差别不大，而如果能降低高温集热器的价格，三效吸收式制冷机将更具有市场竞争力。除了常规的吸收式制冷系统之外，陈滢6等人提出了一种新的单效双级吸收式制冷循环，该循环采用增大热源温差的思路，研究表明，该系统热源温度可下降到55，其COP值可达到0.420.62。因其回水温度低，换热温差大，所以更适合太阳能的利用，也有助于提高太阳能系

15、统的效率。陈光明等人又提出了采用热变器原理的单效单级循环7。2.3 太阳能吸附式制冷吸附式制冷依靠固体吸附剂在白天吸收太阳能解吸，晚上则吸附制冷。吸附式制冷机由吸附床、冷凝器、节流阀、蒸发器、储液器等构成。吸附剂和与其配合的吸附质一起形成吸附式制冷工质对。常用的吸附工质对主要有：活性炭-甲醇、沸石-水、硅胶-水、金属氢化物-氢（物理吸附）和氯化钙-氨、氯化锶-氨（化学吸附）等，目前应用较多的是前两种。根据吸附剂和吸附质之间作用关系的不同，吸附式制冷可分为物理吸附和化学吸附。吸附式制冷循环的基本循环过程是利用太阳能或者其他热源，使吸附剂和吸附质形成的混合物（或络合物）在吸附器中发生解吸，放出高温

16、高压的制冷剂蒸气进入冷凝器，冷凝出来的制冷剂液体通过节流阀进入蒸发器，在蒸发器中吸收热量蒸发，随后蒸发出来的制冷剂蒸气进入吸附发生器，被吸附后形成新的混合物（或络合物），完成一次吸附制冷循环过程。图3 太阳能喷射式制冷基本原理图冷凝器泵蒸发器节流阀泵泵蓄热器喷射器太阳能驱动的吸附式制冷循环有两种基本类型：一种是利用昼夜交替实现自然循环的间歇式制冷循环；另一种是多个吸附床交替进行吸附和脱附，并有热量在吸附床之间发生交换的连续性回热式循环系统。最近，也有人在研究热波型和对流热波型吸附式制冷，在热波循环中8,9，吸附床能被看作由一系列能独立进行热交换的小吸附床组成，两个吸附床反向运行，各自只有一小部

17、分进行热交换，另一部分保持其温度，这样就有效减少了热损失，提高了COP值。实验表明其COP值可达0.91.0之间。2.4太阳能喷射式制冷太阳能喷射式制冷系统的原理如图3所示，整个制冷循环基本上由三个子循环组成，即制冷子循环、动力子循环和太阳能转换子循环。具体工作工程描述如下：制冷剂（通常为水）在蓄热器中吸收高温传热工质的热量后汽化、增压，产生饱和蒸汽，蒸汽进入喷射器，经过喷嘴高速喷出膨胀，在喷嘴附近产生真空，将蒸发器中的低压蒸汽吸入喷射器，经过喷射器出来的混合气体进入冷凝器放热、冷凝为液体，然后冷凝液的一部分通过节流阀进入蒸发器吸收热量后汽化制冷，完成一次制冷子循环。另一部分工质通过循环泵升压

18、后进入蓄热器，重新吸热汽化，再进入喷射器，流入冷凝器冷凝后变为液体，该循环称为动力子循环。而太阳能集热器将太阳能转换成热能，使集热器内传热工质通过循环泵重新回到集热器吸收太阳能热量，此为太阳能转换子循环。决定喷射式制冷系统性能的是工作流体、引射流体和压缩流体的工作状态和喷射器的喷射系数，近年来，国内外也有学者从这几点着手，对喷射式制冷做了大量研究。Sokolov等人设计了增压喷射循环和压缩喷射混合循环良种解决方案，其COP可以比传统的喷射式制冷高50%。除此之外，S.B.Riffat和A.Holt提出了一种非常新颖的制冷系统-热管喷射式制冷系统，基本的热管喷射式制冷系统有热管、喷射器、蒸发器、

19、毛细管等组成。为了提高喷射式制冷的效率或者充分利用太阳能，常常把喷射式制冷和吸收式制冷或者吸附式制冷结合起来，形成一种新的太阳能吸收喷射复合制冷系统或者太阳能吸附喷射联合制冷系统。新的系统能充分利用两种系统的优点，提高制冷效率。二、太阳能制冷技术在工程中的应用分析制约太阳能制冷技术推广应用的主要因素有两个，一个是太阳能制冷的效率，一个是太阳能制冷的成本昂贵。（一）太阳能制冷技术应用分析1、太阳能制冷的效率太阳能制冷效率有两部分组成：一个是制冷机本身的效率（COP），另一个是太阳能集热器的效率。制冷机的效率（COP）随着驱动温度和蒸发温度的上升而上升，太阳能集热器的效率随着太阳辐射强度的上升而增

20、大，随着介质温度的上升而减小。将太阳能集热器效率与制冷机的COP相乘就可以得到太阳能空调系统的总效率。由此可见，为了获得最高的系统总效率，必须合理地选择太阳能集热器和制冷机，使其两者的效率之积最高。由于太阳能是一种低品位、低密度热源，具有间歇性和不稳定性，为了保证制冷系统运行的连续性和稳定性，在制冷系统中需要增加辅助热源和储热器等辅助设备。辅助热源和储热器的选择要能够满足最不利条件时末端制冷的需求，因此在太阳能制冷系统设计中，必须通过优化计算来确定辅助热源和储热器等辅助设备，达到提高系统的总体运行性能，降低系统成本的目的。2、太阳能集热器太阳能制冷技术的另外一个关键因素是太阳能集热器。表1中G

21、rossman对采用溴化锂水的太阳能空调系统的研究指出，吸收式制冷中太阳能集热器的成本约占系统成本的50%以上，集热和储热装置的成本占系统成本的绝大部分，所以采用双效和单效循环的系统时，成本相差不大，但是双效循环的COP较高。而采用三效循环，成本就会增加一倍。高效太阳能集热材料的研究有利于减少集热面积，降低系统成本，促进太阳能制冷的发展和应用。常用太阳能集热器有平板型热水器，真空型热水器，热管式热水器等，目前常用的集热器是平板式和真空管式，由于平板集热器不具备聚焦阳光的功能，其工作温度一般限于100以下，真空管集热器或聚光型集热器的工作温度通常在100以上，因此单效吸收式制冷机通常采用平板集热

22、器作为单效吸收式制冷机的热源，而双效或者三效吸收式制冷机宜采用真空型集热器，这样既可以满足制冷机对热源温度的需要，也可以降低系统造价。改善集热器的吸热材料也是提高太阳能集热器的效率有效办法，目前国内外所研制的选择性吸收涂层材料正在向多层化、梯度化方向发展，并发现了一系列优良的涂层材料，如黑钴选择性吸收涂层和铝-氮/铝太阳光谱选择性吸收涂层。此外，德国一研究所的研究表明，在平板盖板表面上进行纳米结构处理，以增加太阳光透射率，减少太阳能的发射损失，可以使太阳能的热利用效率得到了进一步提高。除了吸热性能外，还要求太阳能集热板的使用寿命要长，生产成本要低等。 在我国，太阳能制冷及空调的研究始于20世纪

23、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6.88kg；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

24、，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

25、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。（二）太阳能制冷技术应用实例1、工程简介某建筑是一座新建的节能民居，上下两层建筑面积为419，大小房间共15间，砖混结构，中空玻璃塑钢门窗，外墙为370厚空心砖，外墙加装70厚标准挤塑板保温层，房顶采用200厚聚苯板保温，建筑外围护结构符合节能50标准。.2、设计要求夏季按3个月制冷，冬季4个月采暖，全年每天提供480升45热水。设计参数参照下表 空调室外计算参数（表一）干球温度（）湿球温度（）相对湿

26、度（%）夏季3226.465冬季-9-45空调室内计算参数（表二）夏 季冬 季房间功能温度（）相对湿度（%）温度（）相对湿度（%）客厅24651845卧室26652245厨卫餐厅26652045太阳能计算参数（表三）北京地区北纬39 48，东经116 28.月份123456T-4.6-2.24.513.119.824.0H15.08117.14119.15518.71420.17518.672月份789101112T25.824.419.412.44.1-2.7H16.21516.43018.68617.51015.11213.709T月平均室外温度； H等纬度角太阳月平均日辐射量（MJ/d）

27、。3、负荷计算依据建设部建筑设计院、北京市建筑设计院编著建筑设备专业设计技术资料，建筑节能设计标准（JGJ26-95），GB/T187132002太阳热水系统设计、安装及工程验收技术规范，GB/T170491997全玻璃真空集热管，给水排水工程施工手册，地面低温辐射供暖技术规程（JGJ142-2004）,夏热冬冷地区居住节能设计标准等及表一、表二的数据做表如下：建筑面积m冷负荷热负荷生活热水日负荷总面积F=419mq=35W/mQ小时=q*F=14.67kwq=20.6w/mQ小时=q*F=8.63kwQ=CMT=1*480kg*（45-10）/860kcal=19.5kwh注：1、根据夏热冬

28、冷地区居住建筑节能设计标准，围护结构达到节能50%的建筑热负荷指标为20.6w/m，则419m的建筑冬季采暖总负荷为24854KWh.冷负荷指标为35W/m，419m的建筑夏季制冷总负荷为15844KWh（每天12小时）。2、冬季供暖供水温度：35，回水温度：303、冬季供暖热负荷设计比例：太阳能冬季采暖贡献率为40%，剩余60%由辅助热源低温热泵提供。4、系统组成及工作原理太阳能采暖-制冷-热水三联供系统（如下图所示）由以下六个子系统组成：太阳能集热系统、低温热水辐射地板采暖系统、热水供应系统、辅助能源系统、风冷系统、自动控制系统。 图4太阳能采暖-制冷-热水三联供系统3、太阳能集热系统太阳

29、能集热系统主要由太阳能集热器、集热器支架、循环管路、循环泵、阀门、过滤器、储热水箱等组成。集热器由太阳能采暖专用真空管和特制的采暖联箱组成，本集热器实现了承压运行、超低温差传导、防垢、防冻、防漏、抗风功能，真空管经过特殊加工处理，即使玻璃管损坏系统也不会漏水，能够照常运行。集热器及支架设计安装合理，且功能与景观完美结合，不破坏建筑物美观，并可起到屋顶隔热层作用。集热器采集的热量以水为载体，通过循环管路储存于储热水箱中。水箱有两个，一个是热水水箱，主要用于生活热水和洗浴热水，另一个是膨胀水箱，主要用于采暖和制冷。水箱与集热器采用高位集热器低位水箱安装方式，强制循环，停机排空的运行方式，实现太阳能

30、的采集和系统防冻，大大提高了对太阳能的采集效率和系统安全性。4、辅助能源系统当太阳能不能满足系统需求的热量时，不足的热能由辅助能源提供。本工程选用新一代低温空气源热泵机组作为辅助能源，制冷量31KW,制热量32KW,电源电压380V。本空气源冷热泵机组已成功实现室外温度-15时，额定制热量衰减比普通热泵机组减少25%左右。而且，其最低运行温度可低至-20。机组在室外温度0时运行的能效比可达到3.0。4.3低温热水地板辐射采暖系统本工程采用低温热水地板辐射采暖，上下两层共设四组分集水器，每组分别采用温控器控制，优先使用太阳能能源，根据采暖区域温度的要求，合理利用辅助热源，大大减少运行费用。进入冬

31、季采暖时，必须先将系统进行冬夏季行环管路转换，以集热系统及辅助能源系统生产的热水为热媒，在地板盘管中循环流动，加热地板，通过地面辐射的方式向室内供热。低温热水地板辐射采暖所需供水温度在35-50，较普通暖气片供水温度85-95低得多，从采暖水箱到采暖末端是低温传输，所以传输热损大大减少。由于加热管在地下面，地板散发的热量从低处向高处传送，在2米以内的人体活动区域被有效利用，热损失小。地暖不占用室内空间且温度梯度均匀，不像普通暖气片那样冷热不均又占用空间。5、热水供应系统系统生产的热水除提供采暖外，还能通过热水供应系统为用户提供生活日常用热水。本系统采用恒温恒压装置保证用水终端水的温度和压力，不

32、会出现供水不足或断水现象，采用自动循环保温装置保证供水管路和用水终端时刻有舒适温度的热水，即使较长时间不用热水也能保证用热水时即开即热。6、风冷系统本系统利用了风冷热泵机组的优点，它不但冬季可以给太阳能采暖提供热能补充，还可以独立完成夏季制冷的需求，实现一机多用，充分利用能源，降低投资成本。进入夏季制冷时必须先将系统进行冬夏季行环管路转换，将生活水箱和膨胀水箱独立使用，太阳能集热器为用户提供热水。由热泵机组生产低温水并储存于膨胀水箱，通过风机盘管吸收室内热量，为室内降温，达到制冷目的。由于采用冷水系统，室内水分及人体水分不易流失，所以远比直接使用氟系统舒适。7、自动控制系统本系统采用微电脑自动

33、控制，能自动识别阳光有无及强弱，监测水箱水温和室内温度，实现太阳能集热系统和采暖系统温差循环，采暖实施分室分时段控制；水位自动控制；热水系统自动循环保温，恒温恒压给水；实时功能状态显示；另特为有峰/谷电价地区的用户设计了谷电应用功能，使辅助能源在谷电时间段内充分蓄能，享受优惠电价，减少运行费用。为保证系统运行可靠及用户人身安全，设置了多种保护措施，如漏电保护、过载短路保护、干烧保护、水流保护、逆序保护、缺相保护、超温保护、高压保护、低压保护、频繁启动保护等，用户可放心使用。控制系统人机界面可以显示各种设置点参数及各设备运行情况，自动检测系统故障并显示故障代码，以方便查询和检修。通过全智能化的控

34、制功能，即充分有效地采集利用了可再生能源又最大限度地节约了能源，同时保证了系统的稳定性、可靠性和安全性。（三）经济性分析1、 419m建筑采暖、制冷、生活热水供应形式的初投资及运行、维护费用比较：（表四）名称项目太阳能+低温热泵采暖、制冷、热水燃煤锅炉采暖+中央空调制冷电加热热水（0.48吨/日）太阳能热水（0.48吨/日）初投资、万元23.38万元（558元/ m）（120元/m+260元/m）*419=15.92万元0.5万元（6kw电锅炉）无夏季运行费用、元/m（90天）419*20元/=0.84万元419*20元/=0.84万元245天*0.5*19.5=2389元无冬季运行费用、元/

35、m（120天）419*12元/=0.5万元419*30元/=1.3万元120天*0.5*19.5=1170元1170*30%=351元平均年维修费用400元2000元400元351元全年生活热水3959元351元年运行维修合计总费用1.38万元2.34万元0.4万元0.035万元电费按0.5元/kwh计算，低温热泵在0时能效比为3.0，太阳能保证率按70%。由上表可见太阳能采暖、制冷、热水每年运行费用可节约（2.34+0.4）-(1.38+0.035)万元=1.32万元。系统增投资为23.38-15.92-0.5=6.96万元，增投资回收年限6.96/1.325年。系统使用寿命为20年，寿命期

36、内节约费用20年*1.32=26.4万元。其中还没考虑常规能源涨价因素、利率因素等，而且燃煤锅炉、电锅炉一般不超过10年就需要较大的设备更换投资，本文不做详尽的计算。2、系统碳减排量太阳能热水系统二氧化碳减排量Qco2=Qsave*n/W*Eff*F co2*44/12式中Qco2系统寿命期内二氧化碳减排量Qsave=62632MJ（太阳能三联供系统的节能量。因为太阳能贡献率为40%，辅助能源为保证率为60%，由于采用热泵技术，常规能源消耗不会大于总能耗的30%，）Eff=95%（常规能源水加热装置的效率）F co2=0.866kg碳/kg标准煤（二氧化碳排放因子，kg碳/kg标准煤）W=29

37、308MJ/kg(标准煤热值)n=20（经济分析年限年）依上表计算：Qco2=62632MJ*20年/29.30MJ*0.866kg碳*44/12=181205.94kg合计181吨太阳能采暖、制冷、生活热水系统在寿命期内二氧化碳减排量为181吨三、太阳能制冷技术的研究发展与展望1、太阳能吸收式空调技术的研究发展 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；

38、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。2、存在的问题及可能的解决办法 (1) 因受太阳能

39、集热器的影响，太阳能空调普遍存在着效率低、价格高的问题。但是太阳能空调是建立在太阳能热水应用基础上的，太阳能空调中的太阳能集热器可以与太阳能热水器相通用，随着太阳能热水器的发展，太阳能集热器的效率也会提高；对于原来有太阳能热水器的用户可以改造，先制冷再用余热洗澡，使其有更好的经济性。 (2)从集热器、制冷机等相应的成本分配来看，集热温度、冷水温度及冷却水温度应各为多少，才能建立一个最为经济合理的太阳能空调系统，也是尚待解决的课题。不过我想，只要有了合适的集热器和制冷机，建立经济合理的太阳能空调系统，只是时间问题。 (3)由于太阳能的收集存在着时效问题，蓄热技术也必须得到很好地解决。现存的蓄热方

40、法主要采用增加热水容量，增强保温效果，随着蓄热技术和蓄热载体的研究开发，太阳能空调系统的不可靠性和间断性也会有所改善。 (4)对于居住相对集中的楼房来说，集热器的安装受到很大的限制。这主要是因为太阳能空调的安装不普遍，楼房的设计没有考虑到太阳能空调，就象八十年代的太阳能热水器，安装很复杂，而现在楼房设计者想到了，太阳能热水器抬上就是。 (5)没有太阳能空调系统的计算机设计软件、控制芯片、技术标准、统一的配套设备和零部件。这是科技与市场结合的问题，需要太阳能空调形成一定的规模，占领一定的市场，还需要一定的时间和政府、科技部门的支持。2 太阳能半导体制冷的关键问题 太阳能制冷系统最大的不足是制冷效

41、率较低，同时成本也较高。这严重影响了太阳能制冷系统的推广和应用。若提高和改善太阳能制冷系统的性能，要从下列几个关键问题入手 （6）系统的能量优化 太阳能半导体制冷系统自身存在着能量损失，如何减少这些损失，保证系统稳定可靠地运行是十分重要的问题。光电转换效率和制冷效率是衡量能量损失的主要指标。光电效率越高，在相同的功率输出情况下，所需的太阳能电池的面积越小，这有利于太阳能半导体制冷系统的小型化。目前普遍使用的太阳能电池的光电效率最高为17。对于任何制冷系统来说，制冷效率COP是最重要的运行参数。目前，半导体制冷装置的COP一般约0.20.3，远低于压缩式制冷。经过试验研究发现，冷、热端温差对于半

42、导体制冷的效率有很大的影响，通过强化热端散热方法能使半导体制冷系统性能得到很大的改善。 （7）系统运行的有效控制和优化匹配 与一般的制冷设备不同，太阳能半导体制冷系统受太阳辐射和环境条件影响，系统工况一天内往往有很大的变化。因此在太阳能半导体制冷系统中，除了太阳能电池和半导体制冷装置外，还需配备蓄电池和数控匹配器。蓄电池是保证太阳能制冷系统连续运行的重要条件。 数控匹配器使太阳能电池阵列输出阻抗与等效负载阻抗匹配，使功率输出处于最佳状态，同时对储能设备的过充、过放进行控制。要实现整个能量传递环节在最优工况下进行，保证系统的可靠性、稳定性和高效率，就必须对整个系统的运行进行有效的控制。因此，选择

43、合适的储能设备、研制有效的控制器对整个太阳能制冷系统来说是非常重要的。 另外，提高太阳能电池转换效率问题，同样是实现太阳能制冷系统大规模应用的重要问题随着我国国民经济的发展和人民生活水平的提高，制冷和空调的需求会越来越大，特别是建筑物降温的能耗巨大，给能源、电力、环境等方面带来越来越大的压力。利用太阳能来解决这个问题值得重视，但太阳能空调应根据不同地区的气候特点，不同的使用要求，综合采取多种技术措施（如主动式制冷与被动式降温相结合），才能解决好这个问题。虽然经过20多年试验研究和技术攻关，我国的太阳能制冷及空调事业某些方面已取得了很大的进展，一些应用技术正开始迈入实用化阶段，但是由于过去投入不

44、够，许多有研究基础的单位不得不放弃了已经取得进展的工作，只有少数单位坚持了下来。此外，技术上仍存在不少问题需要加大科研攻关力度予以解决，即使某些较为成功的技术，在推广应用和产业化方面仍面临艰巨的工作。因此，太阳能制冷空调事业要取得稳步发展，还需要政府和社会的大力支持，需要科技人员不断的研究和创新，经过各方面的共同努力，相信一定能够取得成功。 太阳能热利用技术的发展历程，是从低温热利用（如热水、干燥、温室等）方面开始，逐步向较高温度和技术较复杂的各领域（如制冷、发电）展开的。随着我国经济的发展和整体技术水平的提高，发展太阳能制冷空调的条件和时机已趋成熟，发展步伐应该加决，太阳能热水器的成功经验告

45、诉我们，太阳能空调的发展应当走产业化的道路，同时要紧紧依托太阳能热水器这个已经成熟了的大市场，以热水应用为基础，配合空调综合利用，就一定会有广阔的应用前景。参考文献1 李戬洪，马伟斌，江晴等.100kw太阳能制冷空调系统J.太阳能学报，1999，20(3)，2392432 白宁，李戬洪，马伟斌，等. 太阳能空调热泵系统及运行分析J. 可再生能源，2005，(2)，23253 易义武，刘霏霏，戴源德. 太阳能制冷技术的研究概况J. 节能与环保. 2006, (1)，24264 白宁，李戬洪，马伟斌.太阳能制冷系统的研究J.能源工程，2004，(3)，25295 Gershon Grossman.

46、 Solar-powered systems for cooling,dehumidification and air-conditioningJ.Solar Energy,2002,(72)1:586 陈滢，朱玉群. 低温热源驱动的单效/双级（SE/DL）吸收式制冷循环J. 太阳能学报，2002，(1)，1011077 陈光明，冯洋浦，王剑峰等. 一个用太阳能驱动的新型吸收制冷循环J. 低温工程，1999，(1)，50558 S.V.Shelton. Ramp wave analysis of the solid/vapor heat pump. Journal of Energy Resources Technology, 1990, 112(3)，69789 蔡辉，施明恒.太阳能制冷技术的发展概况J.科技与经济，2003，16(2)，58