太陽能制冷空調(diào)，就是將太陽能系統(tǒng)與制冷機(jī)組相結(jié)合，利用太陽能集熱器產(chǎn)生的熱量驅(qū)動(dòng)制冷機(jī)制冷系統(tǒng)。2009年8月，據(jù)美國媒體日前報(bào)道，美國南加州煤氣公司根據(jù)太陽能光熱轉(zhuǎn)換的原理，最近研發(fā)出一種太陽能制冷空調(diào)。當(dāng)天氣越熱、太陽輻射越強(qiáng)的時(shí)候，空調(diào)的使用率越高，而這時(shí)正是利用太陽能空調(diào)最有利的時(shí)機(jī)。

太陽能制冷空調(diào)-概述

太陽能制冷空調(diào)的技術(shù)發(fā)展歷程，是從低溫?zé)崂?如熱水、干燥、溫室等)方面開始，逐步向較高溫度和技術(shù)較復(fù)雜的各領(lǐng)域(如制冷、發(fā)電)展開的，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。2000年以來，太陽能制冷的利用取得了很大發(fā)展，特別是在提供生活熱水、采暖和發(fā)電方面，但這些應(yīng)用在需求上與大自然的賜予并不完全一致：當(dāng)天氣越冷、人們?cè)叫枰獪嘏臅r(shí)候，太陽能量的提供往往不足。

2009年8月，據(jù)美國媒體報(bào)道，美國南加州煤氣公司根據(jù)太陽能光熱轉(zhuǎn)換的原理，最近研發(fā)出一種太陽能制冷空調(diào)，目前(截止2009年8月24日)正處于試用階段。太陽能制冷空調(diào)的應(yīng)用則正好與太陽能的供給大體上保持一致性：當(dāng)天氣越熱、太陽輻射越強(qiáng)的時(shí)候，空調(diào)的使用率越高，而這時(shí)正是利用太陽能空調(diào)最有利的時(shí)機(jī)。

太陽能制冷空調(diào)-研究

20世紀(jì)70年代后期，世界各國對(duì)太陽能利用的研究蓬勃開展。太陽能固體吸附式制冷是利用固體吸附劑(例如沸石分子篩、硅膠、活性炭、氯化鈣等)對(duì)制冷劑(水、甲醇、氨等)的吸附(或化學(xué)吸收)和解吸作用實(shí)現(xiàn)制冷循環(huán)的。吸附劑的再生溫度可在80—150℃之間，也適合干太陽能的利用。太陽能吸附式制冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、沒有運(yùn)動(dòng)部件，能制作成小型裝置。太陽能吸附式制冷循環(huán)為問歇性運(yùn)行，多用于制冰工況。國外對(duì)太陽能吸附式制冷進(jìn)行了大量的研究和應(yīng)用開發(fā)工作。

太陽能制冷空調(diào)-制冷方法

利用太陽能制冷目前(截止2009年8月)主要有兩種方法：一是先實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換，再以電力推動(dòng)常規(guī)的壓縮式制冷機(jī)制冷;二是進(jìn)行光熱轉(zhuǎn)換，以熱能制冷。由于前者的造價(jià)昂貴，所以研究人員主要通過第二種方法研發(fā)太陽能制冷空調(diào)。

太陽能制冷空調(diào)-工作原理

這種系統(tǒng)的工作原理是：首先用數(shù)面鏡子將太陽光集中在管道上，使管道中流動(dòng)的水變熱，然后用這些熱水產(chǎn)生的能量去啟動(dòng)裝有冷水的冷卻器，這時(shí)冷卻器便會(huì)向空調(diào)機(jī)提供制造冷氣所需要的冷水。在沒有太陽光時(shí),可以使用天然氣作為能源。

太陽能制冷空調(diào)-特點(diǎn)

與光一熱轉(zhuǎn)換直接利用不同，太陽能制冷空調(diào)是一個(gè)光一熱/電一冷的轉(zhuǎn)換過程，實(shí)際上是太陽能的間接利用。它不象熱水、干燥等低溫直接利用那樣容易實(shí)現(xiàn)，在技術(shù)上比較復(fù)雜。除了對(duì)太陽能要求較高的溫度作為動(dòng)力之外，還需要經(jīng)過一個(gè)制冷循環(huán)的能量轉(zhuǎn)換過程才能實(shí)現(xiàn)。因此這方面的發(fā)展需要更長(zhǎng)的時(shí)間、投入更多的資金、更多的科研力量和完成更多的技術(shù)準(zhǔn)備工作。

太陽能用于空調(diào)制冷，其最大優(yōu)點(diǎn)就是具有很好的季節(jié)匹配性，即天氣越熱，太陽輻射越好，系統(tǒng)制冷量越大。這一特點(diǎn)使得太陽能制冷技術(shù)受到重視和發(fā)展。實(shí)現(xiàn)太陽能制冷有“光-熱-冷”、“光-電-冷”、“光-熱-電-冷”等途徑。

太陽能制冷空調(diào)-技術(shù)范疇

被動(dòng)式降溫

被動(dòng)式降溫是對(duì)通過太陽能輻射和熱輻射進(jìn)行有選擇的、合理的利用，達(dá)到建筑物自身降溫或減少冷負(fù)荷的目的。輻射致冷也是建筑物被動(dòng)式降溫的一種新方法。大氣外層空間是一個(gè)接近絕對(duì)零度的天然巨大冷庫。根據(jù)輻射換熱的原理，兩個(gè)有溫度差的物體之間，會(huì)以輻射的形式交換能量。這樣就有可能把地面上的熱能以輻射的形式釋放出去，達(dá)到自身冷卻降溫的目的。但并不是所有輻射都能自由地穿過大氣層，只有某些波長(zhǎng)段的輻射穿透大氣層的能力比較強(qiáng)，氣象學(xué)上稱為“大氣窗口”。

太陽能半導(dǎo)體制冷

太陽能驅(qū)動(dòng)的半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)緊湊，攜帶方便，可以根據(jù)用戶需要做成小型化的專用制冷裝置。它具有使用維護(hù)簡(jiǎn)單，安全性能好，可分散供電，儲(chǔ)能比較方便，無環(huán)境污染等特點(diǎn)。另外，利用帕爾貼效應(yīng)的半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)與一般的機(jī)械制冷相比，它不需要泵、壓縮機(jī)等運(yùn)動(dòng)部件，因此不存在磨損和噪聲。它不需要制冷劑，省去了復(fù)雜的傳輸管路。它只需切換電流方向就可以使系統(tǒng)由制冷狀態(tài)變?yōu)橹茻釥顟B(tài)。

ADeVos使用內(nèi)可逆熱力學(xué)方法對(duì)太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率成功進(jìn)行了解釋和探討;沙特的sofrata著重討論過用于沙漠地區(qū)的太陽能半導(dǎo)體制冷裝置的散熱方式有效性問題，等等。這些工作在一定程度上都推動(dòng)了太陽能半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)的發(fā)展，為進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

太陽能制冷空調(diào)-應(yīng)用

太陽能制冷空調(diào)的系統(tǒng)一定要兼顧供熱和空調(diào)兩方面的應(yīng)用例如綜合辦公樓、招待所、學(xué)校、醫(yī)院、游泳館等都是比較理想的應(yīng)用對(duì)象。這些用戶冬季或全年需要供熱如生活用熱水、供暖、游泳池水補(bǔ)熱調(diào)溫等而夏季一般都需要空調(diào)。利用太陽能全年提供大樓每天所需的大量的生活用熱水除此之外還在夏天以太陽能熱水制冷供其中一層空調(diào)。

太陽能空調(diào)熱水系統(tǒng)以平板集熱器收集太陽能產(chǎn)生熱水分別儲(chǔ)存在制冷及生活熱水水箱中。運(yùn)行中優(yōu)先把太陽能輸入制冷用熱水箱其溫度比生活熱水要高。而采取中央空調(diào)供冷方式制取的9℃左右的冷凍水送到用戶的風(fēng)機(jī)盤管然后返回冷凍水箱。如果遇到當(dāng)天氣不好、水溫不足時(shí)用一臺(tái)燃油熱水爐輔助加熱保證系統(tǒng)能全天候運(yùn)行。生活熱水則直接輸送到用戶，系統(tǒng)全自動(dòng)采集數(shù)據(jù)和控制運(yùn)行。

太陽能制冷空調(diào)-在中國

目前(截止2009年5月)，中國的建筑能耗占社會(huì)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(shì)，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)展太陽能制冷空調(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。

隨著太陽能制冷技術(shù)的不斷發(fā)展和常規(guī)能源價(jià)格的持續(xù)上漲，太陽能制冷空調(diào)系統(tǒng)的投資將越來越低，系統(tǒng)性能將越來越好，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保效益將更加突出，將會(huì)有更多的建筑在空調(diào)制冷系統(tǒng)中推廣利用的太陽能這一取之不盡的免費(fèi)清潔能源。

隨著中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和整體技術(shù)水平的提高，發(fā)展太陽能制冷空調(diào)的條件和時(shí)機(jī)已趨成熟，同時(shí)要緊緊依托太陽能熱水器這個(gè)已經(jīng)成熟了的大市場(chǎng)，以熱水應(yīng)用為基礎(chǔ)，配合空調(diào)綜合利用，就一定會(huì)有廣闊的應(yīng)用前景。