太陽能空調技術現(xiàn)狀趨勢分析
溫室效應的加劇，生活水平的提高，人類對空調的需求急劇上升。以中國為例，空調需求量從1997年的550萬臺增長到了1998年的660萬臺，1999年的需求達到了900萬臺。普通空調發(fā)展很快，但耗電大、熱島效應嚴重，太陽能空調雖然發(fā)展慢，但它以不需電能、節(jié)約能源、沒有污染、工作壽命長等優(yōu)點引起世界學者的重視。
一、太陽能空調技術的發(fā)展
70年代后期，世界各國對太陽能利用的研究蓬勃發(fā)展，太陽能空調技術也隨之出現(xiàn)。人們發(fā)現(xiàn)太陽能空調的應用比較合理：當太陽輻射越強，天氣越熱的時候，太陽能空調的負荷越大，制冷效果最好。因而太陽能空調技術也引起了世界學者的廣泛注意。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能制冷（空調〕機，其中多數(shù)是小型的吸收式制冷試驗樣機。
在國外，佛羅里達大學的法伯教授就著手于這方面的研究，并投入了實際運行，他采用氨吸收式制冷機，冷卻水為21℃的井水，據(jù)認為制冷系數(shù)有0.45左右。日本也報道了他們研制的太陽能供冷系統(tǒng)，該系統(tǒng)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(shù)據(jù)表明，該系統(tǒng)可提供冬天供熱所需的全部能量和夏天典型日內為驅動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能空調，采用溴化鋰制冷機進行制冷，并公開了其性能。
在國內，天津大學1975年研制的連續(xù)式氨一水吸收式太陽能制冰機，日產冰量可達5.4kg。北京師范學院（現(xiàn)首都師范學院等）1977年研制成功1.5m2平板型間歇式太陽能制冰機，每天可制冰6.8-8kg；1979年又研制出8m2平板型自動跟蹤連續(xù)式太陽能冷藏柜。華中工學院（現(xiàn)華中理工大學）研制了采光面積為1.5m2，冰箱容積為70升，以氨一水為工質對的小型太陽能制冷裝置，可維持冰箱0℃10小時左右。香港大學完成了太陽能吸收式空調設計、運行和在香港氣候條件下的性能數(shù)據(jù)。另外，上海交通大學制冷與低溫工程研究所在太陽能制冷方面作了大量的工作，并且提出了一種太陽能供熱與制冷聯(lián)合循環(huán)的復合機裝置。1987年，中國科學院廣州能源研究所與香港理工學院合作在深圳建成了一套科研與實用相結合的示范性太陽能空調與熱水綜合系統(tǒng)，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用型太陽能空調熱水系統(tǒng)，在廣州江門市投入運行。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足超過600平方米的空調負荷。
隨著太陽能制冷空調關鍵技術的成熟，特別在太陽能集熱器和制冷機方面取得了迅猛發(fā)展，太陽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入了市場。真空管集熱器的熱水溫度夏季都在85℃以上，完全能夠滿足太陽能空調的需要。中國科學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，特別適合于在太陽能空調中使用。國內不少廠家也開始生產太陽能空調，例如上海中天生產小型太陽能空調，廣州能源、煙臺福山等生產大型太陽能空調都具有比較成熟的經驗。
二、當前太陽能空調的技術特點
現(xiàn)在太陽能空調的實現(xiàn)方式主要有兩種，一是先實現(xiàn)光-電轉換，再用電力驅動常規(guī)壓縮式制冷機進行制冷；這種實現(xiàn)方式原理簡單、容易實現(xiàn)，但成本高。象青島海爾就生產過這種太陽能冰箱和空調。二是利用太陽的熱能驅動進行制冷，這種制冷方式技術要求高，但成本低、無噪音、無污染。現(xiàn)采用的主要是這種方式。這種方式的太陽能空調一般又可分為吸收式和吸附式兩種。
吸收式制冷技術是利用吸收劑的吸收和蒸發(fā)特性進行制冷的技術，根據(jù)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。它以太陽能集熱器收集太陽能產生熱水或熱空氣，再用太陽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、工藝、效率等方面的原因，這種制冷機不宜做得太小。所以，采用這種技術的太陽能空調系統(tǒng)一般適用于中央空調，系統(tǒng)需要有一定的規(guī)模。
吸附式制冷技術是利用固體吸附劑對制冷劑的吸附作用來制冷，常用的有分子篩-水、活性炭-甲醇吸附式制冷。
三、太陽能空調技術的優(yōu)勢和應用前景
當前，大部分使用的空調技術是一種以電能為動力，把室內熱量加以吸收排除到室外的循環(huán)系統(tǒng)。耗能的嚴重問題，在世界能源日益緊張的今天，采用更為節(jié)能的空調系統(tǒng)是人類的共同需要。太陽能空調解決了這個問題，它基本不用電能，運行費用低（可無運行費用），無運動部件，壽命長，無噪聲。而且利用太陽能作為能源的空調系統(tǒng)，它的誘人之處還在于越是太陽能輻射強烈的時候，環(huán)境氣溫越高，人們的生活越需要空調，此時，太陽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(jié)約了能源，還不使用破壞大氣層的氟里昂等有害物質，是名副其實的綠色空調。 在節(jié)能和環(huán)境方面有很大的發(fā)展?jié)摿Α?
就我國的空調行業(yè)而言，空調器的市場正處于發(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，市場潛力十分巨大。隨著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，阻礙空調進入家庭的主要矛盾是耗能和價格因素。從太陽能空調的特性和技術特點來看，太陽能空調最適合于上述矛盾的解決和應用，當前空調行業(yè)的需求也給太陽能空調技術的發(fā)展和應用帶來了難得的機遇。太陽能空調技術一定有廣闊的應用前景。
四、存在的問題及可能的解決辦法
(1) 因受太陽能集熱器的影響，太陽能空調普遍存在著效率低、價格高的問題。但是太陽能空調是建立在太陽能熱水應用基礎上的，太陽能空調中的太陽能集熱器可以與太陽能熱水器相通用，隨著太陽能熱水器的發(fā)展，太陽能集熱器的效率也會提高；對于原來有太陽能熱水器的用戶可以改造，先制冷再用余熱洗澡，使其有更好的經濟性。
(2)從集熱器、制冷機等相應的成本分配來看，集熱溫度、冷水溫度及冷卻水溫度應各為多少，才能建立一個最為經濟合理的太陽能空調系統(tǒng)，也是尚待解決的課題。不過我想，只要有了合適的集熱器和制冷機，建立經濟合理的太陽能空調系統(tǒng)，只是時間問題。
(3)由于太陽能的收集存在著時效問題，蓄熱技術也必須得到很好地解決?，F(xiàn)存的蓄熱方法主要采用增加熱水容量，增強保溫效果，隨著蓄熱技術和蓄熱載體的研究開發(fā)，太陽能空調系統(tǒng)的不可靠性和間斷性也會有所改善。
(4)對于居住相對集中的樓房來說，集熱器的安裝受到很大的限制。這主要是因為太陽能空調的安裝不普遍，樓房的設計沒有考慮到太陽能空調，就象八十年代的太陽能熱水器，安裝很復雜，而現(xiàn)在樓房設計者想到了，太陽能熱水器抬上就是。
(5)沒有太陽能空調系統(tǒng)的計算機設計軟件、控制芯片、技術標準、統(tǒng)一的配套設備和零部件。這是科技與市場結合的問題，需要太陽能空調形成一定的規(guī)模，占領一定的市場，還需要一定的時間和政府、科技部門的支持。
經過幾十年的發(fā)展，太陽能空調技術已經開始邁入實用化階段，并逐漸走入了市場；科技的進步和經濟的發(fā)展對能源與環(huán)境也提出了更高的要求，相信在政府和社會的大力支持下，緊緊依托太陽能熱水器這個成熟的大市場，太陽能空調一定會有很大的發(fā)展。
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