太阳能吸收式制冷.doc

太阳能吸收式空调系统的研究进展
姓名王欣学号2009020230
摘要：太阳能作为一种清洁能源，应该大力的发展和研究，对于在建筑方面的应用上，如果可以实现通过太阳能为能源，来提供供暖和制冷的话，效率则会大大的提高各种各样的太阳能加热系统已经经过反复的实验验证，但是以太阳能为能源的空调系统，直到近些年才出现相关的研究。以下将介绍近些年来，太阳能溴化锂吸收式制冷系统的研究方向及相关进展。

1引言
利用可再生能源和其它余热可有效缓解世界范围内的能源紧张和环境污染问题，太阳能是一种清洁、可再生能源，长期以来一直受到科技界的重视。利用太阳能制冷与空气调节是太阳能应用的一个重要方面，是一个极具发展前景的领域，也是当今制冷界技术研究的热点。时至今日，制冷研究者已在太阳能制冷这一领域进行了大量的研究工作，提出了各种不同的制冷方法并取得了初步进展，实现太阳能制冷有两条途径：一是太阳能光电转换，以电制冷，如光电制冷，热电制冷；二是光热转换，以热制冷，如吸收式制冷、吸附式制冷；光电转换的制冷方法由于成本较高所以研究较多实际推广应用较少，而以热制冷由于它的廉价备受青睐。以热制冷的方向有三种：分别是太阳能吸收式制冷和太阳能吸附式制冷，这两种制冷方法都已分别进入试验和应用阶段。
太阳能制冷之所以能成为制冷技术研究的热点是因为它具有自己独特的优点。首先是节能，太阳能是取之不尽，用之不竭的，太阳能制冷用于空调，将大大的减小电力消耗，节约能源；其次是环保，目前压缩式制冷机主要使用CFC类工质因为对大气臭氧层有破坏作用应停止使用，太阳能制冷一般采用非氟烃类的物质作为制冷剂，臭氧层破坏系数和温室效应系数均为零，适合当前环保要求，同时减少燃烧化石能源发电带来的环境污染。

2太阳能吸收式制冷原理和特点
吸收式制冷是利用溶液浓度的变化来获取冷量的装置，即制冷剂在一定压力下蒸发吸热,再利用吸收剂吸收制冷剂蒸汽。系统简图如图1所示。自蒸发器出来的低压蒸汽进入吸收器并被吸收剂强烈吸收，吸收过程中放出的热量被冷却水带走，形成的浓溶液由泵送入发生器中被热源加热后蒸发产生高压蒸汽进入冷凝器冷却，而稀溶液减压回流到吸收器完成一个循环。它相当于用吸收器和发生器代替压缩机，消耗的是热能。热源可以利用太阳能、低压蒸汽、热水、燃气等多种形式。
吸收式制冷系统的特点与所使用的制冷剂有关,常用于吸收式制冷机中的制冷剂大致可分为水系、氨系、乙醇系和氟里昂系四个大类。水系工质对是目前研究最热门的课题之一，对它的研究主要是针对现今大量生产的商用LiBr吸收式制冷机依然存在的易结晶、腐蚀性强及蒸发温度只能在零度以上等缺陷。氨系工质对中包括了最为古老的氨水工质对和近期开始受重视的以甲氨为制冷剂的工质对，由于氨水工质对具有互溶极强、液氨蒸发潜热大等优点,它至今仍被广泛用于各类吸收式制冷机。人们对氨水工质对的研究主要是针对它的一些致命的缺陷，如：COP较溴化锂小、工作压力高、具有一定的危险性、有毒、氨和水之间沸点相差不够大、需要精馏等。吸收式空调采用溴化锂或氨水制冷机方案，虽然技术相对成熟,但系统成本比压缩式高，主要用于大型空调，如中央空调等。

图1太阳能吸收式制冷系统图

图2太阳能单效单吸式制冷系统图
太阳能吸收式制冷由于利用太阳能，所以其发生温度低，即便采用特殊的集热器，也只有100℃多一些。因此，其制冷循环方式都是采用单效方式。再细分下去，有单效单级和单效双级两种。迄今为止，太阳能制冷空调系统通常都采用热水型单级吸收式溴化锂制冷机。该类制冷机在热源温度足够高及冷却水温度比较低的场合，性能良好；若热源温度降低而冷却水温度较高，它的效率将大大下降，甚至不能正常制冷。因此当前的太阳能空调制冷系统普遍采用高温运行的方式，有的甚至在120℃—130℃下运行，需要采用聚光式集热器，这就影响了太阳能制冷空调的推广使用。
单级吸收式制冷机还有一个很大的缺点，就是热源的可利用温差小，一般只有6℃—8℃，为了适应低温余热和太阳能的利用，W.B.Ma等人对双级溴化锂—水吸收式制冷机进行了理论分析和初步的实验研究，指出双级溴化锂—水吸收式制冷机可有效利用太阳能，有着广阔的市场前景。这种新型的两级吸收式制冷机有两个显著的特点：一是所要求的热源温度低，在75℃到85℃之间都可运行，当冷凝水温为32℃时，COP值可达到0.38；二是热源的可利用温差大，热源出口温度低至64℃时。此系统对热源温度有较宽的适应范围，有利于制冷机在较低的太阳辐射强度和不稳定的太阳能输入情况下，适应其引起的温度波动，实现稳定的运行。
Wilbur等人提出了一种新型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，增加了一个发生器和一个换热器。模拟计算表明，其COP值可达到0.42—0.62之间，热源出口温度可降到55℃。采用单效双级制冷