太阳能空调.

太阳能空调基本定义•太阳能空调，利用太阳辐射的热量，将其收集起来利用，再利用某种转化装置进行转化成人们可利用的能源。通常可分为太阳能制冷及太阳能空气处理，太阳能空调所用到制冷方法主要是吸附式制冷。通常太阳能空调用于中小型制冷设备。我们把冷量小于20kW的成为小型，在20－100kW之间的为中型制冷设备。小型太阳能制冷设备一般为闭式循环，中型的为开式循环。概念介绍·吸附：物质内部的分子和周围分子有互相吸引的引力，但物质表面的分子，其中相对物质外部的作用力没有充分发挥，这样液体或固体物质的表面可以吸附其他的液体或气体，吸附过程有两种情况：物理吸附和化学吸附。物理吸附中存在范德瓦尔斯力，化学吸附不仅存在范德瓦尔斯力，还有化学键，作用力比物理吸附大许多。·脱附：与吸附相反的过程，是指物质将吸附的周围物质释放的过程，一般需要吸收热量达到一定的温度或温度范围来克服作用力。固体吸附式制冷技术的原理包括吸附和脱附两个过程•1.脱附.•左图是脱附过程的简单模型图。吸附床内充满了吸附剂，吸附有制冷剂，冷凝器与冷却系统相连，一般冷却介质为水。工作时，太阳能集热器对吸附床加热，制冷剂获得能量克服吸附剂的吸引力从吸附剂表面脱附，进入右边管道，系统压力增加，C1导通，C2关闭。当压力与冷凝器中对应温度下的饱和压力相等时，制冷剂开始液化冷凝，最终制冷剂凝结在蒸发器中，脱附过程结束。在这个过程中，太阳能集热器供能Q1，冷凝器放热Q4由冷却水排除到系统之外。•2.吸附.•左图是吸附过程的简单模型图。冷却系统对吸附床进行冷却，温度下降，吸附剂开始吸附制冷剂，左边管道内压力降低，C2导通，C1关闭，蒸发器中的制冷剂因压力瞬间降低而蒸发吸热，达到制冷效果，制冷剂达到吸附床，吸附过程结束。在此过程中，吸附床放热Q2，被冷却水排除到系统之外，蒸发器从环境中吸收Q3的热量。•以上只是最简单的模型图，由上可知单台吸附床工作时制冷是间歇式的，不能连续制冷，要达到连续制冷的效果，必须使用两台或两台以上的吸附床，交错运行，制冷的循环就连续了。（具体见左下图）吸附式制冷的优点•由以上的原理中可知，太阳能吸附式制冷的优点吻合了当前能源，环境协调发展的总趋势。一.吸附式制冷所使用的制冷剂是对环境相对友好的物质（甲醇，氨，水等）不采用氯氟烃类制冷剂那样会破坏臭氧层的物质。二.吸附式制冷可采用余热驱动，不仅对电力的紧张供应可起到减缓作用，而且能有效利用大量低品位热能，如太阳能，清洁没有污染。三.太阳能吸附式制冷具有结构简单，无运动部件，噪声低，寿命长等特点。吸附式与吸收式比较•吸附式制冷和吸收式制冷是两种很相近的制冷方式，这里有必要比较一下它们的相同之处和不同之处•相似之处：原理，工质的环保，能量来源•一、原理吸附式制冷与吸收式制冷是两个循环特性十分相近的制冷方式，其制冷原理为：制冷剂在低压（相对）下蒸发，从环境中吸热制冷,两者都是利用物质的吸附（吸收）作用，吸附（吸收）制冷剂蒸气，所释放的吸附（吸收）热被冷却介质排除于系统之外，经加热后制冷剂蒸气重新从吸附（吸收）剂中解吸（发生）而出，经冷凝器凝结为冷剂液，并进入蒸发器蒸发，如此循环往复。•二、工质，吸收式制冷的吸收剂一般为流动性良好的液体介质，常用的有氨-水，溴化锂水溶液等制冷工质。吸附式制冷的吸附剂一般为固体介质，物理吸附常使用分子筛-水活性炭-甲醇，活性炭-氨制冷工质对等，化学吸附常使用氯化钙-氨，等制冷工质。这些工质都是天然工质，大部分对环境无害，比较环保。•三.能量的来源上，两者都可利用热能，特别是低品位的热能驱动，所以太阳能是个不错的选择，无污染，制冷系统本身仅需要极少的电量，因此也省电。这两种制冷方式为节省能源提供了可行的技术手段。相异之处：安全性，传质差别，蒸气通道和制冷量•一、安全性上，在溴化锂吸收式制冷机中，若溶液温度低于其结晶饱和温度，溴化锂将从溶液中析出而结晶，从而堵塞系统管路或热交器，使运行中断，有安全隐患。而吸附式制冷中不存在溶液结晶的问题，比较安全。•二、传质差别上，吸收式制冷机中采用液体工质，液体内部同时存在导热和对流的传热且以对流为主，换热系数大，传热效果好。吸附式制冷机中吸附剂为固体，其内部传热只能采用导热方式，并用吸附剂的导热系数一般都很小，所以其换热能力远不如液体因此强化传质是改进吸附床性能的主要手段。•三、蒸气通道上，吸收式制冷循环是一个连续的制冷过程，发生器与冷凝器，吸收器与蒸发器之间，气流的通道的截面面积比较大，对制冷剂蒸气的阻力很小，制冷剂蒸气在流动中的压力损失对整个制冷过程影响不大．但是在吸附式制冷系统中，由于工作的间歇性，往往需要多台吸附床同时工作，这个过程中需要进行管路切换，蒸气管路阻力较大，对制冷量较大的机组影响很大，降低制冷效果。•四、制冷量上，吸收式制冷机的制冷量小则几十千瓦，大则数千千瓦，民用性较差；吸收式制冷机可以分为很多类，目前吸附式制冷机受制造工艺的限制，制冷量较小，一般只有数千千瓦至上百千瓦，民用性很好。吸附式与吸收是原理图吸收式制冷吸附式制冷吸附式制冷的缺点一、固体吸附剂为多微孔介质，比表面积大，导热性能很低，因而吸附/解吸时间长。二、单位质量吸附剂的制冷功率较小，使得制冷机尺寸较大。三、吸附式制冷存在间歇性，要实现制冷的连续性，必须使用二台或多台吸附器，通过多台吸附器加热/冷却运行状态的切换，实施不间断供冷，另外，在吸附式制冷系统中，吸附床是十分关键的部件。他直接影响到制冷系统的功能和制冷功率的大小。右图是一个典型的吸收式制冷装置图中的用红线圈起来的部分可看作压缩机。我们以氨气－水为列进行分析，氨气做制冷剂，水为吸收剂。运行过程：低压情况下，蒸发器中氨气蒸发，被吸收器所吸收，通过泵将吸收器中的压力升高，通过热交换器送入发生器。在发生器中溶液被加热至沸腾，产生的整齐经过精馏后几乎是纯氨气，然后被送到冷凝器冷凝。在发生器中形成的稀溶液通过热交换器返回到吸收器中。为保持发生器和吸收器之间的压差，在连接的管道上装有节流阀吸收式制冷通过这两个对比，我们可以发现左图中的solarcollector所起到的作用为右图对应的drivingheat,当然在某些装置中drivingheat可以是工业高温废气，工业高温废水等。开式循环开式循环多用于利用太阳能进行空气。典型的循环如作图所示12吸附性除湿，输入的空气经过具有吸附作用的转轮后湿度降低的同时，温度也会上升23预冷，输入的空气与从建筑物等的回风进行混合，得到初步冷却34通过加湿器，蒸发冷却到我们预期想要的空气湿度45预热，通过加热盘管使得空气温度得到升高（热盘管一般在需供热期间使用）56通过风机输送经过处理的空气67输入的空气得到负载，温度和湿度增加78回风空气通过蒸发冷却盘管进行冷却89回风空气得到通过热交换器与送风进行热交换910通过太阳能采集器采集到到的热能输送到系统中1011回风空气通过转轮除湿装置除湿1112废气通过风机排入室外环境太阳能集热器的种类太阳能空气集热器平板集热器CPC集热器真空管集热器以上为太阳能空调的一些基本原理知识，综合来看我们国内空调技术结合对太阳能的利用还是处于起步阶段，核心技术掌握在国外公司手中。特别是吸附式制冷装置国内很少运用，其低能效也制约了他的发展及使用。