太陽能空調(diào)背景及推廣應用
發(fā)布時間:2018-08-27 08:59:24人氣:867
太陽能空調(diào)產(chǎn)生背景
在全球氣候變暖的環(huán)境下,太陽能作為杰出的新能源代表,備受世界各國的青睞。低碳節(jié)能潮流之下,以光熱技術(shù)為主的太陽能已經(jīng)應用到各行業(yè),在不斷改善能源結(jié)構(gòu)。隨著國家對太陽能產(chǎn)業(yè)的政策扶持,各種利用太陽能技術(shù)的制造和應用領(lǐng)域正涌現(xiàn)出蓬勃的商機,一系列太陽能產(chǎn)品正逐漸步入人們的生活。如今各大廠商紛紛推出太陽能空調(diào),使得太陽能空調(diào)這個被普遍認為是具有廣闊前景卻又在短期內(nèi)難以市場化的新型空調(diào)機組,再一次受到行業(yè)的關(guān)注。
在炎炎夏日里,空調(diào)的耗電量幾乎占整個電力系統(tǒng)耗電量的三分之一,這是夏季電力系統(tǒng)不堪重負的原因之一。因此太陽能空調(diào)從一開始就具有很大的誘惑力。利用太陽能制冷與一般電力制冷原理相同,只是所用能源不同,因此帶來一些結(jié)構(gòu)上的變化。太陽能制冷的方法有多種,如壓縮式制冷、蒸汽噴射式制冷、吸收式制冷等。
一般的太陽能熱利用項目,如采暖、熱水等,在需求上其實與太陽能的提供并不完全一致:當天氣越冷、人們越需要溫暖的時候,太陽能量的提供往往不足。從這個角度來看,太陽能空調(diào)的應用是最合理的:當太陽輻射越強,天氣越熱的時候,我們需要空調(diào)的負荷也越大。這是太陽能空調(diào)應用最有利的客觀因素。
當前的太陽能空調(diào)技術(shù)多種多樣,主要是吸收式制冷和光電轉(zhuǎn)化電能驅(qū)動制冷。比較成熟的技術(shù)是溴化鋰——水工質(zhì)對吸收制冷,如今已經(jīng)在一些示范工程中有所應用,效果理想。由于太陽能空調(diào)的技術(shù)種類繁多,成熟度也各有不同,因而其產(chǎn)業(yè)化進程緩慢。但是不可否認的是,隨著能源政策對清潔能源的傾斜,太陽能空調(diào)的推廣普及前景無限美好。投資太陽能空調(diào)項目,占領(lǐng)前期市場將是產(chǎn)業(yè)擴大的戰(zhàn)略性決策。
在強調(diào)太陽能空調(diào)優(yōu)點的同時,也應看到它存在的局限性因而在推廣應用過程中注意解決這些問題:
(1)雖然太陽能空調(diào)開始進入實用化階段,希望使用太陽能空調(diào)的用戶不斷增加,但已經(jīng)實現(xiàn)商品化的產(chǎn)品大都是大型的溴化鋰制冷機,只適用于單位的中央空調(diào)。對此,空調(diào)制冷界正在積極研究開發(fā)各種小型的溴化鋰或氨—水吸收式制冷機,以便與太陽集熱器配套逐步進入家庭;
(2)雖然太陽能空調(diào)可以無償利用太陽能資源,但由于自然條件下的太陽輻照度不高,使集熱器采光面積與空調(diào)建筑面積的配比受到限制,如今只適用于層數(shù)不多的建筑。對此,我們正在加緊研制可產(chǎn)生水蒸氣的真空管集熱器,以便與蒸氣型吸收式制冷機結(jié)合,進一步提高集熱器與空調(diào)建筑面積的配比;
(3)雖然太陽能空調(diào)可以大大減少常規(guī)能源的消耗,大幅度降低運行費用,但如今系統(tǒng)的初投資仍然偏高,只適用于有限的富裕用戶。為此,我們正在堅持不懈地降低現(xiàn)有真空管集熱器的成本,使越來越多的單位和家庭具有使用太陽能空調(diào)的經(jīng)濟承受能力。
我們相信,太陽能吸收式空調(diào)系統(tǒng)可以發(fā)揮夏季制冷、冬季采暖、全年提供熱水的綜合優(yōu)勢,必將取得顯著的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益,具有廣闊的推廣應用前景。
從理論上講,太陽能空調(diào)的實現(xiàn)有兩種方式,一是先實現(xiàn)光-電轉(zhuǎn)換,再用電力驅(qū)動常規(guī)壓縮式制冷機進行制冷;二是利用太陽的熱能驅(qū)動進行制冷。對于前者,由于大功率太陽能發(fā)電技術(shù)的昂貴價格,因此,太陽能空調(diào)技術(shù)一般指熱能驅(qū)動的空調(diào)技術(shù)。當然,廣義上的太陽能空調(diào)技術(shù)也包括地熱驅(qū)動和地下冷源空調(diào)技術(shù)。
由于技術(shù)、成本等原因,太陽能空調(diào)一般采用吸收式和吸附式制冷技術(shù)。吸收式制冷技術(shù)是利用吸收劑的吸收和蒸發(fā)特性進行制冷的技術(shù),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。吸附式制冷技術(shù)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。兩種制冷技術(shù)均不采用氟利昂,可以避免對臭氧層的破壞作用,具有特別的意義;并且二者采用較低等級的能源,在節(jié)能和環(huán)保方面有著光明的前景。另外,吸附式制冷系統(tǒng)運行費用低(或無運行費用),無運動部件,壽命長,無噪聲,尤其在航空、航天等特殊領(lǐng)域廣泛應用。
對于太陽能制冷技術(shù),因為要照顧到集熱器的效率等,就不得不采用比較低的熱源溫度。所以,太陽能驅(qū)動的制冷機存在效率較低的問題。隨之而來的,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(jīng)濟合理的太陽能空調(diào)系統(tǒng),也是尚待解決的課題。另外,由于太陽能的收集存在著時效問題,蓄熱技術(shù)也必須得到很好地解決,一個較好的蓄熱系統(tǒng)可以彌補太陽能的不可逆性和間斷性。
太陽能空調(diào)科研結(jié)果
該系統(tǒng)的核心是一臺名為“Schukey”的電機,能將太陽光轉(zhuǎn)換成冷空氣。制冷過程中,這種電機1度電只需5美分,而相比較而言,傳統(tǒng)的空調(diào)每度電則需要花費12-14美分。Thermodyna 公司老板Volker Bergholter 表示:“該裝置沒有采用任何電子元件,且?guī)缀鯖]有任何元部件。”他將該裝置描述為“簡單至極”。它只需要兩臺負責生產(chǎn)冷空氣的發(fā)動機結(jié)合太陽能電池板。太陽能電池板產(chǎn)生的蒸汽被助推器轉(zhuǎn)換成為機械能,機械能再用來驅(qū)動冷卻機。冷卻機吸收房間中的潮濕的熱空氣,熱空氣經(jīng)過壓縮和擴展,被冷卻到20攝氏度左右,為房間制冷。
這種設(shè)備最大的優(yōu)勢在于,在太陽最烈的時候人們最需要制冷,而太陽光能越多,該設(shè)備就更容易搜集到大量能量加以利用。相輔相成的關(guān)系能夠更好的滿足消費者的需求。Thermodyna公司計劃能趕在2010年向市場推出第一批太陽能制冷機。