太陽能熱利用-太陽能制冷

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1、1 太 陽 能 熱 利 用第 五 章 太 陽 能 制 冷 2 5.1 概 述 太 陽 能 制 冷 優(yōu) 勢 ： 節(jié) 能 ； 環(huán) 保 ； 無 噪 音 ； 1980年 9月 （ 左 ） 和 2010年 9月 南 極 臭 氧 層 空 洞 對 比 示 意 圖 3 蒸 汽 壓 縮 式 制 冷 循 環(huán) 4 5.2 太 陽 能 制 冷 方 式 太 陽 能 光 熱 轉 換 太 陽 能 光 電 轉 換 5 太 陽 能 制 冷 -光 熱 轉 換 太 陽 能 光 熱 轉 換 制 冷 ， 首 先 將 太 陽 能 轉 換 成 熱 能 ，再 利 用 熱 能 作 為 外 界 補 償 來 實 現 制 冷 目 的 。 光 熱 轉

2、 換 實 現 制 冷 主 要 研 究 方 向 ： 太 陽 能 吸 收 式 制 冷 太 陽 能 吸 附 式 制 冷 太 陽 能 除 濕 制 冷 太 陽 能 蒸 汽 壓 縮 式 制 冷 太 陽 能 蒸 汽 噴 射 式 制 冷 6 太 陽 能 制 冷 -光 電 轉 換 太 陽 能 光 電 轉 換 制 冷 ， 利 用 光 伏 轉 換 裝 置將 太 陽 能 轉 化 成 電 能 ， 再 用 驅 動 半 導 體 制冷 系 統(tǒng) 或 常 規(guī) 壓 縮 式 制 冷 系 統(tǒng) 實 現 制 冷 的方 法 。 光 電 轉 換 實 現 制 冷 主 要 研 究 方 向 ： 光 電 半 導 體 制 冷 ： 光 電 光 電 壓 縮

3、 式 制 冷 ： 光 熱 電 7 5.3 太 陽 能 吸 收 式 制 冷 系 統(tǒng)熱 媒 水 水 蒸 氣 冷 卻 水水 蒸 氣 液 態(tài) 制 冷 劑 降 壓 降 溫液 態(tài) 制 冷 劑吸 收 循 環(huán) 制 冷 循 環(huán) 工 作 原 理 ： 利 用 二 元 溶 液 的 質 量 分 數 變 化 ， 完 成 制 冷 劑 的 循 環(huán)制 冷 劑 吸 收 劑 濃 溶 液 制 冷 劑 吸 收 劑 稀 溶 液相 當 于 壓 縮機 的 作 用 8 制 冷 劑 -吸 收 劑 工 質 對 在 吸 收 循 環(huán) 中 ， LiBr-H 2O溶 液 為 兩 種 沸 點不 同 的 物 質 組 成 的 二 元 混 合 物 ， 其 中 沸

4、 點低 的 物 質 為 制 冷 劑 ， 沸 點 高 的 物 質 為 吸 收劑 ， 因 此 稱 為 制 冷 劑 -吸 收 劑 工 質 對 。 常 用 的 制 冷 劑 -吸 收 劑 工 質 對 ： 水 -溴 化 鋰 （ 溴 化 鋰 沸 點 1265） 氨 -水 （ 氨 沸 點 -33.3 ） 9 吸 收 式 制 冷 工 質 的 選 擇 原 則 吸 收 劑 的 揮 發(fā) 性 要 遠 低 于 制 冷 劑 ； 制 冷 劑 和 吸 收 劑 的 親 和 力 要 很 小 ； 制 冷 劑 和 吸 收 劑 無 毒 、 無 腐 蝕 性 ； 制 冷 劑 蒸 發(fā) 潛 熱 大 ， 傳 熱 性 能 好 ； 制 冷 劑 和 吸

5、 收 劑 的 黏 性 系 數 小 10 太 陽 能 集 熱 器 效 率 ：集 熱 器 進 口 流 體 溫 度 越 高 ， 集 熱 器 效 率 越 低 最 佳 匹 配 太 陽 能 集 熱 溫 度 的 選 定 理 想 吸 收 式 制 冷 循 環(huán) ： 提 高 外 熱 源 溫 度 可 增 大 系 統(tǒng) 的 制 冷 系 數發(fā)生器冷凝器發(fā)生器蒸發(fā)器冷凝器蒸發(fā)器吸熱制冷T TTTT TQQCOP - 環(huán) 境 溫 度恒 定 值 I ttUFF aifLRR )()( , 11 太 陽 能 制 冷 系 統(tǒng) 的 綜 合 效 率 （ 太 陽 能 制 冷 系 數 ） COPZ=COP 對 太 陽 能 制 冷 系 數 而

6、 言 ， 存 在 一 個 最 優(yōu) 供 熱 溫度 最 佳 點COP(T出 口 =11 ， T入 口 =32 )COPZ最 佳 匹 配 太 陽 能 集 熱 溫 度 選 定 12 太 陽 能 吸 收 式 制 冷 的 應 用 實 例-日 本 矢 崎 1號 太 陽 能 采 暖 、 制 冷 及 供 熱 水 系 統(tǒng) 工 作 原 理 ： 夏 季 制 冷 機 發(fā) 生 器 的熱 源 由 太 陽 能 集 熱 器提 供 的 熱 水 提 供 ， 當蓄 熱 水 箱 溫 度 低 于 75 時 ， 由 輔 助 熱 源 供熱 ； 冬 季 蓄 熱 水 槽 中 的 熱水 通 過 風 機 盤 管 用 于房 間 供 暖 。 當 供 熱

7、 水溫 低 于 50 時 ， 由 輔助 熱 源 供 熱 。 13 5.3 太 陽 能 吸 附 式 制 冷 系 統(tǒng) 工 作 原 理 ： 熱 解 吸 +冷 卻 吸 附 工 作 介 質 ： 吸 附 劑 和 吸 附 質 形 成 的 混 合 物 （ 吸 附 工質 對 ） 太 陽 能 吸 附 式 制 冷 系 統(tǒng) 圖 優(yōu) 缺 點 ： 循 環(huán) 周 期 長 、 機 組 大 、 價 格 昂 貴氣 體 制 冷 劑液 體 制 冷 劑 氣 體 制 冷 劑白 天 解 附晚 上 吸 附 14 吸 附 工 質 對 活 性 炭 -甲 醇 氯 化 鈣 -氨 硅 膠 -水 分 子 篩 -水 太 平 洋 西 北 國 家 實 驗 室

8、的 研 究 人 員 開 發(fā) 出 新 型 多孔 材 料 ， 可 以 捕 捉 3至 4倍 多 的 水（ Pacific Northwest National Laboratory）(porous material) 使 吸 附 制 冷 機 縮 小 75%、 價 格 降低 一 半 、 吸 附 解 吸 加 快 100倍 15 5.4 光 電 半 導 體 制 冷 塞 貝 克 效 應 帕 爾 貼 效 應P型 半 導 體 （ Bi2Te3-Sb2Te3） 和 N型 半 導 體 (Bi2Te3-Bi2Se3)的 熱 電 勢 差 最 大 ， 應 用 中 能 夠 在 冷 接 點 處 表 現 出 明 顯 制冷 效

9、果 16 太 陽 能 半 導 體 制 冷 系 統(tǒng) 工 作 過 程 ： 太 陽 能 光 電 轉 換 器 輸 出 直 流 電 ， 一 部分 直 接 供 給 半 導 體 制 冷 裝 置 ， 另 一 部 分 進 入 儲 能設 備 儲 存 ， 以 供 陰 天 使 用太 陽 能 電 池 列 陣 蓄 電 池 被 冷 卻 物 體數 控 匹 配 器 半 導 體 制 冷 裝 置使 系 統(tǒng) 的 能 量 輸出 始 終 處 于 最 佳匹 配 狀 態(tài) 17 USB冰 箱結 構 ： 將 P型 半 導 體 ， N型 半 導 體 ， 以及 銅 板 ， 銅 導 線 連 成 一 個 回 路 ， 銅 板和 導 線 只 起 導 電 作

10、 用 ， 回 路 由 12V直流 電 供 電 ， 接 通 電 流 后 ， 一 個 接 點 變冷 （ 冰 箱 內 部 ） ， 另 一 個 接 頭 散 熱（ 冰 箱 后 面 散 熱 器 ） 。 特 點 ： 5分 鐘 冰 箱 的 溫 度 可 以 降 到 8.5度 ， 雙 重 功 效 ， 可 冷 可 熱 ； 體 積 ，19.4 9 9cm； 重 量 ， 362g 18 廂 式 貨 車 制 冷 可 用 太 陽 能 空 調 “i-Cool”空 調 ， 在 卡 車 行 駛 時 ， 會 向 蓄 電 池 充 電 ；而 在 卡 車 的 發(fā) 動 機 熄 火 時 ， 就 使 用 電 池 供 電 。 薄 膜 電 池 （

11、 三 菱 化 學 公 司 ） 安 裝 在 集 裝 箱 頂 部 兩 翼 ，緊 貼 集 裝 箱 頂 ； 卡 車 行 駛 時 ， 平 均 每 年 大 約 節(jié) 省 1%的 燃 料 19 5.5 太 陽 能 制 冷 應 用 前 景 傳 統(tǒng) 制 冷 設 備 如 冰 箱 和 空 調 的 使 用 需 要 消 耗 大 量 常 規(guī) 能 源 ，間 接 對 環(huán) 境 造 成 的 污 染 越 來 越 嚴 重 。 從 現 階 段 的 能 源 供 應情 況 和 環(huán) 境 保 護 需 求 來 看 ， 開 發(fā) 使 用 清 潔 能 源 將 是 大 勢 所趨 。 隨 著 太 陽 能 冰 箱 系 統(tǒng) 設 計 所 需 的 新 材 料 、

12、新 技 術 的 發(fā) 展 ，在 政 府 節(jié) 能 環(huán) 保 和 家 電 下 鄉(xiāng) 政 策 的 支 持 下 ， 太 陽 能 在 制 冷設 備 的 研 究 應 用 一 定 會 取 得 很 大 的 發(fā) 展 。 當 前 以 消 費 大 量 電 力 驅 動 傳 統(tǒng) 制 冷 設 備 的 技 術 已 日 趨 完 善 ，單 純 從 高 效 、 節(jié) 能 、 省 電 方 面 對 制 冷 設 備 進 行 技 術 革 新 已很 難 有 大 的 突 破 ， 但 太 陽 能 制 冷 設 備 還 有 較 大 的 發(fā) 展 空 間 ，將 是 未 來 的 一 個 發(fā) 展 方 向 。 （ 高 效 太 陽 能 集 熱 器 技 術 ； 高效 太 陽 能 蓄 能 技 術 ； 太 陽 能 制 冷 技 術 ） 20 太 陽 能 空 調 光 伏 電 +壓 縮 機 的 模 式 ： 先 實 現 光 電 轉 換 ， 再 用 電 力 驅 動 常 規(guī)壓 縮 機 制 冷 市 場 的 推 廣 尚存 在 較 大 阻礙 ？ ？ ？ ？ 21 屋 頂 上 的 太 陽 能 空 調 集 熱 器 22與 建 筑 一 體 設 計 的 超 大 型 太 陽 能 空 調 集 熱 器 23 Thanks!