完美WORD格式 專科畢業設計（論文）論文題目： 太陽能空調制冷技術的研究 二級學院： 輪機工程學院 專 業： 供熱通風與空調工程技術 班 級： 供熱空調121301 姓 名： 翁亞偉 學 號： 121810130129 指導教師： 呂龍 職 稱： 助教 2015年6月 南京原創性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文，是本人在指導教師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經注明引用的內容外，本論文不含任何其他個人或集體已經發表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。作者簽名： 日期： 年 月 日論文使用授權本人完全了解江蘇海事職業技術學院有關保留、使用論文的規定，學院有權保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和磁盤，允許論文被查閱和借閱。本人授權江蘇海事職業技術學院可以將論文的全部或部分內容編入有關數據庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編論文。（保密的論文在解密后應遵守此規定）作者簽名： 指導教師簽名： 日期： 年 月 日摘要太陽能空調制冷技術一般有兩種，第一種是利用光伏技術產生電力，再用電力推動傳統壓縮式制冷機制冷；第二種是進行光-熱轉換，用熱作為能源制冷。第一種方法比較常規，但以目前市場上電池的價格計算，利用光伏技術的造價為光-熱轉換的3-4倍，因此國內外的太陽能空調系統通常以第二種為主。本文總結了太陽能的利用和幾種不同太陽能空調制冷技術，并且分析了太陽能空調制冷技術的發展前景，認為在提高太陽能產業規模和加大對太陽能空調制冷技術的研發投入后，太陽能空調制冷技術將會擁有更廣闊的發展空間！關鍵詞太陽能制冷技術發展前景研發投入 專業整理分享 Abstract Solar air conditioning and refrigeration technology in general, there are two methods, the first is the use of photovoltaic technology to generate electricity, and then the power to promote the traditional compression chiller refrigeration; the second is light - heat conversion, and heat as an energy source for cooling. The first method is more conventional, but the current market price of the battery calculated using the cost of photovoltaic technology for the light - heat conversion of 3-4 times, so solar air-conditioning system is usually the second main overseas. This article summarizes the use of solar energy and several different solar air conditioning and refrigeration technology, and analyzes the development prospects of solar air conditioning and refrigeration technologies that increase in the size of the solar industry and solar air conditioning and refrigeration technology to increase R & D investment, solar air conditioning and refrigeration technology It will have a broader space for development!Keywords Solar Refrigeration technology Prospects R & D investment 專業整理分享 目 錄1 引言12 太陽能22.1太陽能的含義和優勢32.2太陽能的主要利用方式32.3太陽能在空調制冷領域的應用33 幾種新型太陽能制冷技術53.1 太陽能吸收式制冷技術53.2 太陽能吸附式制冷技術63.3 太陽能噴射式制冷技術84 太陽能空調制冷技術優勢與應用前景104.1太陽能空調制冷技術優勢分析104.2太陽能空調制冷技術應用前景分析105 陽能空調制冷技術發展趨勢125.1產業化125.2 研發新的技術 115.3 建筑物的熱-電-冷聯供系統11結 論12致 謝13參考文獻14 專業整理分享 完美WORD格式 1 引言太陽能是獨一無二的清潔能源，它取之不盡用之不竭，是地球萬物的能量來源。大力發展太陽能驅動制冷裝置，可減輕對傳統能源的依賴。另一方面，采用新能源也能減輕傳統人工合成冷媒對地球溫室效應的加劇和對大氣臭氧層的破壞，節能環保一舉兩得！目前市場上空調制冷裝置的動力來源基本以傳統能源為主，而且所采用的工質往往是高代價的氟利昂等。隨著空調制冷設備的普及，這些設備的節能與環保問題也更是受到社會的關注與重視。所以在制冷空調領域，加大對新能源的研究投入，加強新能源在制冷空調設備的應用意義重大。在新能源領域中，太陽能的普遍性與可利用性更是受到全球研究者的青睞。因此大力發展太陽能空調制冷設備刻不容緩。太陽能空調制冷技術起步于上個世紀七十年代后期，起步階段多數是小型的吸收式制冷試驗樣機。后來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。上個世紀九十年代，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，特別適合于太陽能的利用。目前國內不少空調廠家也開始生產太陽能空調了，比如說珠海格力生產小型太陽能空調，天加空調以及福州能源研究所等生產的大型太陽能空調都具有比較成熟的經驗。 2 太陽能2.1太陽能的含義和優勢2.1.1太陽能的含義我們人類需要的能源大部分都直接或間接地來自太陽。太陽能也被稱為“太陽輻射”，主要是指太陽以能量的形式向太空發射的電磁輻射。太陽會在高溫核聚變反應時釋放出大量的輻射，其中只有二十億分之一的能量到達地球，但卻給地球提供了大量的光和熱。此外我們熟悉的風能，水能也都由太陽能轉換得到。2.1.2太陽能的優勢太陽能是一種天然潔凈的能源。太陽能是清潔能源，在開發利用中過程，不會對生態環境產生危害，不可能輸出污水，殘渣廢氣等污染物。而且太陽能無害無毒，開發利用太陽能不會對人對物造成傷害，在倡導低碳生活的今天，這幾點是極其寶貴的。太陽能能是現今世界上可以開發的最大能源。在已經探明的情況下，全球可以開采的煤炭資源總量是16000億噸，這些煤炭預計還可以開采200年。截止2013年,煤炭在中國的能源結構中占主導地位，占比接近70%。此外全球可采開采的化石能源總量也就只相當于34000億噸原煤！但是太陽能資源十分巨大，每年由于太陽輻射地球表面而創造的能量就相當于1300000億噸原煤！太陽能是相當普遍的，利用方便。無論在平地、高原、海洋，無論亞洲、非洲、歐洲，乃至南北兩極，太陽能無處不在！太陽能可以直接開發利用，不要擔心運輸和開采費用。在偏遠農村、孤島和山地高原中，能源利用最大問題就是運輸問題,如石油，天然氣煤炭都需要大型工程運輸。相比較而言，太陽能顯然具有明顯優勢太陽能還具有最重要的長久性。太陽能幾乎是用之不竭的，我們所生活的地球的生命大概還有幾十億年，而根據太陽產生的核能速率推測，太陽能還能存在上百億年。從這個意義上講，可以說太陽能是肯定用不完的。所以，大力發展太陽能是實現可持續發展的必然選擇。2.2太陽能的主要利用方式 太陽能的主要利用方式一般分為：光熱利用，光電利用還有光生物利用。光熱利用：它是把太陽輻射熱能收集起來，物質再相互作用轉化為熱能。現在市場上有以下幾種太陽能收集器：平板型集熱器，聚焦集熱器和真空管集熱器。 目前我們所熟知的太陽能熱水器、太陽房、太陽能空調、太陽能海水淡化等都是利用這個原理。光電利用：目前太陽能研究的最主要方向就是太陽能發電。太陽能發電一般有兩種方法，第一種是光-熱-電轉換。一般是先把光能轉化為熱能，再把熱能轉化為電能。這個方案成本較高，效率較低；還有一種是光-電轉換。基本原理是利用光伏特效應將太陽輻射能直接轉換為電能。目前使用的光電太陽能產品有光伏路燈、光伏電站、航天器供能設備等。光生物利用：即光合作用，利用植物的光合作用而實現將太陽能轉換成為生物能的過程。目前主要應用于大棚蔬菜、油料作物和巨型海藻。2.3太陽能在空調制冷領域的應用如圖1所示，這是太陽能在暖通制冷中的技術應用路線。分析圖1可知，太陽能在暖通制冷領域中應用的技術環節主要為2個方面：其一，直接利用太陽能，通過設備吸收的太陽能直接轉化為熱能，并將此熱能用于暖通制冷，這個環節并不需要中間轉化為其他形式能量；其二，先將太陽能置換為電能，隨后依靠生成的電去驅動其他裝置進行制冷或供熱，該部分多應用于太陽能的儲備。利用太陽能制冷或者制熱過程中，可以根據不同的需要調節溫度區域，以適應用戶的需求。太陽能收集和轉換多是通過集熱裝置實現，現階段市場使用較多的集熱裝置其種類有3種，其分別為聚焦式、真空管以及平板式；3種類型集熱器按照集熱功能而言是逐漸降低的，所能集熱的溫度也是依次減小的。通過太陽能集熱器收集轉化的熱能，經過相應的調節轉化之后能夠用于供暖，也能經過多種制冷效用之后用于制冷。這種就是太陽能熱驅動空調的優勢所在，其不僅能夠有效地利用太陽能進行制冷與供暖，還能夠與現階段使用較多的采暖和太陽能熱水系統相互補充。二者有效結合可以在利用太陽能過程中降低對季節性太陽能不足帶來的影響，均衡匹配太陽能資源，實現對太陽能的充分利用。在建筑結構中安裝太陽能集熱器，整個建筑就能夠按照用戶需求來調節溫度，并能夠享受全年的熱水供應，其功能和作用是十分有利的。通過規模化使用太陽能，也能夠降低日常冷暖成本。圖1太陽能在空調制冷領域的應用示意圖3 幾種新型太陽能制冷技術3.1 太陽能吸收式制冷技術3.1.1太陽能吸收式制冷技術概述它的工作原理為運用制冷劑蒸發吸熱，再通過吸收劑吸收所產生的冷量，并將制冷蒸汽傳輸到工作地點。其實質為溶液濃度變化的吸熱過程，但這一過程中必須控制好反應室壓力。其系統工作路線布置如圖2，蒸發裝置中的蒸汽壓力較低，進入吸收裝置之后會與其中的吸收劑反應，混合成濃度較高的液體混合物；而整個過程中產生的熱量則由冷卻水進行吸收。其后，再由泵將濃溶液抽送到發生器之中，到達發生器的溶液受熱變為高壓蒸汽，進入到冷凝器之中形成稀溶液，再減壓流回吸收器；同時集熱板需要將收集的太陽能傳送到發生器中。從能量角度分析，整個裝置主要是通過吸收器和發生器將熱能轉化為需要的冷量。因其工作原理主要運用液體濃度的變化，系統的特點與制冷液特性有很大的關系。這種制冷技術的關鍵在于選取適當的制冷液，常用的制冷劑材料有4種，即水、乙醇、氟里昂以及氨。圖2太陽能吸收式制冷系統示意圖3.1.2 太陽能吸收式制冷技術研究分析較其他種類制冷技術而言，吸收式制冷技術是最古老的，其最早形成于上個世紀三十年代，但由于此項技術應用成本過高、工作效率低下，因此在實際應用中受到限制。以后很長一段時間內，吸收式制冷技術作用都被忽視，雖然期間學者對于此項技術有所研究，但研究成果并不顯著。直到1992年，由于當時的能源危機，一些發達國家開始將關注重點放在此項技術之上，并隨著先進科技的運用與原有技術的改善，吸收式制冷技術得到了長足的發展，在實際應用中也較為廣泛。這種技術的熱能來源主要為太陽能，因此，吸收式制冷技術的反應溫度是比較低的，雖然運用集熱器等裝置來提升發生溫度，但這提升額度是十分有限的。吸收式制冷技術在工作循環之中運用的是單效方式，此模式下設有單級與雙級2類方式。到現在為止，太陽能制冷機類型有很多，應用較多的為熱水型單級吸收式溴化鋰。這種類型制冷機在獲得足夠的太陽能，并形成較高的發生溫度，且系統冷卻水達到工作要求的情況下，能夠發揮較好的制冷效果。但如其中由一項環節受到影響，其工作效率必將大大折扣。因此，為確保此類制冷機的工作效率，實際運用中需要采取特殊裝置提升發生溫度，這就在較大程度上增加了此類制冷機的生產成本，降低了其普及性。除此之外，此類制冷機還存在一問題缺陷即機器能夠利用的溫差較小，僅僅為6到8攝氏度。為克服這一弊端，以WBMa為代表的諸多學者對這一領域進行了深入的研究，在原有單級吸收式制冷機基礎上，提出了雙級溴化鋰一水吸收式制冷機；其改善了原有單級制冷機存在的不足，具體優勢可概括為2個方面：首先，兩級吸收式制冷機并不需要太高的熱源溫度，在一個較低的溫度區間（75-85）就可正常工作，當控制好冷凝水溫度時，該制冷機就能保證很高的工作效率；其次，該制冷機對于熱源可利用溫差要求并不大，具有較寬廣的溫度適應能力，能夠保證制冷機在溫度波動較大的情況下正常工作。3.2 太陽能吸附式制冷技術3.2.1太陽能吸附式制冷技術概述如圖3所示，太陽能吸附式制冷系統主要由太陽能吸附集熱器、冷凝器、蒸發儲液器、風機盤管、冷媒水泵等部分組成。太陽能吸附式制冷技術的原理包括吸附和脫附兩個過程。脫附過程。 吸附床內充滿了吸附劑，吸附有制冷劑，冷凝器與冷卻系統相連，一般冷卻介質為水。工作時，太陽能集熱器對吸附床加熱，制冷劑獲得能量克服吸附劑的吸引力從吸附劑表面脫附，進入右邊管道，系統壓力增加。當壓力與冷凝器中對應溫度下的飽和壓力相等時，制冷劑開始液化冷凝，最終制冷劑凝結在蒸發器中，脫附過程結束。在這個過程中，太陽能集熱器供能，冷凝器放熱。吸附過程。 冷卻系統對吸附床進行冷卻，溫度下降，吸附劑開始吸附制冷劑，管道內壓力降低。蒸發器中的制冷劑因壓力瞬間降低而蒸發吸熱，達到制冷效果，制冷劑達到吸附床，吸附過程結束。在此過程中，蒸發器吸收冷媒水的熱量，吸附床放熱。對于太陽能吸附集熱器，既可采用平板型集熱器，也可采用真空管集熱器。通過對太陽能吸附集熱器內進行埋管的設計，可利用輔助能源加熱吸附床，以使制冷系統在合理的工況下工作；另外，若在太陽能吸附集熱器的埋管內通冷卻水，回收吸附床的顯熱和吸附熱，以此改善吸附效果，還可為家庭或用戶提供生活用熱水。當然，由于吸附床內一般為真空系統或壓力系統(這要根據吸附劑一制冷劑的材料而定)，因而要求有良好的密封性。蒸發儲液器除了要求滿足一般蒸發器的蒸發功能以外，還要求具有一定的儲液功能，這可以通過采用常規的管殼蒸發器并采取增加殼容積的方法來達到此目的。圖3太陽能吸附式制冷系統示意圖3.2.2太陽能吸附式制冷技術研究分析伴隨人們對太陽能吸附制冷技術日益深化的探究，該技術已具備了一定的實際應用價值，并以自身獨有的節能特色，擁有了不可估量的市場應用潛力。以上海交大為例，其低溫制冷研究所經過研究推出了一種全新的空調系統，該系統以太陽能吸附制冷為原理，借助通風管運用太陽能實現對自然風的增強而達到制冷效果。這使得其不僅能夠借助吸附集熱裝置與通風管大幅削減建筑物室內的熱負荷，還能夠借助吸附制冷伴隨生成大量熱能的原理，對夜晚通風效果進行增強。因此，將該工藝運用到家庭制冷空調中是極為可行的。這是由于伴隨我國現代經濟的不斷發展，中央空調制冷將成為眾多家庭未來消費的新領域，而家用中央空調在國內市場尚處于初級階段，其具備極為廣泛的適用性，除了一般家庭住宅樓之外，還能夠被應用到寫字樓、商用公寓等諸多地方。在過去，辦公樓的制冷系統多采用集中空調或多臺分體式空調，這兩種方法在使用中均有著一定的局限性，不是最佳的選擇。除此之外，太陽能吸附制冷還可應用于列車冷藏運輸、汽車內部制冷、住宅樓冷熱并供系統等諸多領域。譬如，太陽能吸附制冷同冰蓄冷進行有機結合后充當冷源；太陽能吸附制冷同舊有的空氣壓縮制冷劑吸收制冷進行有機結合充當冷源，等同于冰蓄冷中的局部蓄冷，區別在于具體的制冷量需根據實際使用狀況進行確定；舊有傳統制冷同太陽能冷水制備進行結合充當冷源。3.3 太陽能噴射式制冷技術3.3.1太陽能噴射式制冷技術概述該制冷技術其運行原理如下圖4。制冷劑經由集熱裝置的加壓后生成飽和的蒸汽，并將其送入噴射裝置，使其被以極高的速度噴出。這一過程中會在噴射位置構成一個真空范圍，從而把蒸發裝置內的低壓蒸汽吸收進噴射裝置，而被噴出的氣體則進入冷凝裝置，放熱冷凝成液體。隨后液體狀的制冷劑分成兩部分，一部分經由節流裝置重新回到蒸發裝置中重復上述過程，構成完整的制冷循環。而另一部分則經由循環泵加壓后進入集熱裝置，再次進行加熱增壓的循環，該循環就是整個系統的動力循環。圖4太陽能噴射式制冷系統示意圖3.3.2太陽能噴射式制冷技術研究分析該系統原理簡單而言是運用太陽能生產具備高壓的蒸汽實現噴射制冷。整個制冷系統擁有工藝簡潔等諸多優勢，但不足之處在于其制冷系數相對較低，有鑒于此著名學者等人經過研究后，針對其不足之處提出了壓縮噴射混合循環與增壓噴射循環兩種不同的低能耗解決方法，實現了對噴射制冷工藝其系數偏低這一不足的有效改良。經由等人的研發，該工藝具備了更好的實用價值。而將其同其他制冷工藝進行進一步的有機結合后，可在不提升系統結構難度的前提下實現對系統工藝的進一步完善與能耗的進一步降低。譬如一種新型的復合式太陽能吸收-噴射制冷系統，其通過對噴射制冷工藝與吸附制冷工藝的有機結合，有效保存吸附制冷系統結構簡潔這一特性的同時很好的改善了噴射制冷效率偏低的不足。與此同時，其通過增設氣液噴射裝置，破除了傳統吸收循環粗壯你的局限性，使得吸收器與發生器濃度變為可控的變量，從而實現了對吸收循環運行效率的大幅提升。4 太陽能空調制冷技術優勢與應用前景4.1太陽能空調制冷技術優勢分析傳統的空調制冷系統多以電能作為驅動力，通過對空氣的壓縮制冷達成室內外熱量的轉移。這一工藝通常能耗均相對偏大，這在當今全球能源日益枯竭的背景下，逐漸開始受到人們的摒棄。而太陽能空調則是對這一不足的有效彌補，其以清潔的太陽能作為主要動力，系統運行時不僅基本不產生任何運行費用，且不存在運動部件，既不會產生噪音亦具有長久的使用周期。特別是對于氣候炎熱、輻射強烈的高溫地區等對于空調有著強烈的需求的地方，太陽能空調的功效則越強，這可以說是一種人與自然和諧共處的典范。通過對太陽能空調系統的使用，在構造舒適居住環境的同時，還可大幅減小大氣環境溫度，實現對城市熱島效應的有效消除。除此之外，該工藝在大量節約能源消耗的同時還不會生產對大氣具有破壞效果的物質，是真正意義上的綠色空調，擁有者不可估量的市場前景。4.2太陽能空調制冷技術應用前景分析縱觀我國當前的空調市場不難發現，其正處于發展的上升期。特別是伴隨著近年來國家經濟的日益發展，人們收入提升的同時對居住質量的要求也越來越高，空調已不可避免的成為居家必備電器之一，而目前限制空調進一步推廣普及的原因就是價格與能耗問題。而太陽能空調則是有效改善上述問題的有效手段，特別是隨著全球能源的日益枯竭與環境問題的日益加重，綠色環保且節能的空調系統成為人們共同的期盼。這正給太陽能空調技術的發展和使用提供了不可多得的契機，使其具備了難以估量的市場潛力。太陽能空調以清潔的的太陽能為驅動力，是真正意義上的綠色空調。但不可否認的是，現有的太陽能空調系統或多或少均存在一定的缺陷，其可歸納為兩點：一是太陽能利用效率仍相對較低且初期成本較高，對于住宅樓而言，只有在設計時加以考量并留有專門的空間才可安設集熱裝置，在已建成大樓上難以普及應用。二是雖說現有的太陽能制冷系統形式多種多樣，但所有的系統或多或少存在一定不足，譬如系統效率較低、系統結構復雜，維修困難等，這均是其未來發展中有待解決的重點和難點。但是可以堅信的是，隨著相關工藝技術的不斷完善，太陽能空調必將獲得全面的推廣與普及。5太陽能空調制冷技術發展趨勢51產業化 隨著示范性太陽能空調的研發與試用，充分證明了該技術在使用上是切實可行的，而其良好的經濟效益亦充分表明太陽能空調擁有難以估量的市場應用前景，推動其產業化、規模化發展勢在必行。但不可否認的是，要想真正實現太陽能空調的產業化建設尚有諸多工作需一一進行。不僅需要研發配套的電腦設計程序與管理程序，還需制定統一的市場行業標準與零部件標準，只有具備了這些基礎條件方能從根本上推動其在產業化建設的進步。52 研發新的技術現有的太陽能空調，其所采用的制冷工藝多為溴化鋰吸收制冷，受限于制作工藝與生產成本，此類空調系統通常多體積巨大，這使得其僅適用于大型的集中制冷供熱，而無法滿足單個家庭的小型制冷需求。有鑒于此，積極推動技術創新，研發小型太陽能空調系統勢在必行。53 建筑物的熱-電-冷聯供系統 建筑物耗能一直是能源消耗絕對主力之一。而在建筑能耗中，制冷供熱往往占據其能耗總量的五成左右。因此，推動太陽能空調系統的應用，可有效實現對能源的大幅節約。長期以來，歐美發達國家均將熱-電-冷聯供的太陽能系統在建筑物上的應用作為研究重點進行不斷的研究，這也將是太陽能利用的重點發展方向之一。結 論太陽能制冷在空調系統上的應用不僅前景廣闊且是社會發展的必然趨勢，但受限于制造成本的高昂，其進一步的全面應用仍有待增強。與此同時，相關專業技術人員的匱乏亦是制約