太阳能热利用-太阳能制冷.ppt

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1、太阳能热利用太阳能热利用第五章第五章 太阳能制冷太阳能制冷15.1 概述概述太阳能制冷优势：太阳能制冷优势：节能；节能；环保；环保；无噪音；无噪音；1980年年9月（左）和月（左）和2010年年9月南极臭氧层空洞对比示意图月南极臭氧层空洞对比示意图2蒸汽压缩式制冷循环蒸汽压缩式制冷循环35.2 5.2 太阳能制冷方式太阳能制冷方式太阳能光太阳能光热转换热转换太阳能光太阳能光电转换电转换4太阳能制冷太阳能制冷 -光热转换光热转换太太阳阳能能光光热热转转换换制制冷冷，首首先先将将太太阳阳能能转转换换成成热热能能，再利用热能作为外界补偿来实现制冷目的。再利用热能作为外界补偿来实现制冷目的。光热转换实

2、现制冷光热转换实现制冷主要研究方向主要研究方向：太阳能吸收式制冷太阳能吸收式制冷太阳能吸附式制冷太阳能吸附式制冷太阳能除湿制冷太阳能除湿制冷太阳能蒸汽压缩式制冷太阳能蒸汽压缩式制冷太阳能蒸汽喷射式制冷太阳能蒸汽喷射式制冷5太阳能制冷太阳能制冷 -光电转换光电转换太太阳阳能能光光电电转转换换制制冷冷，利利用用光光伏伏转转换换装装置置将将太太阳阳能能转转化化成成电电能能，再再用用驱驱动动半半导导体体制制冷冷系系统统或或常常规规压压缩缩式式制制冷冷系系统统实实现现制制冷冷的的方法。方法。光电转换实现制冷光电转换实现制冷主要研究方向主要研究方向：光电半导体制冷：光光电半导体制冷：光电电光电压缩式制冷：

3、光光电压缩式制冷：光热热电电65.3 太阳能吸收式制冷系统太阳能吸收式制冷系统热媒水热媒水水蒸气水蒸气冷却水冷却水水蒸气水蒸气液态制冷剂液态制冷剂降压降温降压降温液态制冷剂液态制冷剂吸收循环吸收循环制冷循环制冷循环工作原理工作原理：利用二元溶液的质量分数变化，完成制冷剂的循环：利用二元溶液的质量分数变化，完成制冷剂的循环制冷剂吸收剂浓溶液制冷剂吸收剂浓溶液制冷剂吸收剂稀溶液制冷剂吸收剂稀溶液相当于压缩相当于压缩机的作用机的作用7制冷剂制冷剂-吸收剂工质对吸收剂工质对在在吸吸收收循循环环中中，LiBr-H2O溶溶液液为为两两种种沸沸点点不不同同的的物物质质组组成成的的二二元元混混合合物物，其其中

4、中沸沸点点低低的的物物质质为为制制冷冷剂剂，沸沸点点高高的的物物质质为为吸吸收收剂剂，因此称为，因此称为制冷剂制冷剂-吸收剂工质对吸收剂工质对。常用的制冷剂常用的制冷剂-吸收剂工质对：吸收剂工质对：水水-溴化锂（溴化锂沸点溴化锂（溴化锂沸点1265）氨氨-水（氨沸点水（氨沸点-33.3 ）8吸收式制冷工质的选择原则吸收式制冷工质的选择原则吸收剂的吸收剂的挥发性挥发性要远低于制冷剂；要远低于制冷剂；制冷剂和吸收剂的制冷剂和吸收剂的亲和力亲和力要很小；要很小；制冷剂和吸收剂制冷剂和吸收剂无毒、无腐蚀性无毒、无腐蚀性；制冷剂制冷剂蒸发潜热蒸发潜热大，大，传热性能传热性能好；好；制冷剂和吸收剂的制冷剂

5、和吸收剂的黏性系数黏性系数小小9太阳能集热器效率：太阳能集热器效率：集热器进口流体温度集热器进口流体温度越高越高，集热器，集热器效率越低效率越低 最佳匹配太阳能集热温度的选定最佳匹配太阳能集热温度的选定理想吸收式制冷循环：理想吸收式制冷循环：提高外热源温度提高外热源温度可可增大增大系统的系统的制冷系数制冷系数环境温度环境温度恒定值恒定值10太阳能制冷系统的综合效率（太阳能制冷系统的综合效率（太阳能制冷系数太阳能制冷系数）COPZ=COP 对太阳能制冷系数而言，存在一个对太阳能制冷系数而言，存在一个最优供热温度最优供热温度最佳点最佳点COP(T出口出口=11，T入口入口=32)COPZ最佳匹配太

6、阳能集热温度选定最佳匹配太阳能集热温度选定11太阳能吸收式制冷的应用实例太阳能吸收式制冷的应用实例-日本矢崎日本矢崎1 1号太阳能采暖、制冷及供热水系统号太阳能采暖、制冷及供热水系统工作原理：工作原理：夏夏季季制制冷冷机机发发生生器器的的热热源源由由太太阳阳能能集集热热器器提提供供的的热热水水提提供供，当当蓄蓄 热热 水水 箱箱 温温 度度 低低 于于75时时，由由辅辅助助热热源源供热；供热；冬冬季季蓄蓄热热水水槽槽中中的的热热水水通通过过风风机机盘盘管管用用于于房房间间供供暖暖。当当供供热热水水温温低低于于50时时，由由辅辅助热源供热。助热源供热。125.3 太阳能吸附式制冷系统太阳能吸附式

7、制冷系统工作原理工作原理：热解吸：热解吸+冷却吸附冷却吸附工工作作介介质质：吸吸附附剂剂和和吸吸附附质质形形成成的的混混合合物物（吸吸附附工工质对质对）太阳能吸附式制冷系统图太阳能吸附式制冷系统图优缺点优缺点：循环周期长、机组大、价格昂贵：循环周期长、机组大、价格昂贵气体制冷剂气体制冷剂液体制冷剂液体制冷剂气体制冷剂气体制冷剂白天解附白天解附晚上吸附晚上吸附13吸附工质对吸附工质对活性炭活性炭-甲醇甲醇氯化钙氯化钙-氨氨硅胶硅胶-水水分子筛分子筛-水水太平洋西北国家实验室太平洋西北国家实验室的研究人员开发出新型的研究人员开发出新型多多孔材料，孔材料，可以捕捉可以捕捉3 3至至4 4倍多的水倍多

8、的水（Pacific Northwest National Laboratory）(porous material)使吸附制冷机缩小使吸附制冷机缩小75%、价格降低、价格降低一半、吸附解吸加快一半、吸附解吸加快100倍倍145.4 5.4 光电半导体制冷光电半导体制冷塞贝克效应塞贝克效应帕尔贴效应帕尔贴效应P型型半半导导体体（Bi2Te3-Sb2Te3）和和N型型半半导导体体(Bi2Te3-Bi2Se3)的的热热电电势势差差最最大大，应应用用中中能能够够在在冷冷接接点点处处表表现现出出明显制冷效果明显制冷效果15太阳能半导体制冷系统太阳能半导体制冷系统工工作作过过程程：太太阳阳能能光光电电转转

9、换换器器输输出出直直流流电电，一一部部分分直直接接供供给给半半导导体体制制冷冷装装置置，另另一一部部分分进进入入储储能能设备储存，以供阴天使用设备储存，以供阴天使用太阳能电池列阵太阳能电池列阵蓄电池蓄电池被冷却物体被冷却物体数控匹配器数控匹配器 半导体制冷装置半导体制冷装置使系统的能量输使系统的能量输出始终处于最佳出始终处于最佳匹配状态匹配状态16USB冰箱冰箱结构：结构：将将P P型半导体，型半导体，N N型半导体，以型半导体，以及铜板，铜导线连成一个回路，铜板及铜板，铜导线连成一个回路，铜板和导线只起导电作用，回路由和导线只起导电作用，回路由 12V12V直直流电供电，接通电流后，一个接点

10、变流电供电，接通电流后，一个接点变冷（冰箱内部），另一个接头散热冷（冰箱内部），另一个接头散热（冰箱后面散热器）。（冰箱后面散热器）。特特点点：5分分钟钟冰冰箱箱的的温温度度可可以以降降到到8.5度度，双双重重功功效效，可可冷冷可可热热；体体积积，19.499cm；重量，；重量，362g17厢式货车制冷可用太阳能空调厢式货车制冷可用太阳能空调“i-Cool”空调空调，在卡车行驶时，会向蓄电池充电；，在卡车行驶时，会向蓄电池充电；而在卡车的发动机熄火时，就使用电池供电。而在卡车的发动机熄火时，就使用电池供电。薄膜电池（三菱化学公司）薄膜电池（三菱化学公司）安装在集装箱顶部两翼，安装在集装箱顶部两

11、翼，紧贴集装箱顶；紧贴集装箱顶；卡车行驶时，平均每年大约节省卡车行驶时，平均每年大约节省1%的燃料的燃料185.5 5.5 太阳能制冷应用前景太阳能制冷应用前景传传统统制制冷冷设设备备如如冰冰箱箱和和空空调调的的使使用用需需要要消消耗耗大大量量常常规规能能源源，间间接接对对环环境境造造成成的的污污染染越越来来越越严严重重。从从现现阶阶段段的的能能源源供供应应情情况况和和环环境境保保护护需需求求来来看看，开开发发使使用用清清洁洁能能源源将将是是大大势势所所趋趋。随随着着太太阳阳能能冰冰箱箱系系统统设设计计所所需需的的新新材材料料、新新技技术术的的发发展展，在在政政府府节节能能环环保保和和家家电电

12、下下乡乡政政策策的的支支持持下下，太太阳阳能能在在制制冷冷设备的研究应用一定会取得很大的发展。设备的研究应用一定会取得很大的发展。当当前前以以消消费费大大量量电电力力驱驱动动传传统统制制冷冷设设备备的的技技术术已已日日趋趋完完善善，单单纯纯从从高高效效、节节能能、省省电电方方面面对对制制冷冷设设备备进进行行技技术术革革新新已已很很难难有有大大的的突突破破，但但太太阳阳能能制制冷冷设设备备还还有有较较大大的的发发展展空空间间，将将是是未未来来的的一一个个发发展展方方向向。（高高效效太太阳阳能能集集热热器器技技术术；高高效太阳能蓄能技术效太阳能蓄能技术；太阳能制冷技术太阳能制冷技术）19太阳能空调太阳能空调光伏电光伏电+压缩机的模式：先实现光电转换，再用电力驱动常规压缩机的模式：先实现光电转换，再用电力驱动常规压缩机制冷压缩机制冷市场的推广尚市场的推广尚存在较大阻碍存在较大阻碍？20屋顶上的太阳能空调集热器屋顶上的太阳能空调集热器21与建筑一体设计的超大型太阳能空调集热器与建筑一体设计的超大型太阳能空调集热器22Thanks!23