太阳能制冷技术的发展及应用

编号20151111309本科生毕业设计太阳能制冷技术的发展及应用Developmentandapplicationofsolarrefrigerationtechnology学生姓名洪海洋专业光信息科学与技术学号1111039指导教师张强分院光信息科学与技术2015年6月摘要随着我们的环境污染越来越严重，地球能源的日渐匮乏，太阳能作为一种无污染无公害、取之不尽、用之不竭的能源势必会成为以后发展的主流。就现在而言，太阳能热水器已经日渐普及，科学家们更是研究出了太阳能制冷技术，这对我国以及全世界都是一项很重要的研究。随着人们生活水平的提高，冰箱、空调等电器产品已经普遍到每个家庭，但高额的电费也是一笔不小的开支。太阳能制冷技术不仅不消耗电能而且环保，必定能为人类更高的发展取得不小的进展。关键词：太阳能集热器制冷效率环保AbstractAsourenvironmentpollutionismoreandmoreserious,theearth'senergyincreasinglyscarce,andsolarenergyasapollution-freeenvironment,inexhaustible,inexhaustibleenergywillbecomethemainstreamofdevelopmentinthefuture.Fornow,thesolarwaterheaterhasbeengainingpopularity,scientistsarestudyingthesolarrefrigerationtechnology,whichtoourcountryandtheworldisaveryimportantstudy.Aspeoplelivingstandardrise,refrigerator,airconditioningandotherelectricalapplianceshavecommontoeveryfamily,butthehighelectricitybillsisabigexpense.Solarrefrigerationtechnologynotonlyconsumeenergyandenvironmentalprotection,havealotofprogresswasmadeinthedevelopmentofhumanhigher.Keywords:SolarenergyHeatcollectorRefrigerationefficiencyEnvironmentalprotectioI目录引言...................................................................................................................1一.太阳能制冷技术的发展...................................................................................21.1发展历史............................................................................................21.2发展现状............................................................................................2二．太阳能制冷的基本原理.................................................................................42.1太阳能光电转换，以电制冷............................................................42.2太阳能吸收式制冷............................................................................52.3太阳能吸附式制冷.........................................................................62.4太阳能喷射式制冷.........................................................................7三.太阳能制冷技术的分析与应用.......................................................................93.1太阳能制冷的效率............................................................................93.2太阳能集热器..................................................................................103.3太阳能制冷技术的应用..................................................................13四.太阳能制冷技术的发展与未来.....................................................................154.1太阳能制冷技术存在的问题..........................................................154.2太阳能制冷技术未来的展望..........................................................16五.结束语...........................................................................................................19致谢.................................................................................................................20参考文献：...........................................................................................................211引言20世纪70年代以来，受石油危机的影响，许多国家加强了对可再生能源的支持。太阳能科技突飞猛进，取得了一批较为重要的成果。太阳能制冷是太阳能利用的一个重要方面。太阳能是一种取之不尽、用之不竭的清洁、可再生的绿色能源。近年来一直是科学家们研究的热点。在绿色清洁能源使用中，利用太阳能制冷也是个很好的发展方向。一方面可以避免流体制冷剂对环境的破坏，另一方面利用了环保节能，节省了不可再生能源。太阳能制冷具有以下几个优点。首先是节能，据统计，国际上用于民用空调所耗电能约占民用总耗电的50%.而太阳能取之不尽，用之不竭。制冷研究者已在太阳能制冷这已领域进行了大量的研究工作，提出了各种不同的制冷方法并取得了初步的进展，实验太阳能制冷有两条途径：一是太阳能光电转换，以电制冷；二是光热转换，以热制冷。由于光电转换的制冷方式的成本高，所以研究较多但实际推广应用少，而以热致冷由于它的廉价备受青睐.2一.太阳能制冷技术的发展1.1发展历史我国第一台溴化锂吸收式制冷机组，是上海第一冷冻厂在国内部分高效及研究所科研人员的支持下，于20世纪60年代研发的。近年来，随着我国科学技术的不断发展，吸收式制冷技术得到了日益完善。从20世纪80年代起，我国科学工作者开始对太阳能吸收式制冷技术进行探索，并取得了一定成绩。广东省江门市在1998年建成了以总采光面积约为500m2的平板集热器收集的太阳辐射能为驱动热源，制冷功率为100KW的我国第一座太阳能吸收式空调系统，该系统所采用的制冷机组为两级溴化锂吸收式制冷机，整个系统对驱动热源的温度要求较低，在60摄氏度以上即可保证运行，但该系统的制冷系数较低，约为0.4左右；北京太阳能研究所于“九五”计划期间在山东乳山建立了一套以采光面积约为540m2的真空管集热器所收集的太阳能辐射能为驱动热源，系统制冷功率为100KW，制冷系数可以达到0.5-0.7的太阳能单效溴化锂吸收式制冷空调系统，此系统设计了辅助热源，可以实现夏季供冷、冬季供暖及日常提供生活热水等多项服务，真正做到了一机多用，但该系统对驱动热源的温度要求较高，要在88摄氏度以上才能正常运转；香港大学的李中付等人通过建模对太阳能制冷系统进行了优化分析，提出了一种以储水箱的分层处理、分层加热为核心的新型太阳能驱动吸收式之制冷系统，通过实验，制冷系数接近0.6，由于此方法减少了集热器的面积，因此可以大大的节省投资费用；2002年。陈滢、朱玉群等人通过建模计算，提出了一种以单效循环和两级循环相结合的吸收式制冷系统模式，该系统对驱动热源的温度要求较低，且性能系数可以达到0.42-0.62，只是系统本身较为复杂；2002年，刘艳玲和王如竹等上海交大的科研人员提出了一种将燃气加热作为太阳能的辅助能源，制冷量为10KW，制冷系数较高的小型双效吸收式制冷系统，经过对比验证，该系统具有比同等制冷能力的系统费用低、经济型高等优点。1.2发展现状我国太阳能资源十分丰富，其中三分之二以上的地区利用太阳能的条件都相当好。随着经济的发展和人们生活水平的提高，空调的需求量越来越大。一般民用建筑物，如酒店、办公楼、医院等，空调耗能已占总耗能的50%以上，给能源、电力和环境造成了很大的压力。电力的发展伴随着废弃排放、温室效3应和酸雨等环境问题，而空调机的制冷剂还会对大气臭氧层造成破坏。因此不管是在国外还是国内，太阳能制冷空调一直是受到重视的研究方向。20多年以来，经过广大科技工作者的不懈努力，我国在这一领域还是进行了不少研究工作，探索过各种各样利用太阳能降温的途径，在技术上取得一定的进展，并且在推广应用方面取得了重要成果。目前，世界各国都在加紧进行太阳能制冷技术的研究，并主要集中在吸收式制冷范围。国际上对吸收式制冷的研究已经有比较成熟的技术。小型的燃油机组研制成功，但需要将水加热至90~120摄氏度才能运行。目前利用太阳能制冷的净COP值一般在0.5以下，总的来说仍然很低【1】。我国已经成为全世界公认的太阳能利用大国，截止2004年，仅太阳能热水器的生产量就有600万m2.研制小型并适用于太阳能应用的制冷机组特别适合我国国情。日本作为世界制冷空调技术领先国家，他们吃了在现有制冷设备的基础上提高效率外，对太阳能的开发应用尤为重视。近年来，已建成了一大批以太阳能节能技术为主导的节能型大楼。据报道，美国可罗拉多州太阳能研究所研制成功一种可取代空调装置的建筑材料，这种建材里面含有聚醇化合物，当室温超过设定温度，墙壁会自动吸热，达到制冷效应；反之，放热，达到取暖目的。其临街温度由建材中所含聚醇化合物的多少决定。用这种建材建造的房屋具有吸收太阳能、自动调节室温的作用【2】。4二．太阳能制冷的基本原理2.1太阳能光电转换，以电制冷光电转换主要方式有晶体硅太阳能光电转换技术和染料敏化纳米薄膜太阳能-光电转换技术。晶体硅太阳能光电转换技术包括单晶体硅太阳能光电转换技术和多晶体硅太阳能光电转换技术【3】。单晶硅太阳能是开发最早、发展最快的太阳能电池，目前单晶硅太阳能光电转换效率为15%左右，最大已接近20%.图（1）为单晶硅太阳能电池制备工艺流程多晶硅太阳能电池的主要优势是成本低。单其光电转化效