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1、1,太阳能热利用,第五章 太阳能制冷,2,5.1 概述,太阳能制冷优势：节能；环保；无噪音；,1980年9月（左）和2010年9月南极臭氧层空洞对比示意图,3,蒸汽压缩式制冷循环,4,5.2 太阳能制冷方式,太阳能光热转换太阳能光电转换,5,太阳能制冷-光热转换,太阳能光热转换制冷，首先将太阳能转换成热能，再利用热能作为外界补偿来实现制冷目的。光热转换实现制冷主要研究方向：太阳能吸收式制冷太阳能吸附式制冷太阳能除湿制冷太阳能蒸汽压缩式制冷太阳能蒸汽喷射式制冷,6,太阳能制冷-光电转换,太阳能光电转换制冷，利用光伏转换装置将太阳能转化成电能，再用驱动半导体制冷系统或常规压缩式制冷系统实现制冷的方
2、法。光电转换实现制冷主要研究方向：光电半导体制冷：光电光电压缩式制冷：光热电,7,5.3 太阳能吸收式制冷系统,热媒水,水蒸气,冷却水,水蒸气,液态制冷剂,降压降温,液态制冷剂,吸收循环,制冷循环,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,制冷剂吸收剂浓溶液,制冷剂吸收剂稀溶液,相当于压缩机的作用,8,制冷剂-吸收剂工质对,在吸收循环中，LiBr-H2O溶液为两种沸点不同的物质组成的二元混合物，其中沸点低的物质为制冷剂，沸点高的物质为吸收剂，因此称为制冷剂-吸收剂工质对。常用的制冷剂-吸收剂工质对：水-溴化锂（溴化锂沸点1265）氨-水（氨沸点-33.3）,9,吸收式制冷工质的选
3、择原则,吸收剂的挥发性要远低于制冷剂；制冷剂和吸收剂的亲和力要很小；制冷剂和吸收剂无毒、无腐蚀性；制冷剂蒸发潜热大，传热性能好；制冷剂和吸收剂的黏性系数小,10,太阳能集热器效率：集热器进口流体温度越高，集热器效率越低,最佳匹配太阳能集热温度的选定,理想吸收式制冷循环：提高外热源温度可增大系统的制冷系数,11,太阳能制冷系统的综合效率（太阳能制冷系数）COPZ=COP 对太阳能制冷系数而言，存在一个最优供热温度,最佳点,COP(T出口=11，T入口=32),COPZ,最佳匹配太阳能集热温度选定,12,太阳能吸收式制冷的应用实例-日本矢崎1号太阳能采暖、制冷及供热水系统,工作原理：夏季制冷机发生
4、器的热源由太阳能集热器提供的热水提供，当蓄热水箱温度低于75时，由辅助热源供热；冬季蓄热水槽中的热水通过风机盘管用于房间供暖。当供热水温低于50时，由辅助热源供热。,13,5.3 太阳能吸附式制冷系统,工作原理：热解吸+冷却吸附工作介质：吸附剂和吸附质形成的混合物（吸附工质对）,太阳能吸附式制冷系统图,优缺点：循环周期长、机组大、价格昂贵,气体制冷剂,液体制冷剂,气体制冷剂,白天解附晚上吸附,14,吸附工质对,活性炭-甲醇氯化钙-氨硅胶-水分子筛-水太平洋西北国家实验室的研究人员开发出新型多孔材料，可以捕捉3至4倍多的水,（Pacific Northwest National Laborato
5、ry）,(porous material),使吸附制冷机缩小75%、价格降低一半、吸附解吸加快100倍,15,5.4 光电半导体制冷,塞贝克效应帕尔贴效应,P型半导体（Bi2Te3-Sb2Te3）和N型半导体(Bi2Te3-Bi2Se3)的热电势差最大，应用中能够在冷接点处表现出明显制冷效果,16,太阳能半导体制冷系统,工作过程：太阳能光电转换器输出直流电，一部分直接供给半导体制冷装置，另一部分进入储能设备储存，以供阴天使用,太阳能电池列阵,蓄电池,被冷却物体,数控匹配器,半导体制冷装置,使系统的能量输出始终处于最佳匹配状态,17,USB冰箱,结构：将P型半导体，N型半导体，以及铜板，铜导线连
6、成一个回路，铜板和导线只起导电作用，回路由 12V直流电供电，接通电流后，一个接点变冷（冰箱内部），另一个接头散热（冰箱后面散热器）。,特点：5分钟冰箱的温度可以降到8.5度，双重功效，可冷可热；体积，19.499cm；重量，362g,18,厢式货车制冷可用太阳能空调,“i-Cool”空调，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。薄膜电池（三菱化学公司）安装在集装箱顶部两翼，紧贴集装箱顶；卡车行驶时，平均每年大约节省1%的燃料,19,5.5 太阳能制冷应用前景,传统制冷设备如冰箱和空调的使用需要消耗大量常规能源，间接对环境造成的污染越来越严重。从现阶段的能源供应情
7、况和环境保护需求来看，开发使用清洁能源将是大势所趋。随着太阳能冰箱系统设计所需的新材料、新技术的发展，在政府节能环保和家电下乡政策的支持下，太阳能在制冷设备的研究应用一定会取得很大的发展。当前以消费大量电力驱动传统制冷设备的技术已日趋完善，单纯从高效、节能、省电方面对制冷设备进行技术革新已很难有大的突破，但太阳能制冷设备还有较大的发展空间，将是未来的一个发展方向。（高效太阳能集热器技术；高效太阳能蓄能技术；太阳能制冷技术）,20,太阳能空调,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制冷,市场的推广尚存在较大阻碍？,21,屋顶上的太阳能空调集热器,22,与建筑一体设计的超大型太阳能空调集热器,23,Thanks!,
