太陽能空調與高效供熱裝置及其應用

文/上海交通大學教授 王如竹

太陽能空調與高效供熱裝置及其應用

文/上海交通大學教授 王如竹

我國是太陽能熱利用大國，太陽能集熱器在民用建筑中的生活熱水及采暖中獲得了廣泛應用，安裝保有量超過1.2億m2，占世界80%以上。但在解決太陽輻射間歇性和季節匹配性兩方面一直沒有突破，制約了太陽能綜合應用水平的提高。太陽能空調能夠利用集熱器進行制冷，可解決熱量過剩問題，還可緩解夏季建筑空調負荷，是提高太陽能綜合利用水平的關鍵技術。

太陽能空調與高效供熱裝置及其應用項目經多年攻關，突破了太陽能空調和供熱裝置技術瓶頸，并在2010年度國家科學技術獎勵大會上獲得國家技術發明二等獎。

本項目的發明創新點如下：

1.突破了太陽能空調技術的瓶頸，發明了太陽能硅膠－水吸附制冷機和太陽能兩級轉輪式除濕空調，解決了利用集熱器產生60℃～90℃熱能實現穩定制冷空調過程的難題。針對太陽能熱水系統夏季運行，獨創了太陽能硅膠－水吸附式冷水機組，采用分離熱管和毛細升膜蒸發原理以及回熱回質循環方法，利用普通集熱器所產生的60℃以上熱水即可驅動空調制冷，實現了太陽能空調在夏季可以8小時以上連續供冷，技術指標居國際領先水平。針對太陽能空氣集熱器，發明了太陽能兩級轉輪式除濕空調，采用基于硅膠和鹵素鹽耦合吸濕機理的復合吸附劑，利用等溫除濕和中間冷卻原理提高除濕循環的熱力學完善度，實現利用60℃～90℃熱空氣驅動空調除濕，熱力COP達到1.0以上，能夠把40%以上太陽輻射轉變為空調能力輸出。

2.發明了太陽能/空氣源熱泵裝置。針對常規太陽能供熱系統受太陽輻射低密度、間斷性等因素影響大的難題，利用太陽能集熱和熱泵循環，有效吸收太陽輻射熱以及環境中的熱量，實現供熱系統高效穩定工作。該技術已實現產業化，產品性能指標優于國內外同類產品，推動了行業的形成與發展。

3.集成創新了太陽能采暖、空調、自然通風與熱水供應復合能量利用技術并獲得規模應用。提出了太陽能結合建筑全年綜合高效利用的新方法。夏季利用集熱器產生60℃以上熱水驅動太陽能空調，冬季利用太陽能采暖供熱，過渡季節利用集熱循環產生熱壓效應強化室內自然通風，同時太陽能產生的熱水可滿足建筑全年生活熱水供應，國際上首次實現了太陽能全年高效利用，使建筑太陽能系統保證率達到60%以上。

本項目獲發明專利授權17項，實用新型專利授權17項；制定2項太陽能標準；出版了專著《太陽能制冷》，發表論文63篇，SCI收錄20篇。建筑結合太陽能供熱、太陽能/空氣源熱泵技術形成產業，太陽能空調在江蘇雙良集團批量生產，太陽能除濕空調獲得工程應用，項目成果入選Wisions國際可再生能源推廣應用范例。發明成果在生態建筑、低溫儲糧、世博場館以及皇明太陽能集團等多種場合應用，取得重大社會和經濟效益。

硅膠－水吸附式太陽能空調機組

太陽能兩級轉輪式除濕空調機組

熱泵熱水器生產線

責編/王圣媛