太陽能吸附式制冷和供熱循環模型

張 萍

（1蘭州理工大學石油化工學院甘肅蘭州 730050 2甘肅建筑職業技術學院甘肅蘭州 730050）

太陽能吸附式制冷和供熱循環模型

張 萍

（1蘭州理工大學石油化工學院甘肅蘭州 730050 2甘肅建筑職業技術學院甘肅蘭州 730050）

本模型利用太陽能吸附式制冷與熱泵技術的原理和特點，利用太陽能能集熱器收集的熱量進行夏季制冷，同時向用戶提供生活用熱水；冬季采用電能附加太陽能的采暖方式實現空調系統，實現節能環太陽能供熱與制冷的環保聯合運行目標。

太陽能；吸附制冷；吸附供熱；熱水供應

0 前言

節能和環保已成為當今制冷空調技術領域公認的兩大研究主題，在太陽能利用中，太陽能制冷空調技術是一個極具研究發展前景的研究領域，同時也是當前制冷技術利于研究的熱點之一。當今建筑制冷與供熱消耗了大量的能量，本文將采用太陽能制冷和熱泵技術達到節能環保的效果。

1 模型工作原理

本模型由三大模塊組成：太陽能集熱器、吸附式制冷劑的循環系統、末端裝置。

1.1 太陽能集熱器

1.2 太陽能吸附式制冷原理[2～5]

1.2.1 太陽能吸附制冷原理

太陽能吸附式制冷系統的循環原理如圖1，將閥門3、4關閉，打開閥門1、2、5，實現制冷循環給用戶提供冷量，向用戶提供生活用熱水將閥門：由它主要由發生器(吸附床)、冷凝器、蒸發器、太陽能集熱器、閥門等部分組成。本系統在夏季運行時，白天太陽輻射充足時，集熱器吸收太陽輻射后水的溫度升高，高溫水通入吸附床使制冷劑從吸附劑中解吸吸附床內壓力升高。解吸出來的制冷劑進入冷凝器，經冷卻介質冷卻后凝結為液態，節流后進入蒸發器。

圖1 太陽能吸附式制冷和供熱循環原理圖

這樣太陽能轉化為代表制冷能力的吸附勢儲存起來實現化學吸附潛熱的儲存。夜間或太陽輻射不足時，環境溫度降低，太陽能吸附集熱器送入吸附床的水的溫度下降，蒸發器中的制冷劑開始被吸附劑開始吸附，該制冷系統開始產生制冷效果。本模型中所選的吸附工質對為：活性炭-甲醇。由于甲醇有毒，加注時要防漏。

1.2.2 向用戶提供生活用熱水

在制冷循環過程中，冷凝器內高溫高壓的氣態制冷劑通過冷凝器內安裝的金屬盤管，將熱量傳給盤管內的冷卻水，加熱的冷卻水通過水泵打入熱水貯水箱供用戶使用，同時給盤管內補入冷水，從而完成水冷的作用[5]。

1.3 太陽能吸附式供熱原理

太陽能吸附式制冷系統的循環原理如圖1所示，在冬季將閥門1、2、5關閉，打開閥門3、4，太陽能集熱器收集的熱量通入蒸發器提高了制冷劑的蒸發溫度，當電加熱器停止加熱一段時間后吸附床的溫度下降，蒸發器中的制冷劑開始被吸附劑吸附，該制冷系統開始產生吸熱效果。接通電加熱器使吸附床的溫度升高，制冷劑從吸附劑中解吸吸附床內壓力升高。解吸出來的制冷劑進入冷凝器，通過冷凝器向用戶供熱。經冷卻介質冷卻后凝結為液態，節流后進入蒸發器。由熱泵理論知，該系統中以供熱的設備冷凝器提供的熱量應該等于蒸發器吸收的熱量加以吸附床消耗的電能。即滿足下式：

式中：Q——冷凝器供給用戶的熱量；

Q1——吸附床消耗的電能；

Q2——蒸發器吸收的熱量。

由式子可以看出，在用戶所需的熱量一定的情況下即供給用戶的熱量Q一定時，蒸發器吸收的熱量Q2越大，吸附床消耗的點能Q1越少。冬季太陽能集熱器收集的熱能雖然不滿足直接提供用戶采暖的熱量，但它可以提高蒸發器吸收的熱量Q2，從而實現節約電能的目的。

1.4 太陽能吸附式制冷與供熱循環

本系統將以上制冷系統和供熱系統組合在一起，通過開關不同的閥門來實現夏家用太陽能制冷，同時向用戶提供生活用熱水，冬季用電能附加太陽能供熱的目的。

2 總結

太陽能的這些優點，使得太陽能吸附式制冷空調裝置引起了人們的廣泛關注，同時熱泵技術的引入使得本模型利用吸附式制冷系統實現了夏季利用太陽能制冷，同時向用戶提供生活用熱水；冬季利用電能附加太陽能集熱器收集的熱量采暖，達到了節能環保的目標。在實際工程中由于吸附式制冷系統具有間歇性，所以為了保證系統的連續性工作，至少需要兩臺機組聯合運行。

[1]譚盈科，馮毅，崔乃瑛。吸附式太[1]李軍，朱冬生，張立志等。固體吸附式制冷在太陽能利用中的研究與展望 [J]。制冷與空調，2004，4(3)：5—8.

[2]陽能冰箱的研究[J]。太陽能學報，1992，13(3)：255—258.

[3]白寧，李戩洪，馬偉斌。太陽能制冷系統的研究[J]。能源工程，2004，24(4)：25-29.

[4]李明，王如竹，許煜雄等。高性能固體吸附式制冷與供熱聯合循環研究。工程熱物理學報，2000 ，21（3），277～280.

[5]李明。太陽能固體吸附式制冰裝置關鍵技術研究[會議論文]-2005.