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摘 要：太阳能是可再生清洁能源，在各个领域中有着广泛的应用，太阳能制冷技术是一种新型的太阳能利用技术，利用太阳能制冷既节能又环保。目前太阳能制冷有很多种方式，通过比较分析了各种方式的优点、缺陷，阐述了太阳能制冷技术应用中存在的问题，探讨了经济、可靠的太阳能制冷方式，并对太阳能制冷技术的发展进行了展望。
关键词：太阳能 制冷技术 发展
中图分类号：TK51 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2011）012-050-03
1 引言
太阳能是一种可再生的清洁能源，长期以来一直备受关注。在太阳能热利用领域中，不仅有太阳能采暖和太阳能热水，还有太阳能制冷空调。也就是说，把太阳能转换成热能以后，人们不仅可以利用这部分热能提供采暖和热水，而且还可以利用这部分热能提供制冷空调。太阳能制冷空调是一个极具发展前景的领域,也是当前制冷技术研究中的热点。
由于空调系统所消耗的电能（发达国家的空调能耗占全年民用能耗的25%）给能源、电力和环境带来了很大的压力，因此，利用太阳能替代或部分替代常规能源驱动空调系统对环保和节能都具有十分重要的意义。
2 太阳能制冷技术概况
目前太阳能制冷有两大类，一种是以热能为驱动能源的，如吸收式、吸附式、喷射式制冷等；另外一种是以电能为驱动能源的，先把太阳能转化成电能，然后再利用电能来制冷，如光电式制冷，热电制冷等。
现在，世界各国都在进行太阳能制冷技术的研究，而且国际上对吸收式制冷已经有比较成熟的技术。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。
我国是太阳能利用大国，截至2004年，仅太阳能热水器的生产量就有600 万平方米。日本是世界制冷空调技术领先的国家，其现有设备的效率在不断提高，而且，现在已经建成了一大批以太阳能为主导的节能型大楼。而美国也建成了可以吸收太阳能、自动调节室温的房屋。
3 几种太阳能制冷技术的比较
3.1 吸收式制冷
太阳能吸收式制冷系统采用平板或热管型真空管集热器来收集太阳能作为制冷机的驱动，工质主要采用溴化锂，如图1所示。当太阳能不足时可采用燃油或燃煤锅炉进行辅助加热。
其工作原理是利用太阳能集热器采集热量加热水， 再用热水加热发生器中的溶液，产生冷凝蒸汽，制冷剂经过冷却、冷凝和节流降压在蒸发器中由液体汽化吸热实现制冷，之后制冷剂蒸汽被吸收器中的吸收溶液吸收，吸收完成后再由泵加压将含有制冷剂的溶液送入发生器进行加热蒸发，完成一个制冷循环。
3.2 吸附式制冷
太阳能吸附式制冷是通过吸附剂在较低的温度下（一般为当地气温）吸附制冷剂，在较高的温度下脱附制冷剂，通过吸附脱附循环来实现。其结构如图2所示。
当无阳光暴晒加热时，吸附剂在较低温度下对制冷剂进行吸附压缩，导致液态的制冷剂在蒸发器内汽化吸热，从而使包含蒸发器的空间温度下降，达到制冷的目的，此过程一般在夜间进行。当吸附剂处于阳光曝晒的加热状态时，夜间被吸附的气态制冷剂受热脱附，离开吸附床，过冷凝器时凝结为液体，流回蒸发器中，等待下一循环的蒸发、吸热过程的开始。
3.3 蒸汽喷射式制冷
太阳能蒸汽喷射式制冷系统通过太阳能集热器加热，使低沸点工质变为高压蒸汽，通过喷管时因流速高、压力低，在吸入室周围吸引蒸发器内生成的低压蒸汽进入混合室，同时制冷剂在蒸发器中汽化而达到制冷效果。其结构如图3所示。
3.4 光伏制冷
太阳能光伏制冷系统实质上是太阳能发电的一种应用，利用光伏转换装置将太阳能转化为电能。然后用来驱动一般的压缩制冷机，实质仍是压缩式制冷。例如太阳能光伏冰箱，就是将太阳能光伏电池、无刷直流电动压缩机、冰箱壳体及制冷系统连接起来所得到的一种制冷装置，如图4所示。
3.5 结论
太阳能吸收式制冷原理最为简单，技术可靠性强，溴化锂-水工质无毒无味，物理化学性能稳定，不破坏臭氧层，环保性好，制冷效率相对较高。经分析可以发现，太阳能吸收式机组的价格约为同等制冷量直燃机组价格的1.5～1.7倍，约为电机组价格的2.4～3 倍。对于太阳能溴化锂吸收式制冷机，从能源利用的角度来看是不节能的，它的能源利用效率比壓缩式制冷机的要低，再加上它的一些缺点如：冷量衰减、机组的寿命短等，在电力充分发展的地区，它的使用将受到限制。但是，随着一次能源储量的逐步减少，能源的价格将会逐步上升，采用太阳能溴化锂吸收式制冷所节省的能耗费用将会更多。
吸附式制冷系统在利用太阳能低温热源方面比吸收式更有效。与吸收式相比，其不需要溶液泵或分馏装置，结构简单，无污染，无噪音，安全性好，更适用于舰船、汽车空调等方面。但是，吸附式制冷技术目前还不是很成熟，其主要有两个缺点，循环周期长，制冷量相对较小，不能满足大制冷量的要求。太阳能吸收式制冷方式的COP比吸附式高出几倍甚至十几倍，系统总的COP值偏低是太阳能吸附式制冷的最大缺点。目前，国外已有以太阳能为动力的冰箱投放市场，并且有更大规模的装置处于实验阶段。虽然不断有各种太阳能吸附式制冷实验样机出现，但其离大规模商业化应用仍有较大距离。
喷射式制冷系统的设置比吸收式制冷系统简单，具有运行稳定，可靠性较高等优点，缺点是性能系数较低。太阳能喷射式制冷系统初投资年度成本为1599.08元，远高于蒸汽压缩制冷，从投资费用和运行费用来看,在目前的技术条件下,广泛推广太阳能喷射式制冷时机还不成熟。
光伏制冷系统是利用太阳能进行发电制冷，比较地球上的清洁能源，每秒钟水力5€?08kcal(1kcal=4186.8J， 下同)、潮汐7€?08kcal、地热77€?08kcal、风力880€?08kcal、太阳能420000 €?08kcal。按照德国研究机构的理想描述，2100 年世界能源需求的64%可由太阳能提供。现在太阳能发电机组越来越大，是未来首选的发电方式。采用光伏制冷系统既节能又环保。但是，目前太阳能的利用效率还很低，初期投资大，规模小，随着科技的进步，光伏制冷必将占有比较大的市场。
通过比较不难发现，利用太阳能制冷的几种方式的价格普遍的高于目前的蒸汽压缩式制冷，这也是太阳能制冷受到限制的原因之一。另外，每种方式的效率也不高，技术也不是很成熟，吸收式制冷目前技术相对成熟，生产规模比其他几种也大，是可以优先发展的制冷方式。无论如何，太阳能制冷系统具有很大的发展前景。
4 结束语
随着地球环境的日益恶化和自然资源的日益减少，人们越来越认识到节能和环保的重要性。许多发达国家和发展中国家正努力开发新能源和可再生能源，特别是太阳能，利用太阳能既节能又环保，其是不可多得的可再生清洁能源。而且，太阳能是取之不尽用之不竭的，太阳能制冷空调顺应时代的发展，解决能源危机，既节能又环保，极具发展前景。
太阳能制冷的几种方式各有其优点和缺点，在尽量解决其不足的同时，可以考虑将几种制冷方式联合使用，取长补短。
利用太阳能驱动制冷虽然已有不少应用，但仍处于初步实验与应用阶段, 其原因在于技术的复杂性与难度、经济性能、成本等因素。太阳能制冷系统距离大规模商业运营还有很大差距。随着科学的不断进步，技术的持续创新，新材料的应用开发，在不久的将来太阳能制冷定能得到广泛的应用。
参考文献：
[1] 杨坚,栗志,李芷昕.太阳能制冷技术的应用及发展趋势[J].能源与环境,2007,5.
[2] 张朝昌,厉彦忠,陈曦,等.太阳能制冷技术的应用与发展[J].制冷与空调, 2003,3(1):125.
[3] 郑宏飞,吴裕远,姜华.太阳能吸收式制冷机中弦月形通道热虹吸溶液提升管的研究[J].太阳能学报,2003,24(4):466-471.
[4] Merrick R H.Development of unitary solar heating/cooling packages.In Proceedings, The 3rd Workshop on the Use of Solar Energy for Cooling of Buildings.February, sanFrancisco,California,19.
[5] 李正良,郑宏飞,陈子乾,等.新型高效太阳能制冷技术[J].制冷与空调,2005,5(6):10-13.
[6] 段芮.太阳能制冷技术的特点与现状[J].上海电力学院学报,2009,25(1):75-86.
[7] 杨影,李丽.吸收式制冷与吸附式制冷的应用[J].山西化工,2001.21(3):37-38.
[8] 代彦军,王如竹.太阳能空调制冷技术[J].太阳能,2010,5:20-26.
[9] 谷宇海,陶乐仁,徐振立.太阳能喷射式制冷系统的火用分析[J].太阳能学报,2007,10,28(10):1074-1077.
[10] 胡豫杰,任绳风,常茹.吸收式太阳能制冷空调经济性的研究[J].建筑节能,2007,35(198):48-52.
[11] 王如竹,戴巍,周衡翔.吸附式制冷研究概況[J].低温与特气,1994,4:1-7.
[12] 赵加佩,陈宁,冻小飞.太阳能吸附式制冷技术进展综述[J].能源研究与信息,2007,23(1):23-29.
[13] Ph Grenier,J J Guilleminot,F Meunier and Mpons, ＂Solar Powered Solid Adsorption Coold Store＂,Journal of Solar Energy Engineering,1988,110(4):192-197.
[14] 季红军,陶乐仁,王金锋,等.太阳能喷射式制冷系统能耗与经济性分析[J].上海理工大学学报,2008,30(6):511-514.
[15] 罗承先.太阳能发电的普及与前景[J].中外能源,2010,11:33-39.
[16] 丸川知雄.シャ-プvsサンテツクvsファ-ストソ-ラ[J].エコノミスト，2010,88(19):81-83.
[17] 刘桂兰.太阳能空调技术的应用与发展[J].广西轻工业,2008,12(12):44-45.
关键词：太阳能 制冷技术 发展
中图分类号：TK51 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2011）012-050-03
1 引言
太阳能是一种可再生的清洁能源，长期以来一直备受关注。在太阳能热利用领域中，不仅有太阳能采暖和太阳能热水，还有太阳能制冷空调。也就是说，把太阳能转换成热能以后，人们不仅可以利用这部分热能提供采暖和热水，而且还可以利用这部分热能提供制冷空调。太阳能制冷空调是一个极具发展前景的领域,也是当前制冷技术研究中的热点。
由于空调系统所消耗的电能（发达国家的空调能耗占全年民用能耗的25%）给能源、电力和环境带来了很大的压力，因此，利用太阳能替代或部分替代常规能源驱动空调系统对环保和节能都具有十分重要的意义。
2 太阳能制冷技术概况
目前太阳能制冷有两大类，一种是以热能为驱动能源的，如吸收式、吸附式、喷射式制冷等；另外一种是以电能为驱动能源的，先把太阳能转化成电能，然后再利用电能来制冷，如光电式制冷，热电制冷等。
现在，世界各国都在进行太阳能制冷技术的研究，而且国际上对吸收式制冷已经有比较成熟的技术。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。
我国是太阳能利用大国，截至2004年，仅太阳能热水器的生产量就有600 万平方米。日本是世界制冷空调技术领先的国家，其现有设备的效率在不断提高，而且，现在已经建成了一大批以太阳能为主导的节能型大楼。而美国也建成了可以吸收太阳能、自动调节室温的房屋。
3 几种太阳能制冷技术的比较
3.1 吸收式制冷
太阳能吸收式制冷系统采用平板或热管型真空管集热器来收集太阳能作为制冷机的驱动，工质主要采用溴化锂，如图1所示。当太阳能不足时可采用燃油或燃煤锅炉进行辅助加热。
其工作原理是利用太阳能集热器采集热量加热水， 再用热水加热发生器中的溶液，产生冷凝蒸汽，制冷剂经过冷却、冷凝和节流降压在蒸发器中由液体汽化吸热实现制冷，之后制冷剂蒸汽被吸收器中的吸收溶液吸收，吸收完成后再由泵加压将含有制冷剂的溶液送入发生器进行加热蒸发，完成一个制冷循环。
3.2 吸附式制冷
太阳能吸附式制冷是通过吸附剂在较低的温度下（一般为当地气温）吸附制冷剂，在较高的温度下脱附制冷剂，通过吸附脱附循环来实现。其结构如图2所示。
当无阳光暴晒加热时，吸附剂在较低温度下对制冷剂进行吸附压缩，导致液态的制冷剂在蒸发器内汽化吸热，从而使包含蒸发器的空间温度下降，达到制冷的目的，此过程一般在夜间进行。当吸附剂处于阳光曝晒的加热状态时，夜间被吸附的气态制冷剂受热脱附，离开吸附床，过冷凝器时凝结为液体，流回蒸发器中，等待下一循环的蒸发、吸热过程的开始。
3.3 蒸汽喷射式制冷
太阳能蒸汽喷射式制冷系统通过太阳能集热器加热，使低沸点工质变为高压蒸汽，通过喷管时因流速高、压力低，在吸入室周围吸引蒸发器内生成的低压蒸汽进入混合室，同时制冷剂在蒸发器中汽化而达到制冷效果。其结构如图3所示。
3.4 光伏制冷
太阳能光伏制冷系统实质上是太阳能发电的一种应用，利用光伏转换装置将太阳能转化为电能。然后用来驱动一般的压缩制冷机，实质仍是压缩式制冷。例如太阳能光伏冰箱，就是将太阳能光伏电池、无刷直流电动压缩机、冰箱壳体及制冷系统连接起来所得到的一种制冷装置，如图4所示。
3.5 结论
太阳能吸收式制冷原理最为简单，技术可靠性强，溴化锂-水工质无毒无味，物理化学性能稳定，不破坏臭氧层，环保性好，制冷效率相对较高。经分析可以发现，太阳能吸收式机组的价格约为同等制冷量直燃机组价格的1.5～1.7倍，约为电机组价格的2.4～3 倍。对于太阳能溴化锂吸收式制冷机，从能源利用的角度来看是不节能的，它的能源利用效率比壓缩式制冷机的要低，再加上它的一些缺点如：冷量衰减、机组的寿命短等，在电力充分发展的地区，它的使用将受到限制。但是，随着一次能源储量的逐步减少，能源的价格将会逐步上升，采用太阳能溴化锂吸收式制冷所节省的能耗费用将会更多。
吸附式制冷系统在利用太阳能低温热源方面比吸收式更有效。与吸收式相比，其不需要溶液泵或分馏装置，结构简单，无污染，无噪音，安全性好，更适用于舰船、汽车空调等方面。但是，吸附式制冷技术目前还不是很成熟，其主要有两个缺点，循环周期长，制冷量相对较小，不能满足大制冷量的要求。太阳能吸收式制冷方式的COP比吸附式高出几倍甚至十几倍，系统总的COP值偏低是太阳能吸附式制冷的最大缺点。目前，国外已有以太阳能为动力的冰箱投放市场，并且有更大规模的装置处于实验阶段。虽然不断有各种太阳能吸附式制冷实验样机出现，但其离大规模商业化应用仍有较大距离。
喷射式制冷系统的设置比吸收式制冷系统简单，具有运行稳定，可靠性较高等优点，缺点是性能系数较低。太阳能喷射式制冷系统初投资年度成本为1599.08元，远高于蒸汽压缩制冷，从投资费用和运行费用来看,在目前的技术条件下,广泛推广太阳能喷射式制冷时机还不成熟。
光伏制冷系统是利用太阳能进行发电制冷，比较地球上的清洁能源，每秒钟水力5€?08kcal(1kcal=4186.8J， 下同)、潮汐7€?08kcal、地热77€?08kcal、风力880€?08kcal、太阳能420000 €?08kcal。按照德国研究机构的理想描述，2100 年世界能源需求的64%可由太阳能提供。现在太阳能发电机组越来越大，是未来首选的发电方式。采用光伏制冷系统既节能又环保。但是，目前太阳能的利用效率还很低，初期投资大，规模小，随着科技的进步，光伏制冷必将占有比较大的市场。
通过比较不难发现，利用太阳能制冷的几种方式的价格普遍的高于目前的蒸汽压缩式制冷，这也是太阳能制冷受到限制的原因之一。另外，每种方式的效率也不高，技术也不是很成熟，吸收式制冷目前技术相对成熟，生产规模比其他几种也大，是可以优先发展的制冷方式。无论如何，太阳能制冷系统具有很大的发展前景。
4 结束语
随着地球环境的日益恶化和自然资源的日益减少，人们越来越认识到节能和环保的重要性。许多发达国家和发展中国家正努力开发新能源和可再生能源，特别是太阳能，利用太阳能既节能又环保，其是不可多得的可再生清洁能源。而且，太阳能是取之不尽用之不竭的，太阳能制冷空调顺应时代的发展，解决能源危机，既节能又环保，极具发展前景。
太阳能制冷的几种方式各有其优点和缺点，在尽量解决其不足的同时，可以考虑将几种制冷方式联合使用，取长补短。
利用太阳能驱动制冷虽然已有不少应用，但仍处于初步实验与应用阶段, 其原因在于技术的复杂性与难度、经济性能、成本等因素。太阳能制冷系统距离大规模商业运营还有很大差距。随着科学的不断进步，技术的持续创新，新材料的应用开发，在不久的将来太阳能制冷定能得到广泛的应用。
参考文献：
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[3] 郑宏飞,吴裕远,姜华.太阳能吸收式制冷机中弦月形通道热虹吸溶液提升管的研究[J].太阳能学报,2003,24(4):466-471.
[4] Merrick R H.Development of unitary solar heating/cooling packages.In Proceedings, The 3rd Workshop on the Use of Solar Energy for Cooling of Buildings.February, sanFrancisco,California,19.
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[6] 段芮.太阳能制冷技术的特点与现状[J].上海电力学院学报,2009,25(1):75-86.
[7] 杨影,李丽.吸收式制冷与吸附式制冷的应用[J].山西化工,2001.21(3):37-38.
[8] 代彦军,王如竹.太阳能空调制冷技术[J].太阳能,2010,5:20-26.
[9] 谷宇海,陶乐仁,徐振立.太阳能喷射式制冷系统的火用分析[J].太阳能学报,2007,10,28(10):1074-1077.
[10] 胡豫杰,任绳风,常茹.吸收式太阳能制冷空调经济性的研究[J].建筑节能,2007,35(198):48-52.
[11] 王如竹,戴巍,周衡翔.吸附式制冷研究概況[J].低温与特气,1994,4:1-7.
[12] 赵加佩,陈宁,冻小飞.太阳能吸附式制冷技术进展综述[J].能源研究与信息,2007,23(1):23-29.
[13] Ph Grenier,J J Guilleminot,F Meunier and Mpons, ＂Solar Powered Solid Adsorption Coold Store＂,Journal of Solar Energy Engineering,1988,110(4):192-197.
[14] 季红军,陶乐仁,王金锋,等.太阳能喷射式制冷系统能耗与经济性分析[J].上海理工大学学报,2008,30(6):511-514.
[15] 罗承先.太阳能发电的普及与前景[J].中外能源,2010,11:33-39.
[16] 丸川知雄.シャ-プvsサンテツクvsファ-ストソ-ラ[J].エコノミスト，2010,88(19):81-83.
[17] 刘桂兰.太阳能空调技术的应用与发展[J].广西轻工业,2008,12(12):44-45.