高溫溫制冷裝備
太陽能制冷成套裝備是由太陽能中高溫集熱器結合制冷設備通過綜合集成和再創新而形成的裝置。經理論和實踐證明,太陽能中高溫系統是最適合太陽能制冷裝備驅動源的必備系統之壹,不但制冷轉換效果要比低溫集熱器好;而且制冷範圍大,蒸發溫度範圍能控制在10度至-60度,可以在壹臺機組上實現多個蒸發溫度,既經濟,又環保。
在現有國內外環境影響下,太陽能行業對高端技術的支撐要求日益加大,校企產、學、研合作也必將成為聯接科研與發展的重要模式。在此方面,以2013年3月31日由青島雲鼎集團、泰山集團、青島科技大學、哈爾濱工程大學***同組建的“首家太陽能制冷成套裝備項目聯合開發中心”為例,在中高溫熱能制冷應用、檢測技術、太陽能與建築壹體化和制冷空調等多領域將樹立校企聯合技術攻關的專家、專業形象,將加快推進國內大型企業轉型,提高新能源企業抗風險能力和盈利能力,並形成我國企業在太陽能制冷領域尤其是制冰領域的國內國際競爭優勢,從而確立在制冷領域的核心主導地位,掌握國際話語權,最終助力我國新能源產業實現跨越式發展。
經調查,“首家制冷裝備聯合開發中心”的組成單位在各自的領域都具有領先地位。其中,青島雲鼎集團是壹家集工程建築施工、新能源開發和制造、房地產開發等產業為壹體的綜合性集團公司,旗下的山東華援新能源有限公司多年來專註於新能源技術的研發與應用,尤其在太陽能中高溫與菲涅爾線焦透鏡工業應用技術等方面擁有豐富的研發資源,其太陽能槽式集熱技術已榮獲多項國家專利,目前已在亞洲首座槽式太陽熱發電站(CSP)成功應用。泰山集團旗下的泰安華能制冷有限公司則專註於中高溫熱源(太陽能)驅動的氨水吸收制冷設備的研發與生產,是業界公認的制冷專家。而青島科技大學機電學院和哈爾濱工程大學動力與能源工程學院又分別是國內領先的新能源技術研發院校。
太陽能制冷成套裝備的研制成功,及未來的產業化推廣應用,將有效緩解我國夏季因空調制冷而造成的用電緊張的問題;同時,依托專業研究機構利用最前沿創新的國際科技水準,拉動太陽能制冷產業鏈,有望撬動國內萬億元太陽能制冷市場,將在我國能源可持續發展體系建設中發揮基礎性、前瞻性、戰略性的科技支撐和引領示範作用,具有極其深遠的意義。
吸收式空調
在我國,太陽能制冷及空調的研究始於20世紀70 年代後期,其中多數是小型的氨- 水吸收式制冷試驗樣機。例如:天津大學1975 年研制的連續式氨- 水吸收式太陽能制冰機,日產冰量可達5.4kg;北京師範學院1977 年研制成功1.5m2 幹板型間歇式太陽能制冰機,每天可制冰6.8~8kg;華中工學院研制了采光面積為1.5m2,冰箱容積為70L,以氨- 水為工質對的小型太陽能制冷裝置。1987 年,中國科學院廣州能源研究所與香港理工學院合作在深圳建成了壹套科研與實用相結合的示範性太陽能空調與熱水綜合系統。
集熱面積120m2,制冷能力14kW,空調面積為80m2。采用了3 種中溫集熱器和兩臺日本生產的單級溴化鋰吸收式制冷機。“九五”計劃期間,國家科委把“太陽能空調”列為重點科技攻關項目。1998 年在廣東省江門市建成的壹套大型太陽能熱水示範系統建造在壹棟24 層的綜合大樓上,采用平板型集熱器和壹臺100kW的兩級吸收式制冷機。1999 年在山東省乳山市科普公園的太陽能館又建成了壹套大型太陽能空調及供熱綜合示範系統,系統采用熱管式太陽能集熱器和100kW的單級溴化鋰制冷機。國家科技攻關項目北京天普太陽能集團的新能源示範大樓2003 年正式建成,總建築面積8000m2,系統采用熱管式真空管集熱器和U型管式真空管集熱器,空調制冷采用壹臺200kW的單級溴化鋰制冷機,並采用壹臺地源熱泵機組作為輔助。2006 年7月份,由長沙遠大空調公司自主開發研制的太陽能空調已經落戶天津華苑軟件園。此太陽能系統由兩臺制冷量5815kW 太陽能直燃機、166 個集熱模塊、陽光跟蹤系統及相關控制系統構成,為建築面積12 萬m2 大廈提供制冷、采暖。
國內近期關於此項工作的研究方面,大連理工大學的徐士鳴教授等研究了以空氣為攜熱介質的開式太陽能吸收式制冷系統特性並取得了多項研究成果;中國科學院廣州能源研究所在太陽能空調系統的整合設計方面進行了開拓性的工作;華中理工大學的舒水明教授主要進行了太陽能吸收式制冷系統蓄能技術方面問題的研究;上海交通大學的王如竹、劉艷玲提出了壹種太陽能燃氣聯合驅動的雙效溴化鋰吸收式空調。
在國外,1983 年世界上最早的大型太陽能吸收式制冷系統在阿拉伯半島國家科威特安裝完成,該系統為建築面積530m2 科威特國防部辦公樓提供制冷。1995 年約旦大學的M.HAMMAD等人研制了改進了的第二代太陽能驅動溴化鋰制冷機。1998 年5 月由北京桑達公司為德國斯圖加特Meissner & Wurst 公司建造的太陽能吸收式空調系統建成。國外各種研究同樣集中於尋求新的工質對、太陽能集熱器的結構與循環性能的關系、系統能量平衡研究、制冷與制熱聯合工作研究等方面。
吸附式空調
相對於太陽能吸收式空調,太陽能吸附式空調的發展相對比較薄弱,起步也比較晚。歐洲在這方面依靠歐盟研究基金,在二十壹世紀初,聯合歐洲幾個國家的研究所,做了壹些這方面的研究工作。
在德國的弗萊堡,有壹套示範運行項目,目前已經運行良久。由此項目衍生出來新的太陽能制冷公司,於2007年推出相應的產品,經過幾年的發展,產品逐步成熟,現在已經在商業化的階段。
目前太陽能吸附式空調的技術中有兩大主流: 以矽膠/水為工作介質對,以及以沸石/水為工作介質對。
相對於太陽能吸附式空調,吸附式空調在技術上有壹些優勢。主要體現在工作介質無腐蝕,維護工作量小,工作溫度區域廣等方面。