[综述]太阳能空调现状及其研究方向浅析
进入二十一世纪以来，可持续发展成为全球性的话题，节能问题更是炙手可热，世界各国都在投入大量人力物力进行该方面的研究。近日来，我国中央政府和各级地方政府，也纷纷出台了相关的节能政策，将节能提升到政策制度的高度来考虑。作为耗能大户的制冷空调行业在节能方面当占有举足轻重的地位，节能已是行内人所必及的课题，众多新技术、新产品不断涌现，太阳能空调便是其中的一种。
太阳能空调的可行性 太阳能空调，就是利用太阳能做能源，溴化锂制冷机用水做冷媒，整机没有任何氟利昂类化学产品，达到完全无污染和接近零运行费用。据有关专家介绍，太阳能空调的应用正好与季节相吻合。夏季温度最高，空调负荷最大，需要的制冷量也最大，而此时阳光辐射最强，太阳能输出的能量也最大，太阳能空调提供的冷量也最大。太阳能制冷空调的关键技术已经成熟。在太阳能集热器方面，真空管集热器、平板集热器都已经在市场上推广应用；在制冷机方面，溴化锂吸收式制冷机在九十年代大量地进入了市场。中国科学院广州能源研究所研制的低温热水型两级吸收式淡化制冷机，热源温度只需60℃以上，特别适合于太阳能的利用。在系统方面，也已经积累了丰富的经验。因此，太阳能空调应用在技术上是可行的。我国太阳能资源丰富，而且阳光辐射较强的时间也相当长，南方每年大约有6-8个月，北方也有4-6个月，所以太阳能作能源运行空调应该是大有可为的。 太阳能空调的分类及特点 从太阳能系统和制冷热源工作温度的高低来分，目前国内外太阳能空调系统大致可以分为三类，我们简单地称之为高温型、中温型和低温型三种类型。国外实用性系统多为中温型，也有高温型的实验装置，国内目前只有后两种。研究表明：随着工作温度的升高，制冷机COP相应提高，但太阳能集热系统的日效率要降低，太阳能制冷总效率相差不大。从适配的集热器方面看，高温型的太阳能空调系统需要聚光型或者是特定的太阳能集热器，造价很高，不利于推广和普及。中、低温型太阳能空调系统采用常规的太阳能集热器就能满足要求，有利于太阳能空调的推广应用。 从系统方面看，超过100℃的运行，如果采用水作为介质，系统处于受压状态，随之会产生一系列的问题：如储热问题、压力容器问题等等。后两种类型则不存在这些问题。总的来说，高温型太阳能空调系统，对于解决某些科学技术的问题是有意义的，但由于造价很高，在实用性和普及推广方面是不利的。中温和低温型太阳能空调系统各有长短，前者制冷系数稍高，但需要采用价格较高的热管式真空管集热器；后者能适应普通的太阳能热水器，更有利于推广应用，缺点是制冷系数相对偏低。 我国太阳能空调的发展和现状 在我国，太阳能制冷及空调的研究可以追溯到1975年在妄阳召开全国太阳能会议以后的七十年代后期。1974年中东石油危机发生以后，不少科研机构、高等院校和企业纷纷投入人力和物力研制太阳能制冷（空调）机，其中多数是小型的吸收式制冷试验样机。例如：天津大学1975年研制的连续式氨——水吸收式太阳能制冰机，日产冰量可达5.4kg。为北京师范学院（现首都师范学大等）1977年研制成功1.5m2平板型间歇式太阳能制冰机，每天可制冰6.8-8kg；1979年义研制出8m2平板型自动跟踪连续式太阳能冷藏柜．华中工学院（现华中理工大学）研制了采光面积为1.5m2，冰箱容积为70升，以氨——水为工质对的小型太阳能制冷装置，可维持冰箱0℃10小时左右。这期间先后有20多个单位开展过工作，积累了宝贵的经验，其后，由于当时还有许多技术难题没有来得及解决，太阳能空调项目因一时难以看到成效而得不到支持，研究的队伍和规模大大缩小，仅存少数单位仍坚持基础性研究和样机试验，经历了一段非常困难的时期。 在这期间，中科院广州能源所得到了香港裘槎基金会的资助，坚持进行了太阳能空调系统以及太阳能制冷机的研究，并且取得了重要的进展。1987年，中国科学院广州能源研究所与香港理工学院合作在深圳建成了一套科研与实用相结合的示范性太阳能空调与热水综合系统，集热面积共120 m2，制冷能力14kw，空调面积为80 m2采用了三种中温集热器，包括直通式真主管集热器、热管型真空管集热器和V形隔热膜平板型集热器。采用两合日本矢崎公司生产的2吨单级淡化吸收式制冷机。为了适应太阳能的利用，中国科学院广州能源所从1982年开始进行了新型热水型两级吸收式淡化制冷机的研制并取得了成功，这种新型的制冷机有两个显著的特点，一是所要求的热源温度低，在65℃以上的范围内能稳定地运行；二是热源的利用温差大，为12-24℃（随热源温度而变）。 近期已经有不少太阳能空调系统投入使用，比如：浙江舟山凤凰岛置业发展有限公司太阳能中央空调系统，天津华苑软件园太阳能空调系统等等。 太阳能空调的研究发展方向 产业化 太阳能空调实用性示范系统的建成，证明了太能空调技术上是可行的，经济上也显示出一定的效益，潜在的市场很大，应当向产业化方向发展。但要实现产业化目标，还有许多工作可做，例如：太阳能空调系统的计算机设计软件；制冷机商品化、产业化；统一的配套设备和零部件；定产品（系统）的技术标准；大力开拓市场。 研究和开发新的枝术 太阳能空调系统目前普遍采用成熟的淡化吸收式制冷技术。由于造价及工艺方面的原因，控制冷机不宜做得太小，所以，采用这种技术的太阳能空调系统适用于中央空调和集中供热方式，系统需要有一定的规模。而市场对小型的、家用的太阳能空调器却有更大的需求，事实和经验告诉我们，只有满足千家万户人民群众需要的产品，才能形成规模化产业。因此，需要研究和开发小型太阳能空调的新方法、新技术。 建筑物的热-电-冷联供系统 建筑物用能是耗能大户，其中用于照明、供热和空调就占了一半以上，太阳能在建筑上的应用不仅可以节省能源，更重要的是有利于保护环境。利用太阳能供电、供热、供冷、照明，最终实现所谓绿色能源的房子，是世界上许多发达国家的热门研究课题，也将是21世纪一个应用面很广、需求量很大的多学科交叉的综合性课题。这是太阳能利用的一个引人注目的发展趋势。随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，人们对生活环境的要求越来越高，采暖和空调已经是建筑物的必要设施。另一方面由于常规能源不断开采和使用，其储藏量将不断地减小，环境污染的问题也越来越严峻。因此，利用太阳能供冷和供热，不仅可以节省电力和常规能源，对环境保护尤其有重要意义，太阳能空调的前景当然也会是一片辉煌。
