什么是太阳能半导体空调?

太阳能半导体制冷空调是根据太阳能的光伏效应,即通过“光-电-冷”途径,并利用太阳能电池产生的电能为驱动半导体制冷装置,以实现热能传递的一种特殊制冷方式。太阳能光电转换的电能不但可以与热电制冷直流供电模式相匹配,而且,太阳能光照辐射强度与冷量需求有很好的时间匹配性。此外,太阳能清洁环保,资源丰富,取之不尽、用之不竭,而且太阳能与半导体环境友好共通,因此,太阳能半导体制冷空调可以创造出高品质的绿色生活空间。本设计就是利用海南得天独厚的自然条件,以低成本为基准,给出了太阳能半导体制冷空调试验装置的设计方法。

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太阳能吸收式空调的基本工作原理

太阳能吸收式空调系统主要由太阳能集热器和吸收式冰箱两部分组成。吸收式制冷使用由两种物质组成的二元溶液作为工作介质。这两种物质在相同压力下有不同的沸点，高沸点的组分称为吸收剂，低沸点的组分称为制冷剂。常用的吸附性制冷剂组合有两种:一种是溴化锂-水，通常适用于大型中央空调另一种是水-氨，通常适用于小型空调。吸收式冷水机主要由发电机、冷凝器、蒸发器和吸收器组成，如图1所示。本文以溴化锂吸收式制冷机为例。在冰箱运行过程中，当溴化锂水溶液被发生器内的热媒水加热时，溶液中的水继续汽化当冷凝器内的水通过节流阀进入蒸发器时，迅速膨胀蒸发，并在蒸发过程中吸收蒸发器内制冷剂水的大量热量，在此过程中，低温水蒸气进入吸收塔，被吸收塔内浓缩的溴化锂溶液吸收。溶液的浓度逐渐降低，溶液被泵回发电机完成整个循环。所谓太阳能吸收式制冷就是利用太阳能集热器为吸收式制冷器提供其发电机所需的热介质水。热媒水的温度越高，制冷机的性能系数(COP)就越高，从而空调系统的制冷效率也就越高。例如,如果热媒水温度60℃,然后警察的冰箱是0?40如果水蓄热介质的温度约为90℃,冰箱里的警察是0呢?70如果水蓄热介质的温度约为120℃,警察的冰箱可以达到1?超过10。传统吸收式空调系统主要包括吸收式冰箱、空调箱(或风机盘管)、锅炉等部件，而太阳能吸收式空调系统则在此基础上增加了太阳能集热器、贮水箱和自动控制系统。太阳能吸收式空调系统可实现夏季制冷、冬季供暖、全年提供生活热水等多种功能。其工作原理如图2所示。冷热功率(kW)100空调、采暖面积(m2)1000热水供水量32(非空调采暖季节)(吨/天)集热器式热管真空管照明面积(m2)540平均日效(%)35-40(空调、51(提供热水时)冷水机组式热水机组式单级溴化锂热媒水温88制冷剂水温(℃)8性能系数(COP)0.07夏季，集热器加热的热水先进入储罐。当热水温度达到一定值时，储水箱将制冷剂水提供给冰箱从冰箱流出的冷却热水返回储水箱，被收集器加热成高温热水。冰箱产生的制冷剂水引至空调箱，以达到制冷、空调的目的。当太阳能不足以提供高温热媒水时，可通过辅助锅炉补充热量。在冬季，由集热器加热的热水放入储水箱。当热水温度达到一定值时，储水箱直接向空调箱提供热水，达到采暖采暖的目的。当太阳能不能满足要求时，也可以通过辅助锅炉补充热量。在非空调采暖季节，只要将热水集热器用储水箱内的热交换器直接加热到生活中，储水箱内的冷水就可以逐渐加热使用

太阳能制冷的制冷方式

根据能量转换方式的不同，太阳能驱动制冷主要有以下两种方式:一是实现光电转换，再实现电制冷二是光热转换，再实现热制冷。它是利用光伏转换装置将太阳能转化为电能，然后用来驱动半导体制冷系统或常规压缩制冷系统实现制冷的方法，即光电半导体制冷和光电压缩制冷。这种冷却方法的前提是将太阳能转化为电能。关键是光电转换技术，它必须使用光电转换接收器，或光伏电池，工作原理的光伏效应。太阳能半导体制冷。太阳能半导体制冷是利用太阳能电池产生的电能供给半导体制冷装置，实现传热的一种特殊的制冷方法。半导体制冷的理论是基于固体的热电效应，即当直流电通过由两种不同导电材料组成的电路时，结面会产生吸热或放热现象。如何提高材料的性能，找到更理想的材料已经成为太阳能半导体制冷的一个重要问题。太阳能半导体制冷广泛应用于国防、科研、医疗卫生等领域，作为电子设备和仪器的冷却器，或用于低温测量仪器、仪器、或制作小型恒温装置。目前，太阳能半导体制冷装置的效率还比较低，COP一般在0.2 ~ 0.3左右，远低于压缩制冷。光电压缩制冷。光电压缩制冷工艺首先利用光电转换装置将太阳能转化为电能，其制冷工艺为常规压缩制冷。光电压缩制冷的优点是利用成熟高效的压缩制冷技术可以轻松获得冷量。光电压缩制冷系统已在非洲等阳光充足、电力设施匮乏的国家和地区用于生活和医药制冷。但其成本约为常规制冷循环的3 ~ 4倍。随着光伏转换装置效率的提高和成本的降低，光伏太阳能制冷产品将会有广阔的发展前景。太阳能热转化制冷，首先是将太阳能转化为热能，然后利用热能作为外部补偿来达到制冷的目的。光热转换实现制冷主要从以下几个方向进行，即太阳能吸收式制冷、太阳能吸收式制冷、太阳能除湿式制冷、太阳能蒸汽压缩式制冷和太阳能蒸汽喷射式制冷。太阳能吸收式制冷已进入应用阶段，而太阳能吸收式制冷仍处于实验研究阶段。太阳能吸收式制冷的研究。太阳能吸收式制冷研究最接近实际，最常规的配置是:利用太阳能集热器收集太阳能，用于驱动单效、双效或双级吸收式制冷机，工作介质主要采用溴化锂-水，当太阳能不足时可用于燃料油或煤锅炉进行辅助加热。系统的主要成分基本上是一样的普通吸收制冷系统,唯一的区别在于,发生器的热源太阳能而不是高温热源的蒸汽,热水或高温产生的废气锅炉加热。太阳能吸收式制冷。太阳能吸收式制冷系统的制冷原理是通过吸附床中固体吸附剂对制冷剂的周期性吸附解吸过程来实现制冷循环。太阳能吸收式制冷系统主要由太阳能吸收式集热器、冷凝器、储液器、蒸发器、阀门等组成。常用的吸附剂和制冷剂工质有活性炭-甲醇、活性炭-氨、氯化钙-氨、硅胶-水、金属氢化物-氢等。太阳能吸收式制冷系统具有结构简单、无运动部件、噪音低、不需要考虑腐蚀等优点，其成本和运行成本相对较低。

太阳能房的制冷原理

太阳能房采用吸收式制冷是合理可行的，目前溴化锂吸收式制冷系统应用比较广泛。吸收式制冷效率低，设备尺寸大，但优点是可以使用低档热源，太阳能集热器产生的热水可以被吸收式制冷利用。虽然制冷效率低，但热水不需要复杂昂贵的设备，这意味着热水便宜，所以系统的整体价值仍然很高。而且，这种系统是冷热双供，即制冷系统的低温热水可以用于房间的生活热水，而不需要消耗其他能源。当然也有太阳能房制冷采用光伏发电，再驱动传统的压缩式冰箱方案，优点是简单紧凑，可以使用标准化设备。缺点是综合效率仍然很低，设备的价格太高，在设备的生命周期中，即使一半的成本也不可能回收，没有商业价值。

太阳能空调是怎样实现制冷的？

目前，世界各国都在加紧对太阳能空调技术的研究。意大利、西班牙、德国、美国、日本、韩国、新加坡和香港等国家已经或正在建设太阳能空调系统。这是因为发达国家空调的能源消耗在每年民用能源消耗中占有很大的比重，利用太阳能驱动空调系统对节约常规能源和保护自然环境具有重要意义。为进一步拓宽太阳能的应用范围，使其在节能环保方面发挥更大的作用，我国在“九五”期间进行了太阳能空调技术的研究，通过技术研究和系统论证，解决了太阳能空调的技术问题，从而为尽快实现太阳能空调的商业化提供了基础技术。太阳能吸收式空调系统主要由太阳能集热器和吸收式冰箱两部分组成。吸收式制冷是利用由两种物质组成的二元溶液作为工质来进行的。这两种物质在相同压力下有不同的沸点，高沸点的组分称为吸收剂，低沸点的组分称为制冷剂。常用的吸附性制冷剂组合有两种:一种是溴化锂-水，通常适用于大型中央空调另一种是水-氨，通常适用于小型空调。吸收式冷水机主要由发电机、冷凝器、蒸发器和吸收器组成，如图1所示。本文以溴化锂吸收式制冷机为例。在冰箱运行过程中，当溴化锂水溶液被发生器内的热媒水加热时，溶液中的水继续汽化当冷凝器内的水通过节流阀进入蒸发器时，迅速膨胀蒸发，并在蒸发过程中吸收蒸发器内制冷剂水的大量热量，在此过程中，低温水蒸气进入吸收塔，被吸收塔内浓缩的溴化锂溶液吸收。溶液的浓度逐渐降低，溶液被泵回发电机完成整个循环。所谓太阳能吸收式制冷，就是利用太阳能集热器为吸收式制冷机提供其发电机所需的热介质水。热媒水的温度越高，制冷机的性能系数(COP)就越高，从而空调系统的制冷效率也就越高。例如，如果热媒水的温度在60℃左右，冰箱的COP就在0左右

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