太阳能热水器原理
能量与环境偏
太阳能热水器便是太阳能成果应用中的一大产业,它为百姓提供环保、安全节能、卫生的新型热水器产品, 太阳能热水器就是吸收太阳能的辐射热能,加
热冷水提供给 人们在生活、生产中使用的节能设备。
系统组成
◆ 集热器:
系统中的集热元件。其功能相当于电热水器中的电 热管。和电热水器、燃气热水器不同的是,太阳能集热器利 用的是太阳的辐射热量,故而加热时间只能在有太阳照射的 白昼。
◆ 保温水箱:
和电热水器的保温水箱一样,是储存热水的容器。 因为太阳能热水器只能白天工作,而人们一般在晚上才使用 热水,所以必须通过保温水箱把集热器在白天产出的热水储 存起来。容积是每天晚上用热水量的总和。采用同乐搪瓷内 胆承压保温水箱,保温效果好,耐腐蚀,水质清洁,使用寿 命可长达20年以上。
◆ 连接管道:
将热水从集热器输送到保温水箱、将冷水从保温 水箱输送到集热器的通道,使整套系统形成一个闭合的环路。 设计合理、连接正确的循环管道对太阳能系统是否能达到最 佳工作状态至关重要。热水管道必须做保温处理。管道必须 有很高的质量,保证有20年以上的使用寿命。
环保作用
每平方米平板太阳能集热器平均每个正常日照日,可产生相当于2.5度电的热量,每年可节约标准煤200公斤 左右,可以减少700多公斤CO2的排放量。太阳能热水器的广泛运用,包括生活用热水,采暖,空调,在省钱 的同时必将极大地改善地球的污染状况。
目前市场常见太阳能热水器品牌有:清华阳光、皇明、阿里斯顿、神光、华扬、桑普、华帝、海宁市神太、喜满天、豪意、跃美等等适用于多晴少云地区。
目前太阳能热水器占整个热水器市场的11.2%,而据预测,到2015年,我国太阳能热水器普及率将达到30%。现在各地均用电非常紧张,能源非常紧缺,使用太阳能热水器可以节约很多能源,还可以防止污染。从个人角度来说,用太阳能热水器价格要比用电热水器便宜得多,比用电、用燃气至少节约三分之二以上。所以建议您选用太阳能热水器,一来可以节约用电,二来长远考虑使用费用也较低。
价格:2000-6000元http://www.baidu.com/s?wd=%CC%AB%D1%F4%C4%DC%C8%C8%CB%AE%C6%F7%B1%A8%BC%DB&lm=0&si=&rn=10&ie=gb2312&ct=0&cl=3&f=1&rsp=4
建议使用:
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引言 太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源.也是清洁能源,不产生任何的环境污染。在太阳能的有效利用当中;大阳能光电利用是近些年来发展最快,最具活力的研究领域, 是其中最受瞩目的项目之一。为此,人们研制和开发了太阳能电池。制作太阳能电池主要是以半导体材料为基础,其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光电于转换反应,根据所用材料的不同,太阳能电池可分为:1、硅太阳能电池;2、以无机盐如砷化镓III-V化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的电池;3、功能高分子材料制备的大阳能电池;4、纳米晶太阳能电池等。不论以何种材料来制作电池,对太阳能电池材料一般的要求有:1、半导体材料的禁带不能太宽;②要有较高的光电转换效率:3、材料本身对环境不造成污染;4、材料便于工业化生产且材料性能稳定。基于以上几个方面考虑,硅是最理想的太阳能电池材料,这也是太阳能电池以硅材料为主的主要原因。但随着新材料的不断开发和相关技术的发展,以其它村料为基础的太阳能电池也愈来愈显示出诱人的前景。本文简要地综述了太阳能电池的种类及其研究现状,并讨论了太阳能电池的发展及趋势。 1 硅系太阳能电池 1.1 单晶硅太阳能电池 硅系列太阳能电池中,单晶硅大阳能电池转换效率最高,技术也最为成熟。高性能单晶硅电池是建立在高质量单晶硅材料和相关的成热的加工处理工艺基础上的。现在单晶硅的电地工艺己近成熟,在电池制作中,一般都采用表面织构化、发射区钝化、分区掺杂等技术,开发的电池主要有平面单晶硅电池和刻槽埋栅电极单晶硅电池。提高转化效率主要是靠单晶硅表面微结构处理和分区掺杂工艺。在此方面,德国夫朗霍费费莱堡太阳能系统研究所保持着世界领先水平。该研究所采用光刻照相技术将电池表面织构化,制成倒金字塔结构。并在表面把一13nm。厚的氧化物钝化层与两层减反射涂层相结合.通过改进了的电镀过程增加栅极的宽度和高度的比率:通过以上制得的电池转化效率超过23%,是大值可达23.3%。Kyocera公司制备的大面积(225cm2)单电晶太阳能电池转换效率为19.44%,国内北京太阳能研究所也积极进行高效晶体硅太阳能电池的研究和开发,研制的平面高效单晶硅电池(2cm X 2cm)转换效率达到19.79%,刻槽埋栅电极晶体硅电池(5cm X 5cm)转换效率达8.6%。 单晶硅太阳能电池转换效率无疑是最高的,在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位,但由于受单晶硅材料价格及相应的繁琐的电池工艺影响,致使单晶硅成本价格居高不下,要想大幅度降低其成本是非常困难的。为了节省高质量材料,寻找单晶硅电池的替代产品,现在发展了薄膜太阳能电池,其中多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池就是典型代表。 1.2 多晶硅薄膜太阳能电池 通常的晶体硅太阳能电池是在厚度350~450μm的高质量硅片上制成的,这种硅片从提拉或浇铸的硅锭上锯割而成。因此实际消耗的硅材料更多。为了节省材料,人们从70年代中期就开始在廉价衬底上沉积多晶硅薄膜,但由于生长的硅膜晶粒大小,未能制成有价值的太阳能电池。为了获得大尺寸晶粒的薄膜,人们一直没有停止过研究,并提出了很多方法。目前制备多晶硅薄膜电池多采用化学气相沉积法,包括低压化学气相沉积(LPCVD)和等离子增强化学气相沉积(PECVD)工艺。此外,液相外延法(LPPE)和溅射沉积法也可用来制备多晶硅薄膜电池。 化学气相沉积主要是以SiH2Cl2、SiHCl3、Sicl4或SiH4,为反应气体,在一定的保护气氛下反应生成硅原子并沉积在加热的衬底上,衬底材料一般选用Si、SiO2、Si3N4等。但研究发现,在非硅衬底上很难形成较大的晶粒,并且容易在晶粒间形成空隙。解决这一问题办法是先用 LPCVD在衬底上沉炽一层较薄的非晶硅层,再将这层非晶硅层退火,得到较大的晶粒,然后再在这层籽晶上沉积厚的多晶硅薄膜,因此,再结晶技术无疑是很重要的一个环节,目前采用的技术主要有固相结晶法和中区熔再结晶法。多晶硅薄膜电池除采用了再结晶工艺外,另外采用了几乎所有制备单晶硅太阳能电池的技术,这样制得的太阳能电池转换效率明显提高。德国费莱堡太阳能研究所采用区馆再结晶技术在FZ Si衬底上制得的多晶硅电池转换效率为19%,日本三菱公司用该法制备电池,效率达16.42%。 液相外延(LPE)法的原理是通过将硅熔融在母体里,降低温度析出硅膜。美国Astropower公司采用LPE制备的电池效率达12.2%。中国光电发展技术中心的陈哲良采用液相外延法在冶金级硅片上生长出硅晶粒,并设计了一种类似于晶体硅薄膜太阳能电池的新型太阳能电池,称之为“硅粒”太阳能电池,但有关性能方面的报道还未见到。 多晶硅薄膜电池由于所使用的硅远较单晶硅少,又无效率衰退问题,并且有可能在廉价衬底材料上制备,其成本远低于单晶硅电池,而效率高于非晶硅薄膜电池,因此,多晶硅薄膜电池不久将会在太阳能电地市场上占据主导地位。 1.3 非晶硅薄膜太阳能电池 开发太阳能电池的两个关键问题就是:提高转换效率和 降低成本。由于非晶硅薄膜太阳能电池的成本低,便于大规模生产,普遍受到人们的重视并得到迅速发展,其实早在70年代初,Carlson等就已经开始了对非晶硅电池的研制工作,近几年它的研制工作得到了迅速发展,目前世界上己有许多家公司在生产该种电池产品。 非晶硅作为太阳能材料尽管是一种很好的电池材料,但由于其光学带隙为1.7eV, 使得材料本身对太阳辐射光谱的长波区域不敏感,这样一来就限制了非晶硅太阳能电池的转换效率。此外,其光电效率会随着光照时间的延续而衰减,即所谓的光致衰退S一W效应,使得电池性能不稳定。解决这些问题的这径就是制备叠层太阳能电池,叠层太阳能电池是由在制备的p、i、n层单结太阳能电池上再沉积一个或多个P-i-n子电池制得的。叠层太阳能电池提高转换效率、解决单结电池不稳定性的关键问题在于:①它把不同禁带宽度的材科组台在一起,提高了光谱的响应范围;②顶电池的i层较薄,光照产生的电场强度变化不大,保证i层中的光生载流子抽出;③底电池产生的载流子约为单电池的一半,光致衰退效应减小;④叠层太阳能电池各子电池是串联在一起的。 非晶硅薄膜太阳能电池的制备方法有很多,其中包括反应溅射法、PECVD法、LPCVD法等,反应原料气体为H2稀释的SiH4,衬底主要为玻璃及不锈钢片,制成的非晶硅薄膜经过不同的电池工艺过程可分别制得单结电池和叠层太阳能电池。目前非晶硅太阳能电池的研究取得两大进展:第一、三叠层结构非晶硅太阳能电池转换效率达到13%,创下新的记录;第二.三叠层太阳能电池年生产能力达5MW。美国联合太阳能公司(VSSC)制得的单结太阳能电池最高转换效率为9.3%,三带隙三叠层电池最高转换效率为13%,见表1 上述最高转换效率是在小面积(0.25cm2)电池上取得的。曾有文献报道单结非晶硅太阳能电池转换效率超过12.5%,日本中央研究院采用一系列新措施,制得的非晶硅电池的转换效率为13.2%。国内关于非晶硅薄膜电池特别是叠层太阳能电池的研究并不多,南开大学的耿新华等采用工业用材料,以铝背电极制备出面积为20X20cm2、转换效率为8.28%的a-Si/a-Si叠层太阳能电池。 非晶硅太阳能电池由于具有较高的转换效率和较低的成本及重量轻等特点,有着极大的潜力。但同时由于它的稳定性不高,直接影响了它的实际应用。如果能进一步解决稳定性问题及提高转换率问题,那么,非晶硅大阳能电池无疑是太阳能电池的主要发展产品之一。 2 多元化合物薄膜太阳能电池 为了寻找单晶硅电池的替代品,人们除开发了多晶硅、非晶硅薄膜太阳能电池外,又不断研制其它材料的太阳能电池。其中主要包括砷化镓III-V族化合物、硫化镉、硫化镉及铜锢硒薄膜电池等。上述电池中,尽管硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池的效率较非晶硅薄膜太阳能电池效率高,成本较单晶硅电池低,并且也易于大规模生产,但由于镉有剧毒,会对环境造成严重的污染,因此,并不是晶体硅太阳能电池最理想的替代 砷化镓III-V化合物及铜铟硒薄膜电池由于具有较高的转换效率受到人们的普遍重视。GaAs属于III-V族化合物半导体材料,其能隙为1.4eV,正好为高吸收率太阳光的值,因此,是很理想的电池材料。GaAs等III-V化合物薄膜电池的制备主要采用 MOVPE和LPE技术,其中MOVPE方法制备GaAs薄膜电池受衬底位错、反应压力、III-V比率、总流量等诸多参数的影响。 除GaAs外,其它III-V化合物如Gasb、GaInP等电池材料也得到了开发。1998年德国费莱堡太阳能系统研究所制得的GaAs太阳能电池转换效率为24.2%,为欧洲记录。首次制备的GaInP电池转换效率为14.7%.见表2。另外,该研究所还采用堆叠结构制备GaAs,Gasb电池,该电池是将两个独立的电池堆叠在一起,GaAs作为上电池,下电池用的是Gasb,所得到的电池效率达到31.1%。 铜铟硒CuInSe2简称CIC。CIS材料的能降为1.leV,适于太阳光的光电转换,另外,CIS薄膜太阳电池不存在光致衰退问题。因此,CIS用作高转换效率薄膜太阳能电池材料也引起了人们的注目。 CIS电池薄膜的制备主要有真空蒸镀法和硒化法。真空蒸镀法是采用各自的蒸发源蒸镀铜、铟和硒,硒化法是使用H2Se叠层膜硒化,但该法难以得到组成均匀的CIS。CIS薄膜电池从80年代最初8%的转换效率发展到目前的15%左右。日本松下电气工业公司开发的掺镓的CIS电池,其光电转换效率为15.3%(面积1cm2)。1995年美国可再生能源研究室研制出转换效率为17.l%的CIS太阳能电池,这是迄今为止世界上该电池的最高转换效率。预计到2000年CIS电池的转换效率将达到20%,相当于多晶硅太阳能电池。 CIS作为太阳能电池的半导体材料,具有价格低廉、性能良好和工艺简单等优点,将成为今后发展太阳能电池的一个重要方向。唯一的问题是材料的来源,由于铟和硒都是比较稀有的元素,因此,这类电池的发展又必然受到限制。 3 聚合物多层修饰电极型太阳能电池 在太阳能电池中以聚合物代替无机材料是刚刚开始的一个太阳能电池制爸的研究方向。其原理是利用不同氧化还原型聚合物的不同氧化还原电势,在导电材料(电极)表面进行多层复合,制成类似无机P-N结的单向导电装置。其中一个电极的内层由还原电位较低的聚合物修饰,外层聚合物的还原电位较高,电子转移方向只能由内层向外层转移;另一个电极的修饰正好相反,并且第一个电极上两种聚合物的还原电位均高于后者的两种聚合物的还原电位。当两个修饰电极放入含有光敏化剂的电解波中时.光敏化剂吸光后产生的电子转移到还原电位较低的电极上,还原电位较低电极上积累的电子不能向外层聚合物转移,只能通过外电路通过还原电位较高的电极回到电解液,因此外电路中有光电流产生。 由于有机材料柔性好,制作容易,材料来源广泛,成本底等优势,从而对大规模利用太阳能,提供廉价电能具有重要意义。但以有机材料制备太阳能电池的研究仅仅刚开始,不论是使用寿命,还是电池效率都不能和无机材料特别是硅电池相比。能否发展成为具有实用意义的产品,还有待于进一步研究探索。 4 纳米晶化学太阳能电池 在太阳能电池中硅系太阳能电池无疑是发展最成熟的,但由于成本居高不下,远不能满足大规模推广应用的要求。为此,人们一直不断在工艺、新材料、电池薄膜化等方面进行探索,而这当中新近发展的纳米TiO2晶体化学能太阳能电池受到国内外科学家的重视。 自瑞士Gratzel教授研制成功纳米TiO2化学大阳能电池以来,国内一些单位也正在进行这方面的研究。纳米晶化学太阳能电池(简称NPC电池)是由一种在禁带半导体材料修饰、组装到另一种大能隙半导体材料上形成的,窄禁带半导体材料采用过渡金属Ru以及Os等的有机化合物敏化染料,大能隙半导体材料为纳米多晶TiO2并制成电极,此外NPC电池还选用适当的氧化一还原电解质。纳米晶TiO2工作原理:染料分子吸收太阳光能跃迁到激发态,激发态不稳定,电子快速注入到紧邻的TiO2导带,染料中失去的电子则很快从电解质中得到补偿,进入TiO2导带中的电于最终进入导电膜,然后通过外回路产生光电流。 纳米晶TiO2太阳能电池的优点在于它廉价的成本和简单的工艺及稳定的性能。其光电效率稳定在10%以上,制作成本仅为硅太阳电池的1/5~1/10.寿命能达到2O年以上。但由于此类电池的研究和开发刚刚起步,估计不久的将来会逐步走上市场。 5 太阳能电池的发展趋势 从以上几个方面的讨论可知,作为太阳能电池的材料,III-V族化合物及CIS等系由稀有元素所制备,尽管以它们制成的太阳能电池转换效率很高,但从材料来源看,这类太阳能电池将来不可能占据主导地位。而另两类电池纳米晶太阳能电池和聚合物修饰电极太阳能电地存在的问题,它们的研究刚刚起步,技术不是很成熟,转换效率还比较低,这两类电池还处于探索阶段,短时间内不可能替代应系太阳能电池。因此,从转换效率和材料的来源角度讲,今后发展的重点仍是硅太阳能电池特别是多晶硅和非晶硅薄膜电池。由于多晶硅和非晶硅薄膜电池具有较高的转换效率和相对较低的成本,将最终取代单晶硅电池,成为市场的主导产品。 提高转换效率和降低成本是太阳能电池制备中考虑的两个主要因素,对于目前的硅系太阳能电池,要想再进一步提高转换效率是比较困难的。因此,今后研究的重点除继续开发新的电池材料外应集中在如何降低成本上来,现有的高转换效率的太阳能电池是在高质量的硅片上制成的,这是制造硅太阳能电池最费钱的部分。因此,在如何保证转换效率仍较高的情况下来降低衬底的成本就显得尤为重要。也是今后太阳能电池发展急需解决的问题。近来国外曾采用某些技术制得硅条带作为多晶硅薄膜太阳能电池的基片,以达到降低成本的目的,效果还是比较现想的。
太阳能吸收式空调及供热综合系统
当前,世界各国都在加紧进行太阳能空调技术的研究。据调查,已经或正在建立太阳能空调系统的国家和地区有意大利、西班牙、德国、美国、日本、韩国、新加坡、香港等。这是由于发达国家的空调能耗在全年民用能耗中占有相当大的比重,利用太阳能驱动空调系统对节约常规能源、保护自然环境都具有十分重要的意义。
为了进一步拓宽太阳能的应用范围,使其在节能和环保中发挥更大的作用,我国在“九五”期间开展了太阳能空调技术研究,旨在通过技术攻关和系统示范,解决太阳能空调中的技术难题,从而为尽早实现太阳能空调的商业化打下技术基础。
一基本工作原理
太阳能吸收式空调系统主要由太阳集热器和吸收式制冷机两部分构成。
1吸收式制冷工作原理
吸收式制冷是利用两种物质所组成的二元溶液作为工质来进行的。这两种物质在同一压强下有不同的沸点,其中高沸点的组分称为吸收剂,低沸点的组分称为制冷剂。常用的吸收剂—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。
吸收式制冷机主要由发生器、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。在制冷机运行过程中,当溴化锂水溶液在发生器内受到热媒水加热后,溶液中的水不断汽化;水蒸气进入冷凝器,被冷却水降温后凝结;随着水的不断汽化,发生器内的溶液浓度不断升高,进入吸收器;当冷凝器内的水通过节流阀进入蒸发器时,急速膨胀而汽化,并在汽化过程中大量吸收蒸发器内冷媒水的热量,从而达到降温制冷的目的;在此过程中,低温水蒸气进入吸收器,被吸收器内的浓溴化锂溶液吸收,溶液浓度逐步降低,由溶液泵送回发生器,完成整个循环。
2太阳能吸收式空调工作原理
所谓太阳能吸收式制冷,就是利用太阳集热器为吸收式制冷机提供其发生器所需要的热媒水。热媒水的温度越高,则制冷机的性能系数(亦称COP)越高,这样空调系统的制冷效率也越高。例如,若热媒水温度60℃左右,则制冷机COP约0�40;若热媒水温度90℃左右,则制冷机COP约0�70;若热媒水温度120℃左右,则制冷机COP可达1�10以上。
常规的吸收式空调系统主要包括吸收式制冷机、空调箱(或风机盘管)、锅炉等几部分,而太阳能吸收式空调系统是在此基础上再增加太阳集热器、储水箱和自动控制系统。太阳能吸收式空调系统可以实现夏季制冷、冬季采暖、全年提供生活热水等多项功能,其工作原理如图2所示。
制冷、供热功率(kW) 100
空调、采暖面积(m2) 1000
热水供应量 32
(非空调采暖季节)(吨/天)
集热器
类型 热管式真空管
采光面积(m2) 540
平均日效率(%) 35-40(空调、采暖时)
51(提供热水时)
制冷机
类型 热水型单级溴化锂
热媒水温度(℃) 88
冷媒水温度(℃) 8
性能系数(COP) 0.07
在夏季,被集热器加热的热水首先进入储水箱,当热水温度达到一定值时,由储水箱向制冷机提供热媒水;从制冷机流出并已降温的热水流回储水箱,再由集热器加热成高温热水;制冷机产生的冷媒水通向空调箱,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,可由辅助锅炉补充热量。
在冬季,同样先将集热器加热的热水进入储水箱,当热水温度达到一定值时,由储水箱直接向空调箱提供热水,以达到供热采暖的目的。当太阳能不能够满足要求时,也可由辅助锅炉补充热量。
在非空调采暖季节,只要将集热器加热的热水直接通向生活用储水箱中的热交换器,就可将储水箱中的冷水逐渐加热以供使用。
二空调及供热综合示范系统
为了将太阳能吸收式空调技术付诸实际应用,根据“九五”国家科技攻关计划任务,北京市太阳能研究所于1999年9月建成一套我国目前最大的太阳能吸收式空调及供热综合示范系统(见压题照片)。
1安装地点概况
太阳能空调示范系统建在山东省乳山市。乳山市位于山东半岛的东南端,北接烟台,西临青岛,南濒黄海。该地区有较好的太阳能资源,年平均日太阳辐照量为17�3MJ/m2。当地夏季最高气温33�1℃,冬季最低气温-7�8℃,夏季和冬季分别有制冷和采暖的要求,因此是安装太阳能空调系统的合适地点。
乳山市银滩旅游度假区利用本地区自然条件,大力发展旅游事业,正在筹建“中国新能源科普公园”。科普公园计划建造包括风能馆、太阳能馆等在内的8个馆、厅。太阳能空调系统就建在科普公园内的太阳能馆。
在这里人们不仅可以参观太阳能科普展品,增长太阳能科普知识,了解最新的太阳能技术,并且在参观和娱乐的同时可亲身感受到太阳能空调和采暖所营造的舒适环境。
2主要技术性能
新建的太阳能空调系统由热管式真空管集热器、溴化锂吸收式制冷机、储热水箱、储冷水箱、生活用储热水箱、循环泵、冷却塔、空调箱、辅助燃油锅炉和自动控制系统等部分组成。系统安装完成后,经过冬、春、夏三季运行和测试,达到表1的主要技术性能。
3系统设计特点
(1)太阳能与建筑有机结合
整个太阳能馆的总体设计既使建筑物造型美观、新颖别致,又能满足集热器安装的要求。依据这个原则,建筑物的南立面采用大斜屋顶结构,一则斜面的面积比平面大得多,可以布置更多的集热器;二则在斜面上布置集热器时无需考虑前后遮挡问题,而且造型也非常美观。斜屋顶倾角取35°,与当地纬度接近,有利于集热器充分发挥作用。
(2)热管式真空管集热器提高了制冷和采暖效率
热管式真空管集热器是北京市太阳能研究所的一项重大科技成果,具有效率高、耐冰冻、启动快、保温好、承压高、耐热冲击、运行可靠等诸多优点,是组成高性能太阳能空调系统的重要部件。热管式真空管集热器可为高效溴化锂制冷机提供88℃的热媒水,从而提高整个系统的制冷效率;这种集热器还可在北方寒冷的冬季有效地工作,为建筑物供暖。
(3)大小两个储热水箱加快了每天制冷或采暖进程
根据一天内太阳辐照度变化的固有特点,储热水箱不仅可以使系统稳定运行,还可以把太阳辐照高峰时的多余能量以热水形式储存起来。本系统与一般太阳能空调系统的不同之处在于设置了大、小两个储热水箱。小储热水箱主要用于保证系统的快速启动。测试结果表明,在夏季和冬季晴天的早晨,小储热水箱内水温就能分别达到88℃和60℃,从而满足制冷和供暖的要求。
(4)专设的储冷水箱降低了系统的热量损失
尽管储热水箱可以储存能量,但它的能力毕竟是有限的。本系统专门设计了一个储冷水箱。在白天太阳辐照充裕的情况下,可以将制冷机产生的冷媒水储存在储冷水箱内,其优点在于这种情况下的系统热量损失显然要比以热媒水形式储存在储热水箱中低得多,因为夏季环境温度与冷媒水温度之间的温差要明显小于热媒水温度与环境温度之间的温差。
(5)配套的辅助锅炉使系统可以全天候运行
所有太阳能系统的运行都不可避免地要受到气候条件的影响。为使系统可以全天候发挥空调、采暖功能,辅助的常规能源是必不可少的。该太阳能空调系统选用了辅助燃油热水锅炉,在白天太阳辐照量不足以及夜间需要继续用冷或用热时,可随即启动辅助锅炉,确保系统持续稳定地运行。
(6)系统运行及工况之间切换均能自动控制
在利用太阳能部分地替代常规能源的系统中,系统启动、能量储存以及太阳能与常规能源之间切换等功能的自动化都显得尤为重要;另外,本系统设置了几个储水箱,如何在不同的工况下自动启用不同的水箱,走不同的管路,也是系统正常运行的关键;再则,太阳能系统还应可靠地解决自动防过热和防冻结的问题。因此,我们为该太阳能空调系统设计了一套安全可靠、功能齐全的自动控制系统。
三推广应用前景
实践证明,采用热管式真空管集热器与溴化锂吸收式制冷机相结合的太阳能空调技术方案是成功的,它为太阳能热利用技术开辟了一个新的应用领域。
太阳能吸收式空调与常规空调相比,具有以下三大明显的优点:
(1)太阳能空调的季节适应性好,也就是说,系统制冷能力随着太阳辐射能的增加而增大,而这正好与夏季人们对空调的迫切要求一致;
(2)传统的压缩式制冷机以氟里昂为介质,它对大气层有极大的破坏作用,而吸收式制冷机以无毒、无害的溴化锂为介质,它对保护环境十分有利;
(3)同一套太阳能吸收式空调系统可以将夏季制冷、冬季采暖和其它季节提供热水结合起来,显著地提高了太阳能系统的利用率和经济性。
诚然,凡事都要一分为二。我们在强调太阳能空调优点的同时,也应看到它目前存在的局限性,因而在推广应用过程中注意解决这些问题:
(1)虽然太阳能空调开始进入实用化阶段,希望使用太阳能空调的用户不断增加,但目前已经实现商品化的产品大都是大型的溴化锂制冷机,只适用于单位的中央空调。对此,空调制冷界正在积极研究开发各种小型的溴化锂或氨—水吸收式制冷机,以便与太阳集热器配套逐步进入家庭;
(2)虽然太阳能空调可以无偿利用太阳能资源,但由于自然条件下的太阳辐照度不高,使集热器采光面积与空调建筑面