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    太阳能冷却技术及市场概况
    太阳能热电联产最大化热冷却效率

    太阳能制冷市场的不断增长,迅速成为较大的制冷市场的一部分。太阳能制冷,这乍一看似乎是矛盾的概念,实际上代表的太阳能供电和冷却需求之间的完美关系:当它最热时(意味着有丰富的太阳能资源),冷却需求往往是最高的。太阳能制冷系统由太阳能集热器,缓冲器或储存罐,热驱动制冷机或除湿冷却器和一个以备不时之需的可选备用加热器组成。今天几乎所有的太阳能制冷装置都利用吸收技术 - 这是传承与第一市场上可以买到的热冷水机组,自那以后一直是这样的标准安装选择。

    太阳能热电联产,生产出高的温度,除了提供电力,在一个产品中为太阳能制冷提供了灵活的平台,满足客户在冬季需要供热,夏季需要制冷,全年提供电力的需求。利用太阳能热电联产制冷抵消了需求费用,可以获政府奖励,提供环境效益及易于集成到现有的冷却系统。
        包括办公楼,制造业,数据中心,医院,酒店及其他有制冷需求的行业对太阳能热电联产应用及市场需求较高。最新的太阳能热电联产制冷已于2012年5月在南加州煤气公司的能源资源中心(ERC)完成了安装。

    为什么太阳能制冷有道理
    太阳能制冷系统使用太阳能(光电板或太阳能光热技术)产生的冷却效果,从而抵消设备利用传统能源,如电力,天然气,丙烷和其他能源产生的消耗。

    冷却需求=太阳能供应

    当对热的需求和太阳能资源的可用性呈负相关,对冷却的需求完美匹配太阳能资源的可用性:当制冷需求最高时,温度恰恰也是最高的。
    在美国和世界各地,辐射度较高的地区被发现也有大量的冷却度日。冷却度日是一种行业标准单位,用来表示温度与冷却能量的相关性。
    太阳能热电联产用于在一个产品中产生热(其可用于加热或冷却)和电力。一个可以满足消费者在冬季制热需求,夏季制冷需求以及全年电力需求的产品。储热和以优化温度,光伏产量和需求量收费之间关系的复杂控制确保机组连贯运行。

    太阳能制冷原理
    太阳能制冷系统由太阳能集热器,缓冲器或储存罐,热驱动制冷机或除湿冷却器和一个可选的备用加热器,组成一个安全的系统。热驱动制冷机是吸收或吸附式制冷机在一个闭环过程中产生冷冻水,然后用来调节空气到所需的温度。干燥剂冷却器配对蒸发冷却器,直接在开环过程调节空气。今天,大多数太阳能制冷装置使用吸收式制冷机。

    吸收式制冷机
    一个基本的吸收式制冷机有四个主要部件:一个发生器,一个冷凝器,一个蒸发器和一个吸收器。三个热交换器促进冷水机组热量的流入和流出。

    发生器&冷凝器
    在冷却过程中,热量被引入发电机 - 这是第一次使用太阳能热量。在直燃式制冷机,它可以是由燃料,如天然气或丙烷燃烧产生的热量。在热水驱动制冷机(太阳能或其它热源),被加热的水通过在发生器中的热交换器流动。
       传递到发电机的热蒸发溴化锂(LiBr)和水的溶液,从而导致溴化锂解析成浓缩溶液。浓缩溶液被传送到传递到吸收器,而水蒸汽行进到冷凝器里变成液体(拒绝潜热来冷却水),随后被节流并送到蒸发器。

    蒸发器&吸收器

    蒸发器的目的是冷却水,类似于湿气蒸发时冷却皮肤。蒸发器在非常低的压力下,通过水的化学亲合性保持溴化锂吸收剂,它允许沸腾和蒸发在低温下发生。水的蒸发通过从蒸发器中冷冻水盘管除去热量产生冷却。然后水蒸汽被传递给溴化锂溶液的吸收剂吸收。溴化锂与水的稀释溶液返回到发生器重新开始下一次循环。
    热交换器
    一种吸收式制冷机中包含了三个循环用来控制水的进出,以便在制冷过程中进行热量交换:

    1.热水循环(≈200 F 进):转换太阳能的热量来驱动发生器中的热压缩机。

    2.冷却水回路(≈65 F 进):拒绝潜热以保持吸收器和冷凝器中的低温环境。吸收器温度比冷凝器温度对冷水机组的效率更敏感,所以冷却水首先通过吸收器,然后通过冷凝器。

    3.冷冻水回路(≈44 F出):通过蒸发器中制冷剂的汽化来冷却。

    吸收式制冷机通常可获得单效或双效。单效吸收式制冷系统具有上述的每个基本元件中的一个。一种双效吸收式制冷机是像一个单效冷却器与另外的发生器和冷凝器通过级联能量和压力,以提高效率
    一个标准的度量冷水机组效率的性能系数,通常被称为制热能效比(COP)。制热能效比是度量产生每单位制冷能量所需要消耗的能量。
    单效吸收式制冷机有大约0.7的COP;双效制冷机具有大约1.2的COP,但需要压力容器和更高的输入温度。从上世纪90年代后期,人们开始研究和发展拥有第三个发生器和冷凝器的三效吸收式冷水机组。三效冷水机组可以产生更高的效率,但是需要更高的成本,并增加了系统的复杂性。单作用式冷水机组的简单性,安全性和温度要求使其成为太阳能热电联产的理想选择。

    吸附式制冷机组
    与吸收式制冷机相比,吸附式制冷机目前在市场上有少量的安装和出售。但在欧洲市场吸附式制冷机有较多的增长。吸附式制冷机的优点是较低的驱动温度(启动温度140F),不附带溶液泵及运行过程中噪音更低。
          吸附式制冷机使用一种固体吸附剂材料,虽然其它吸附剂正在开发中,但目前典型的吸附剂材料是硅胶,通过吸收和释放制冷剂以来产生冷却。吸附式制冷机包括两个隔室,蒸发器和冷凝器,二者均含有固体吸附剂材料。太阳能热量输入导致水在蒸发器中蒸发并解析。在冷凝器中的吸附剂吸附水,并防止热量再次启动该过程。为了有效地管理热量,beds会周期性地从热水切换到冷却水。

    除湿冷却器
    热驱动的开放式冷却循环使用除湿冷却器除湿。干燥材料可以是固体或液体,并且比吸收和吸收式制冷机使用更低的太阳能热输入温度。
    这些类型的冷却器是最经常在发展中地区发现的,因为虽然它们成本低,安装简单,但它们不是一个独立的散热解决方案。然而,干燥剂冷却器除湿可与蒸发冷却或冷冻水组合,创建一个完整的散热解决方案。

    太阳能热电联产太阳能制冷

    太阳能热电联产生产出高的温度,除了电力外,还为最高的散热效率的太阳能冷却提供了一个灵活的平台。利用太阳能热电联产制冷有补偿需求费用,获得政府奖励,提供环境效益和易于集成到现有冷却系统的优点。




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