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太陽能冷卻技術及市場概況
太陽能熱電聯產最大化熱冷卻效率

太陽能制冷市場的不斷增長,迅速成為較大的制冷市場的一部分。太陽能制冷,這乍一看似乎是矛盾的概念,實際上代表的太陽能供電和冷卻需求之間的完美關系:當它最熱時(意味著有豐富的太陽能資源),冷卻需求往往是最高的。太陽能制冷系統由太陽能集熱器,緩沖器或儲存罐,熱驅動制冷機或除濕冷卻器和一個以備不時之需的可選備用加熱器組成。今天幾乎所有的太陽能制冷裝置都利用吸收技術 - 這是傳承與第一市場上可以買到的熱冷水機組,自那以后一直是這樣的標準安裝選擇。

太陽能熱電聯產,生產出高的溫度,除了提供電力,在一個產品中為太陽能制冷提供了靈活的平臺,滿足客戶在冬季需要供熱,夏季需要制冷,全年提供電力的需求。利用太陽能熱電聯產制冷抵消了需求費用,可以獲政府獎勵,提供環境效益及易于集成到現有的冷卻系統。
    包括辦公樓,制造業,數據中心,醫院,酒店及其他有制冷需求的行業對太陽能熱電聯產應用及市場需求較高。最新的太陽能熱電聯產制冷已于2012年5月在南加州煤氣公司的能源資源中心(ERC)完成了安裝。

為什么太陽能制冷有道理
太陽能制冷系統使用太陽能(光電板或太陽能光熱技術)產生的冷卻效果,從而抵消設備利用傳統能源,如電力,天然氣,丙烷和其他能源產生的消耗。

冷卻需求=太陽能供應

當對熱的需求和太陽能資源的可用性呈負相關,對冷卻的需求完美匹配太陽能資源的可用性:當制冷需求最高時,溫度恰恰也是最高的。
在美國和世界各地,輻射度較高的地區被發現也有大量的冷卻度日。冷卻度日是一種行業標準單位,用來表示溫度與冷卻能量的相關性。
太陽能熱電聯產用于在一個產品中產生熱(其可用于加熱或冷卻)和電力。一個可以滿足消費者在冬季制熱需求,夏季制冷需求以及全年電力需求的產品。儲熱和以優化溫度,光伏產量和需求量收費之間關系的復雜控制確?;榱嵩誦?。

太陽能制冷原理
太陽能制冷系統由太陽能集熱器,緩沖器或儲存罐,熱驅動制冷機或除濕冷卻器和一個可選的備用加熱器,組成一個安全的系統。熱驅動制冷機是吸收或吸附式制冷機在一個閉環過程中產生冷凍水,然后用來調節空氣到所需的溫度。干燥劑冷卻器配對蒸發冷卻器,直接在開環過程調節空氣。今天,大多數太陽能制冷裝置使用吸收式制冷機。

吸收式制冷機
一個基本的吸收式制冷機有四個主要部件:一個發生器,一個冷凝器,一個蒸發器和一個吸收器。三個熱交換器促進冷水機組熱量的流入和流出。

發生器&冷凝器
在冷卻過程中,熱量被引入發電機 - 這是第一次使用太陽能熱量。在直燃式制冷機,它可以是由燃料,如天然氣或丙烷燃燒產生的熱量。在熱水驅動制冷機(太陽能或其它熱源),被加熱的水通過在發生器中的熱交換器流動。
   傳遞到發電機的熱蒸發溴化鋰(LiBr)和水的溶液,從而導致溴化鋰解析成濃縮溶液。濃縮溶液被傳送到傳遞到吸收器,而水蒸汽行進到冷凝器里變成液體(拒絕潛熱來冷卻水),隨后被節流并送到蒸發器。

蒸發器&吸收器

蒸發器的目的是冷卻水,類似于濕氣蒸發時冷卻皮膚。蒸發器在非常低的壓力下,通過水的化學親合性保持溴化鋰吸收劑,它允許沸騰和蒸發在低溫下發生。水的蒸發通過從蒸發器中冷凍水盤管除去熱量產生冷卻。然后水蒸汽被傳遞給溴化鋰溶液的吸收劑吸收。溴化鋰與水的稀釋溶液返回到發生器重新開始下一次循環。
熱交換器
一種吸收式制冷機中包含了三個循環用來控制水的進出,以便在制冷過程中進行熱量交換:

1.熱水循環(≈200 F 進):轉換太陽能的熱量來驅動發生器中的熱壓縮機。

2.冷卻水回路(≈65 F 進):拒絕潛熱以保持吸收器和冷凝器中的低溫環境。吸收器溫度比冷凝器溫度對冷水機組的效率更敏感,所以冷卻水首先通過吸收器,然后通過冷凝器。

3.冷凍水回路(≈44 F出):通過蒸發器中制冷劑的汽化來冷卻。

吸收式制冷機通??苫竦玫バЩ蛩?。單效吸收式制冷系統具有上述的每個基本元件中的一個。一種雙效吸收式制冷機是像一個單效冷卻器與另外的發生器和冷凝器通過級聯能量和壓力,以提高效率
一個標準的度量冷水機組效率的性能系數,通常被稱為制熱能效比(COP)。制熱能效比是度量產生每單位制冷能量所需要消耗的能量。
單效吸收式制冷機有大約0.7的COP;雙效制冷機具有大約1.2的COP,但需要壓力容器和更高的輸入溫度。從上世紀90年代后期,人們開始研究和發展擁有第三個發生器和冷凝器的三效吸收式冷水機組。三效冷水機組可以產生更高的效率,但是需要更高的成本,并增加了系統的復雜性。單作用式冷水機組的簡單性,安全性和溫度要求使其成為太陽能熱電聯產的理想選擇。

吸附式制冷機組
與吸收式制冷機相比,吸附式制冷機目前在市場上有少量的安裝和出售。但在歐洲市場吸附式制冷機有較多的增長。吸附式制冷機的優點是較低的驅動溫度(啟動溫度140F),不附帶溶液泵及運行過程中噪音更低。
      吸附式制冷機使用一種固體吸附劑材料,雖然其它吸附劑正在開發中,但目前典型的吸附劑材料是硅膠,通過吸收和釋放制冷劑以來產生冷卻。吸附式制冷機包括兩個隔室,蒸發器和冷凝器,二者均含有固體吸附劑材料。太陽能熱量輸入導致水在蒸發器中蒸發并解析。在冷凝器中的吸附劑吸附水,并防止熱量再次啟動該過程。為了有效地管理熱量,beds會周期性地從熱水切換到冷卻水。

除濕冷卻器
熱驅動的開放式冷卻循環使用除濕冷卻器除濕。干燥材料可以是固體或液體,并且比吸收和吸收式制冷機使用更低的太陽能熱輸入溫度。
這些類型的冷卻器是最經常在發展中地區發現的,因為雖然它們成本低,安裝簡單,但它們不是一個獨立的散熱解決方案。然而,干燥劑冷卻器除濕可與蒸發冷卻或冷凍水組合,創建一個完整的散熱解決方案。

太陽能熱電聯產太陽能制冷

太陽能熱電聯產生產出高的溫度,除了電力外,還為最高的散熱效率的太陽能冷卻提供了一個靈活的平臺。利用太陽能熱電聯產制冷有補償需求費用,獲得政府獎勵,提供環境效益和易于集成到現有冷卻系統的優點。