驅動制冷的主要方式
根據能量轉換方式的不同,太陽能驅動制冷主要有以下兩種模式:壹種是先實現光電轉換,再用電制冷;二是進行光熱轉換,然後利用熱能進行制冷。
太陽能光電轉換制冷的研究
它是將太陽能通過光電轉換器件轉換成電能,然後用來驅動半導體制冷系統或常規壓縮制冷系統實現制冷的壹種方法,即光電半導體制冷和光電壓縮制冷。這種制冷模式的前提是將太陽能轉化為電能,關鍵是光電轉換技術,必須采用光電轉換接收器,即光伏電池,其工作原理是光伏效應。
太陽能半導體制冷。太陽能半導體制冷是壹種利用太陽能電池產生的電能供給半導體制冷器件,實現熱能傳遞的特殊制冷方式。半導體制冷的理論基礎是固體的熱電效應,即當直流電通過兩種不同導電材料組成的電路時,在結處會發生吸熱或放熱的現象。如何提高材料的性能,尋找更理想的材料,已經成為太陽能半導體制冷的重要課題。太陽能半導體制冷廣泛用於國防、科研、醫療衛生等領域的電子設備和儀器的冷卻器,或用於低溫儀器和儀表,或用於制作小型恒溫器。目前太陽能半導體制冷裝置的效率還比較低,COP壹般在0.2 ~ 0.3左右,遠低於壓縮制冷。
光電壓縮制冷。在光電壓縮制冷過程中,太陽能首先被光電轉換器件轉換成電能,制冷過程為常規壓縮制冷。光電壓縮制冷的優勢在於可以利用成熟高效的壓縮制冷技術方便地獲得制冷量。光電壓縮制冷系統已在壹些日照好、電力設施缺乏的國家和地區得到應用,如非洲國家用於生活和藥物制冷。但其成本比常規制冷循環高3 ~ 4倍左右。隨著光電轉換器件效率的提高和成本的降低,光電太陽能制冷產品將有廣闊的發展前景。
太陽能光熱轉換制冷的研究
太陽能光熱轉換制冷,首先是將太陽能轉化為熱能,然後利用熱能作為外部補償,達到制冷目的。光熱轉換主要可以從以下幾個方向實現制冷,即太陽能吸收式制冷、太陽能吸附式制冷、太陽能除濕式制冷、太陽能蒸汽壓縮式制冷和太陽能蒸汽噴射式制冷。其中,太陽能吸收式制冷已經進入應用階段,而太陽能吸收式制冷還處於實驗研究階段。
太陽能吸收制冷的研究。太陽能吸收式制冷的研究最接近實際應用。最常見的配置是:太陽能集熱器用於收集太陽能,驅動單效、雙效或兩級吸收式制冷機。主要以溴化鋰-水為工質,太陽能不足時可采用燃油或燃煤鍋爐輔助加熱。該系統的主體結構與普通吸收式制冷系統基本相同,唯壹不同的是發生器處的熱源是太陽能,而不是普通鍋爐供暖產生的高溫蒸汽、熱水或高溫廢氣。
太陽能吸附制冷。太陽能吸附式制冷系統的制冷原理是利用吸附床中固體吸附劑對制冷劑的周期性吸附和解吸過程來實現制冷循環。太陽能吸附制冷系統主要由太陽能吸附集熱器、冷凝器、蓄能器、蒸發器、閥門等組成。常用的吸附劑對有活性炭-甲醇、活性炭-氨、氯化鈣-氨、矽膠-水、金屬氫化物-氫等。太陽能吸附式制冷具有系統結構簡單、無運動部件、噪音低、無需考慮腐蝕等優點,其建設成本和運行成本相對較低。