摘要：分析了現(xiàn)階段太陽能吸收式制冷所遇到瓶頸，為突破這個瓶頸而創(chuàng)新的提出納米技術(shù)在太陽能吸收式制冷系統(tǒng)上應用，并分析應用前景。
　　關鍵詞：太陽能、吸收式制冷、納米技術(shù)
　　Abstract：Analyzedsolarabsorptionrefrigerationbottlenecksencounteredatthisstage,inordertobreakthroughthisbottleneckandproposeinnovativenanotechnologyinsolarabsorptionrefrigerationsystemapplications,andanalysisapplications.
　　Keywords：Solarenergy,absorptionrefrigeration,nanotechnology
　　隨著經(jīng)濟發(fā)展和科技進步，能源和環(huán)境成為當今世界突出的兩大社會問題。太陽能是地球上最大的可再生能源，是取之不盡、用之不竭的優(yōu)質(zhì)清潔能源，因此，以太陽能熱源的溴化鋰吸收式制冷機，在節(jié)能、環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展等方面有著無可比擬的應用前景而得到研究人員的青睞，但是由于吸收式制冷機的COP與壓縮式系統(tǒng)相比偏低，太陽能集熱系統(tǒng)成本的居高不下和效率低下成為發(fā)展太陽能吸收式制冷的瓶頸。因此目前世界上尚沒有實現(xiàn)一個真正商業(yè)化的可以與傳統(tǒng)蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)進行競爭的太陽能吸收式機組系統(tǒng)。為解決上述問題，我們嘗試在太陽能吸收式制冷系統(tǒng)上應用納米技術(shù)，并通過理論方法分析其可行性。
　　一、太陽能溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)
　　太陽能溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)的主要構(gòu)成是太陽集熱器、溴化鋰吸收式制冷機、輔助燃油鍋爐、儲水箱、自動控制系統(tǒng)等。工作原理圖如下：

　　
　　通過太陽能集熱器產(chǎn)生的熱媒水流經(jīng)發(fā)生器，加熱發(fā)生器中的溴化鋰水溶液。溶液中的水汽化成水蒸氣，從而導致溴化鋰水溶液的濃度升高，進入吸收器。而產(chǎn)生的水蒸氣進入到冷凝器中，由于冷卻水的作用，液化成低溫高壓的液體水。低溫高壓的水通過節(jié)流閥到達蒸發(fā)器中，因為體積的膨脹而汽化，氣化的過程需要吸熱，因此蒸發(fā)器中的冷媒水的熱量被大量奪走，達到制冷的效果。同時，低溫的水蒸氣進入吸收器，被其中的高濃度的溴化鋰水溶液吸收，變回稀溶液。利用溶液泵，將溴化鋰稀溶液泵回發(fā)生器中，進行下一輪的循環(huán)。如此反復循環(huán)，不斷制冷。而且整個裝置中為了節(jié)約加熱溴化鋰稀溶液的熱量，在發(fā)生器和吸收器之間加入一個換熱器——讓從發(fā)生器流出的高溫高濃度溶液與從吸收器中泵回的低溫低濃度溶液放身熱交換，使得循環(huán)回去的稀溶液溫度升高，提高裝置熱效率。目前，我們通過實驗測出，單效溴化鋰吸熱系統(tǒng)熱源溫度在90℃時，cop才僅僅為0.6，遠遠低于蒸發(fā)式制冷的效率。
　　可以看出，太陽能集熱器是指吸收太陽輻射并將產(chǎn)生的熱能傳遞到傳熱工質(zhì)的裝置，幾乎所有太陽能轉(zhuǎn)化利用都離不開太陽能集熱器。因此提高太陽能集熱器的集熱效率成了太陽能吸收式制冷的重中之重。
　　二、納米技術(shù)
　　為了解決太陽能集熱設備效率低下的問題，我們做了大量的實驗研究。在研究的過程中，意外發(fā)現(xiàn)一類奇異的納米材料，如納米TiN、ZrO2、Cr-Cr2O3等對太陽光有強烈的吸收作用。由于這些納米材料界面原子排列較為混亂、原子密度低、界面原子耦合作用變?nèi)�，因此其比熱和熱膨脹系�?shù)都大于同類粗晶材料和非晶體材料。其次由于納米粒子的粒徑遠小于光波波長，與入射光有交互作用，光透性可以通過控制粒徑和氣孔率而加以精確控制，加上其量子尺寸效應，其光吸收率很大。通過測試對比，這類納米材料的平均比表面積在70m2/g以上。如此大的比表面積，加上其特殊的吸熱性能，我們考慮將納米技術(shù)應用在太陽能集熱設備上，從而解決集熱設備面積過于龐大、供水溫度受天氣影響較大、集熱效率低下等問題。另外，目前的納米技術(shù)比較成熟，價格也容易接受，將使太陽能集熱設備的總成本降低。
　　三、納米技術(shù)在太陽能吸收式空調(diào)上的應用
　　太陽能吸收式空調(diào)裝置，其主要設備太陽能集熱設備，集熱設備的熱效率隨著集熱溫度的升高而降低。為解決太陽能集熱設備效率低下的問題，我們研究發(fā)現(xiàn)，納米材料具有很大光吸收率，很大的比表面積，很大比熱和熱膨脹系數(shù)等奇異的功能，從而能真正解決太陽能集熱設備效率不高的問題，使太陽能吸收式制冷系統(tǒng)與傳統(tǒng)的壓縮式制冷系統(tǒng)相抗衡。目前最具有代表性的全玻璃雙真空管,以北京地區(qū)為例，太陽日輻照量17.0MJ/m²集熱輸出為0.33KW/㎡。新型納米材料比表面積可達70㎡/g以上，吸收率在90%以上，按照1㎡太陽能集熱設備用1g納米材料來計算，納米集熱設備的當量面積在17㎡左右，這是17倍的面積增加；另外，目前太陽能集熱器普通涂膜對太陽光，主要是可見光的吸熱系數(shù)達到90%以上，納米材料的粒徑可以對吸收光波波長范圍進行設定，調(diào)整納米材料量子尺寸，使其吸收太陽能最大化。納米技術(shù)在太陽能吸收式制冷上的應用，掀開吸收式制冷的新篇章，我們看納米太陽能單級吸收式制冷流程圖。

　　從上圖可以看出，納米技術(shù)主要用于發(fā)生器，太陽能集熱與發(fā)生器于一體，節(jié)省設備，減少換熱損失，太陽能直接轉(zhuǎn)化為熱能。從納米材料較大的比表面積與波段選擇的奇異性能優(yōu)勢上判斷，納米太陽能發(fā)生器集熱效率將會成倍的提高。
　　四、應用前景
　　我們對常規(guī)的吸收式空調(diào)系統(tǒng)做了大量的實驗，得出如下實驗數(shù)據(jù)：若熱媒溫度60℃左右，則制冷機COP約0.40；若熱媒水溫度90℃左右，則制冷機COP約0.70；若熱媒水溫度120℃左右，則制冷機COP可達1.10以上。因此，熱媒的溫度越高，則制冷機的性能系數(shù)(亦稱COP)越高，這樣空調(diào)系統(tǒng)的制冷效率也越高。
　　太陽能吸收式制冷有著傳統(tǒng)制冷無可比擬的優(yōu)點。首先，傳統(tǒng)的制冷機是以氟里昂為介質(zhì)，它對大氣層有極大的破壞作用，而太陽吸收式制冷機所用的是無毒、無害的溴化鋰水溶液，幾乎對環(huán)境沒有任何影響。其次，與其他太陽能熱利用相比，太陽能制冷更具有季節(jié)適應性，尤其是在夏天。夏天天氣炎熱，太陽能輻射很強，但人們不需要熱水，需要制冷空調(diào)，而依靠太陽能的制冷空調(diào)系統(tǒng)在夏季能產(chǎn)生更多的冷量，能滿足人們的需求。
　　因此納米技術(shù)在太陽能吸收式制冷系統(tǒng)中的應用，不但突破了太陽能集熱設備成本高昂、效率低下的瓶頸，同時它還有具有吸收式獨特的優(yōu)勢。因此，納米技術(shù)將揭開太陽能吸收制冷的新篇章。
　　參考文獻：
　　[1]彥啟森,石文星,田長青.《空氣調(diào)節(jié)用制冷技術(shù)》（第三版），2004年6月;
　　[2]周裁民,楊雄波,許瑞珍.《納米材料的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢》，科技信息，2008年第17期;
　　[3]溫得英.《淺談納米材料和技術(shù)的應用》，裝備制造技術(shù)2008年第7期
　　[4]卓東升.《太陽能中央熱水系統(tǒng)集熱器的經(jīng)濟分析》，能源與環(huán)境，2004年第4期
　　

轉(zhuǎn)載請注明來自：http://www.jinnzone.com/weidianzilw/4832.html