太阳能在生态建筑中的应用

太阳能在生态建筑中的应用太阳地球月亮2023/1/191太阳能在生态建筑中的应用1.利用太阳能的途径及重要意义（1-9）

--我国太阳能资源分布

--利用太阳能供热、制冷的途径

--利用太阳能供热、制冷的重要意义2.太阳能集热器（10-46）3.太阳能热水系统（46-53）4.太阳能热水系统与建筑一体化（54-58）5.太阳能热水采暖（59-65）6.太阳能制冷与空调（66-115）7.太阳能发展趋势与前景（116-132）2007年保定启动"太阳能之城"工程2009年河北“追风逐日”工程2023/1/1921.太阳能应用途径及重要意义2023/1/1931.1我国太阳能资源分布2023/1/1941.1我国太阳能资源分布类别名称全年日照时数(h)全年日照辐射量(MJ／cm2.a)主要包括地区Ⅰ丰富区3200～330O6700～8370青藏高原、甘肃北部、宁夏北部和新疆南部等地，特别是西藏，居世界第二位。Ⅱ较丰富区3000～32005860～6700河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部等地。Ⅲ中等区2200～30005020～5860山东、河南、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、江苏北部和安徽北部等地。Ⅳ较差区1400～22004190～5020湖南、湖北、广西、江西、浙江、福建北部、广东北部、陕西南部、江苏南部、安徽南部以及黑龙江、台湾东北部等地。Ⅴ最少区1000～14003350～4190四川、贵州、重庆等地。2023/1/1951.1我国太阳能资源分布一、二、三类地区，年日照时数大于2000h，辐射总量高于5860MJ／cm2·a，是我国太阳能资源丰富或较丰富的地区，面积较大，约占全国总面积的2／3以上，具有利用太阳能的良好条件。四、五类地区虽然太阳能资源条件较差，但仍有一定的利用价值。2023/1/1961.2利用太阳能供热、制冷的途径太阳能集热器太阳能光伏发电2023/1/1971.3利用太阳能供热、制冷的意义--北方城镇建筑采暖用能1.5亿吨标煤/年，相当于非发电用煤15%；空调用电日益增长；--过渡地区采暖需求增长；--南方建筑能耗主要为空调除湿（南方城市夏季空调用电占总电量40％以上）；--生活热水用能急剧增加。

太阳能可在建筑生活热水供应、采暖空调等高能耗环节发挥重要作用！2023/1/1981.3利用太阳能供热、制冷的意义

•四季供应热水•夏季空调•冬季采暖•强化室内自然通风•自然采光照明•部分电力供应。。。各类建筑是利用太阳能资源的良好载体2023/1/1992.太阳能集热器2023/1/19102.太阳能集集热器用太阳能能加热低低温热水水（＜100℃℃）的太阳阳能热水水系统，，是当前前太阳能能热利用用中技术术最成熟熟、经济济最具竞竞争力、、应用最最广泛、、产业化化发展最最快的领领域。2023/1/1112.太阳能集热器器太阳集热器是是一种吸收太太阳辐射能量量并向工质传传递热量的装装置。--平板型太阳集集热器--真空管太阳集集热器2023/1/1122.1平板型太阳集集热器（1）分类（按工工质）•液态集热器•空气集热器（2）特点•结构简单，工工作可靠，成成本较低。•可同时利用直直射辐射和散散射辐射。•热流密度较低低，故工质的的温度也较低低，运行安全全。2023/1/1132.1平板型太阳集集热器（3）应用范围工业生产：如如锅炉进水预预热、牛奶加加工、鱼肉食食品加工工、制革续丝丝、印染及电电影胶卷冲洗洗等。生活及服务业业：如集体浴浴室、住宅、、别墅、理发发馆、餐厅、、医院、旅馆馆等。采暖、空调及及制冷：美国国、日本、西西欧和中国都都有采暖、、空调及制冷冷示范工程，，但成本较高高。农业生产：农农作物干燥、、温水养鱼、、温室种植及及养殖、中药药材干燥、传传统工艺品烘烘干等。游泳池加热：：国内已经建建成或计划兴兴建全年使用用的室内太阳阳能游泳池。。2023/1/1142.1平板型型太阳阳集热热器（4）构造造平板型型太阳阳集热热器一一般由由吸热热板、、盖板板、保保温层层和外外壳等等组成成，如如图所所示。。平板型型太阳阳集热热器组组成示示意图图2023/1/1152.1平板型型太阳阳集热热器（5）工作作过程程阳光透透过玻玻璃盖盖板照照射在在表面面有涂涂层的的吸热热板上上，吸吸热板板吸收收太阳阳辐射射能量量后温温度升升高，，将热热量传传递给给集热热器内内的工工质，，工质质温度度升高高后，，作为为有用用能量量输出出。2023/1/1162.1平板板型型太太阳阳集集热热器器（6）性性能能参参数数1）能能量量平平衡衡方方程程平板板型型太太阳阳集集热热器器实实际际上上是是一一个个热热交交换换器器，，是是将将太太阳阳辐辐射射能能转转换换成成热热能能的的设设备备。。其其能能量量平平衡衡，，如如图图所所示示。。平板型太阳集热器能量平衡图--单位时间内集热器的有用输出能量；--单位时间内集热器的能量损失；--单位时间内集热器的热容变化率。2023/1/1172.1平板型太太阳集热热器--单位时间间内集热热器吸收收到的太太阳辐射射能量：：--单位时间内集热器的有用输出能量；--单位时间内集热器的能量损失；--单位时间内集热器的热容变化率。2023/1/1182.1平板型太太阳集热热器也可写成成Ac--集热器采采光面积积，m2；HR--太阳辐照照度，W/m2；(τa)--盖板透过过率与吸吸热板吸吸收率的的乘积，，％。2023/1/1192.1平板型太太阳集热热器--单位时间间内集热热器的能能量损失失：UL--集热器总总热损系系数，W／(m2.℃)；tp,ta--吸热板和和环境温温度，℃℃。2023/1/1202.1平板型太太阳集热热器--单位时间间内集热热器的有有用输出出能量：：--单位时间间内集热热器的热热容变化化率：tf.o,tf.i--集热器的的出、入入口处介介质温度度，℃；；M--集热器单单位面积积介质的的质量流流量，kg／(m2.h)；Cp--介质的定定压比热热，kJ／(kg.℃)；Cc--集热器的的热容量量，kJ/℃℃；τ--时间，s；t--温度，℃℃。2023/1/1212.2真空管太阳集集热器2.2真空管太阳集集热器采用高真空技技术和优质选选择性吸收涂涂层，大大降降低了集热器器的总热损真空管太阳集集热器可以在在中、高温下下运行，也能能在寒冷的冬冬季及低日照照与天气多变变的地区运行行尤其其在在阴阴天天及及每每天天早早晚晚和和冬冬季季具具有有比比一一般般平平板板型型太太阳阳集集热热器器高高得得多多的的集集热热效效率率。。按真真空空管管封封装装结结构构分分为为：：--全玻玻璃璃真真空空管管太太阳阳集集热热器器--金属属--玻璃璃真真空空管管太太阳阳集集热热器器2023/1/1222.2真空空管管太太阳阳集集热热器器⑴全全玻玻璃璃真真空空管管太太阳阳集集热热器器由多多根根全全玻玻璃璃真真空空太太阳阳集集热热管管插插入入联联箱箱而而组组成成。。1--水箱箱外外壳壳2--保温温层层3--水箱箱内内胆胆4--排气气溢溢流流孔孔5--密封封胶胶圈圈6--外水水箱箱端端盖盖7--防尘尘圈圈8--电加加热热器器预预留留孔孔9--真空空集集热热管管10--进出出水水孔孔11--漫反反射射板板12--护罩罩尾尾托托13--支架架2023/1/1232.2真空管太太阳集热热器⑴全玻璃真真空太阳阳集热管管1)构造由内、外外两层玻玻璃管构构成内管外表表面具有有高吸收收率和低低发射率率的选择择性吸收收膜夹层之间间抽成高高真空，，其形状状如一个个细长的的暖水瓶瓶胆2023/1/1242.2真空管太太阳集热热器全玻璃真真空集热热管1-外玻璃管管2-内玻璃管管3-真空4-有支架的的消气剂剂5-选择性2023/1/1252.2真空管太阳阳集热器全玻璃真空空集热管太太阳能热水水器，是利利用真空集集热管所具具有高太阳阳能吸收比比和低发射射比涂层，，将吸收的的太阳辐射射转换成热热能，将管管内的水加加热，利用用冷水比重重大、热水水比重轻的的自然循环环的原理，，在真空管管内形成冷冷水下沉、、热水上浮浮的自然循循环，通过过不断的循循环，最终终使水箱内内的水温逐逐渐升高，，并储存与与其中。2)工作原理：：2023/1/1262.2真空空管管太太阳阳集集热热器器2）种种类类和和特特点点全玻玻璃璃真真空空太太阳阳集集热热管管尽尽管管有有许许多多优优点点，，但但由由于于管管内内装装水水，，在在运运行行过过程程中中若若有有1根管管坏坏了了，，整整个个系系统统就就要要停停止止工工作作。。为此此人人们们开开发发了了：：--全玻玻璃璃U形管管真真空空集集热热管管--全玻玻璃璃热热管管真真空2023/1/1272.2真空管太阳集集热器全玻璃U形管真空集热热管2023/1/1282.2真空管太阳集集热器全玻璃热管真真空集热管2023/1/1292.2真空管管太阳阳集热热器2023/1/1302.2真空管太太阳集热热器真空管内内没有水水，如果果1支真空集集热管损损坏，不不会影响响整个系系统的运运行。特点：不不改变全全玻璃真真空太阳阳集热管管的结构构，产品品运行的的可靠性性提高。。2023/1/1312.2真空管太阳集集热器⑵金属--玻璃真空管太太阳集热器同样也是由多多根同种类型型的真空集热热管组合而成成。根据集热管的的结构，可以以分为：U形管式、同轴套管式、热管式、内聚光式、直通式和贮热式等。1）U形管式真空集集热管如图所示。按按插入管内的的吸热板形状状不同又分为为平板翼片和圆柱形翼片。2023/1/1322.2真空管太阳阳集热器

U形管式真空集热管平板翼片圆柱形翼片2023/1/1332.2真空空管管太太阳阳集集热热器器2）同同轴轴套套管管式式真真空空集集热热管管同轴轴同轴轴套套管管式吸热热管管是是2023/1/1342.2真空管太阳阳集热器工作时冷水水从内管进进入，经吸吸热板加热热后，热水水通过内外外管的夹层层向外流出出。3）热管式真空集热管根据吸热板的不同，热管式真空集热管又分为：热管--平板翼片结构和热管--圆筒翼片结构。2023/1/1352.2真空管太阳阳集热器组成：由热热管、吸热热板、真空空玻璃管组组成。工作原理：：太阳光透透过玻璃照照射到吸热热板上，吸吸热板吸收收的热量迅迅速将热管管内的工质质汽化，被被汽化的工工质升到热热管冷凝端端，加热水水箱或联箱中的水水，同时工工质放出汽汽化潜热后后冷凝成液液体，在重重力作用下下又流回热热管的下端端，如此重重复工作，，不断地将将吸收的辐辐射能及时时迅速地传传递给需要要加热的介介质(水)。热管--平板翼片热管--圆筒翼片2023/1/1362.2真空管太太阳集热热器4）内聚光光式真空空集热管管内聚光式式真空集集热管是是在真空空管内加加聚光反反射面的的一种集集热管，，如图所所示。组成：由由聚光反反射面、、吸热管管和真空空玻璃管管等组成成。特点：运运行温度度较高，，有时可可达150℃℃以上；不不需要跟跟踪设备备；制造造比较困困难。内聚光式式真空集集热管2023/1/1372.2真空管管太阳阳集热热器5）直通通式真真空集集热管管如图所所示。。按真真空管管内的的吸热热结构构，可可分为为吸热热管板板结构构与吸吸热管管结构构。直通式式真空空集热热管吸热管管板吸热管管2023/1/1382.2真空管管太阳阳集热热器传热介介质由由吸热热管的的一端端流入入，在在真空空管内内加热热后，，从另另一端端流出出，故故称直直通式式。优点：：运行行温度度高和和易于于组装装。适适合应应用于于大型型太阳阳热水水工程程。如果与与聚光光反射射镜结结合使使用，，其温温度可可达300-400℃，可用用于太太阳能能热发发电。。美国国加州州的KJC太阳能能发电电厂就就是采采用了了该类类产品品，总总装机机容量量150MW。直通式式真空空集热热管吸热管管板吸热管管2023/1/1392.2真空管太太阳集热热器6）贮热式式真空集集热管如图所示示。它是是将大直直径真空空集热管管与贮热热水箱结结合为一一体的真真空管热热水器，，亦称真真空闷晒晒式热水水器。组成：由由吸热筒筒体、玻玻璃管金金属端盖盖、支撑撑架和消消气剂等等部件组组成。特点：不不需要水水箱，结结构紧凑凑，使用用较为方方便。贮热式真真空集热热管2023/1/1402.2真空管太太阳集热热器无论是真真空管太太阳热水水器或真真空管太太阳热水水工程，，一般都都是把多多支真空空集热管管通过联联箱组成成集热器器单组模模块，根根据需要要设计多多少组模模块组成成整个装装置或系系统，采采用自然然循环、、定温放放水或强强迫循环环的方式式获得所所需的热热水。下面以全玻璃璃真空管集热热器为实例进进行介绍。⑶真空管太阳阳集热器的结结构2023/1/1412.2真空管太阳集集热器1）全玻璃真空空管集热器的的结构组成：由集热热管、反射板板(有时也可不用用)、联箱、尾座座和支架组成成。分类：根据集集热管的安装装方位，可分分为南北向放放置和东西向向放置。无论何种结构构集热器，平平面与地面均均有一个倾角角。2023/1/1422.2真空管太阳阳集热器南北向放置置的真空管管集热器东西向放置置的真空管管集热器2023/1/1432.2真空空管管太太阳阳集集热热器器2）联联箱箱与与真真空空集集热热管管的的连连接接方方式式如图图所所示示。。联箱箱与与真真空空管管联联接接示示意意图图联箱箱根根据据需需要要可可设设计计成成方方形形或或圆圆管管形形两两种种，，一一面面或或两两面面按按设设计计的的管管间间距距开开孔孔，，联联箱箱两两端端焊焊有有进进出出水水管管，，周周围围应应有有保保温温层层和和外外壳壳，，真真空空管管开开口口端端通通过过硅硅橡橡胶胶密密封封圈圈直直接接插插入入联联箱箱。。2023/1/1442.2真空管管太阳阳集热热器3）反射射板设设计由于真真空集集热管管成本本较高高，若若采用用密排排，成成本高高且加加工困困难，，为了了既满满足系系统热热效率率和产产水量量的要要求，，又能能降低低成本本，人人们设设计出出各种种各样样的反反射板板(器)。2023/1/1452.2真空管太阳阳集热器(a)平面漫反射射器(b)V形反射器(c)V形与平面结结合的反射射器(J)圆柱面镜反反射器(e)圆柱抛物面面反射器(f)复合镜聚光光反射器(g)复合抛物面面反射器各种反射器器与真空管管的组合2023/1/1463.太阳能热水水系统2023/1/1473.太阳能热水水系统太阳能热水水系统指通通过太阳能能集热器将将水或其他他传热工质质加热后由由储热箱储储存，能提提供生活热热水的系统统。按集热器传传热工质的的运动方式式分为：-循环式-直流式-闷晒式按生活热水水与集热器器传热工质质的关系分分为：-直接式-间接式2023/1/1483.太阳能热水水系统循环式：自自然循环式式、强制(机械)循环式。直流式：水水一次通过过集热器就就被加热到到所需温度度。亦称一一次式或变变流量定温温放水式。。闷晒式：闷闷晒定温放放水式、圆圆筒式。2023/1/1493.1循环式太阳阳能热水系系统（1）自然循环环式太阳能能热水系统统自然循环式式热水系统统原理图储热热水水箱箱2.上循循环环管管3.集热热器器;4.下循循环环管管该系系统统依依靠靠集集热热器器和和储储热热水水箱箱中中的的水水温温不不同同产产生生的的密密度度差差进进行行温温差差循循环环（（热热虹虹吸吸循循环环）），，水水箱箱中中的的水水经经过过集集热热器器被被不不断断加加热热升升温温。。为防止系统中中热水倒流及及维持一定的的热虹吸压头头，储热水箱箱必须置于集集热器的上方方，不适合应应用到大系统统。2023/1/1503.1循环式太阳能能热水系统（2）强制循环式式太阳能热水水系统强制循环太阳阳能热水系统统运行原理图图储热水箱2.上循环管3.集热器4.循环水泵;5.下循环管系统储热水箱箱的工质经下下循环管路由由循环水泵泵泵至太阳能集集热器加热，，温度升高的的工质则经上上循环管路回回到储热水箱箱，完成一个个循环。必须由控制系系统控制，以以避免降温循循环现象的发发生。2023/1/1513.2直流式太阳能能热水系统直流式太阳能能热水系统，，亦称一次或或变流量定温温放水式系统统。水通过集热器器，一次被加加热到所需温温度。恒定的出口水水温通过控制制集热器入口口电动调节阀阀的开度实现现。优点：储热水水箱不必高架架于集热器之之上。缺点：控制装装置比较复杂杂，价格较高高。2023/1/1523.3闷晒式太阳能能热水系统（1）闷晒定温放放水式集热器中的水水不流动，当当集热器中的的水闷晒到与与设的温度上上限时，集热热器出入口的的电磁阀全部部打开，自来来水进入集热热器同时将其其中的热水顶顶至储热水箱箱。当集热器出口口温度逐渐降降至预设温度度下限值时，，电磁阀关闭闭，进入集热热器中的自来来水重新被闷闷晒。适用集热器分分散在各个点点，且面积比比较大的系统统。（2）其他方式式开放式和圆筒筒式等。特点：集热器器和储热水箱箱合二为一，，结构简单，，成本低廉，，水温不易维维持。2023/1/1534.太阳能热水系系统与建筑一一体化2023/1/1544.太阳能能热水水系统统与建建筑一一体化化从太阳阳能热热水系系统的的集热热和热热水供供应方方式分分为：：-分散式式供热热水系系统-集中式式供热热水系系统-集中-分散式式供热热水系系统2023/1/1554.1分散供供热水水系统统采用分分散的的太阳阳能集集热器器和分分散的的贮水水箱供供给各各个用用户所所需热热水的的小型型系统统（家家用太太阳能能热水水器））。特点：：建筑筑物内内的每每个住住户或或用户户拥有有独立立的太太阳能能集热热和供供热水水装置置，不不同住住户或或用户户间的的太阳阳能热热水装装置彼彼此没没有关关联。。分散供供热水水系统统2023/1/1564.2集中中式式供供热热水水系系统统采用用集集中中的的太太阳阳能能集集热热器器和和集集中中的的贮贮水水箱箱供供给给一一幢幢或或几几幢幢建建筑筑物物所所需需热热水水的的系系统统。。特点点：：以以一一个个单单元元或或整整栋栋建建筑筑为为单单位位共共用用一一套套太太阳阳能能热热水水系系统统，，共共用用太太阳阳能能集集热热器器和和储储热热水水箱箱。。集中式供热水水系统2023/1/1574.3集中-分散式供热水水系统采用集中的太太阳能集热器器和分散的贮贮水箱供给一一个单元或一一幢建筑物所所需热水的系系统。特点：以一个个单元为设计计单位安装太太阳能热水系系统，共用集集热器，每个个住户拥有独独立的储热水水箱。集中集热分户户供热水系统统集中集热集中中-分户供热水系系统2023/1/1585.太阳能热水水采暖2023/1/1595.太阳能热水水采暖太阳能热水水采暖系统统与太阳能能热水供应应系统区别别：-生活热水不不需要连续续供应-采暖热水须须连续供应应，且要稳稳定可靠。。-太阳辐射受受昼夜、季季节、纬度度和海拔高高度等自然然条件的限限制和阴雨雨天气等随随机因素的的影响，存存在较大的的间歇性和和不稳定性性，在太阳阳能热水采采暖系统中中，必须设设置辅助热热源。辅助热源要要根据当地地太阳能资资源条件，，常规能源源的供应状状况，建筑筑物热负荷荷和周围环环境条件等等因素，做做综合经济济性分析，，以确定适适宜的辅助助热源及合合理的太阳阳能供暖比比例。2023/1/1605.太阳能热水水采暖辅助热源：：-小型燃油（（气）锅炉炉-城市热网或或区域锅炉炉房-工业废热-电锅炉-电热管-地源热泵-生物质燃料料。。。2023/1/1615.太阳能热水水采暖在农村建设设的太阳能能采暖项目目，由于城城市热网及及燃气管线线不易到达达，油、电电价格又较较高，因此此，辅助能能源的应用用类型多为为生物质燃燃料。-北京平谷区区挂甲峪村村，辅助热热源用生物物质锅炉提提供，采用用生物质压压块成型设设备，把当当地的果木木修剪枝条条粉碎后压压缩成燃料料棒或燃料料块，作为为生物质锅锅炉燃料，，同时还用用作炊事燃燃料。2023/1/1625.太阳阳能能热热水水采采暖暖太阳阳能能由由于于热热密密度度较较低低，，集集热热温温度度很很难难达达到到较较高高水水平平。。普通通散散热热器器热热媒媒温温度度要要求求较较高高（（70℃℃以上上）），，而而太太阳阳能能系系统统不不易易达达到到该该出出水水温温度度要要求求。。地板板采采暖暖所所需需要要的的低低温温热热水水在在35-55℃℃之间间，，正正好好是是太太阳阳能能集集热热器器所所能能提提供供的的适适合合温温度度。。地板板采采暖暖系系统统以以整整个个地地面面作作为为散散热热面面，，热热量量主主要要以以辐辐射射方方式式传传播播，，与与以以对对流流散散热热为为主主的的散散热热器器系系统统相相比比，，舒舒适适性性更更好好，，脚脚暖暖头头凉凉的的热热感感觉觉更更符符合合人人体体的的生生理理学学调调节节特特点点，，且且可可以以在在比比末末端端采采用用散散热热器器的的系系统统低低2－3℃℃的情情况况下下获获得得同同样样的的舒舒适适感感，，节节省省供供热热能能耗耗。。2023/1/1635.太阳阳能能热热水水采采暖暖夜间间采采暖暖负负荷荷一一般般大大于于白白天天，，但但夜夜间间却却无无太太阳阳辐辐射射，，具具有有蓄蓄热热功功能能的的地地板板采采暖暖方方式式是是非非常常适适合合的的。。目前前太太阳阳能能采采暖暖系系统统普普遍遍采采用用地地板板辐辐射射散散热热系系统统作作为为末末端端。。低温温地地板板辐辐射射采采暖暖散热热器器采采暖暖2023/1/1645.太阳阳能能热热水水采采暖暖太阳阳能能热热水水采采暖暖系系统统具具有有较较高高社社会会效效益益投资资相相对对较较高高，，投投资资回回收收期期较较长长房地地产产开开发发商商积积极极性性不不高高2023/1/1656.太阳阳能能制制冷冷与与空空调调2023/1/1666.太阳阳能能制制冷冷与与空空调调随着着我我国国国国民民经经济济的的迅迅速速发发展展和和人人民民生生活活水水平平的的逐逐步步提提高高，，在在全全国国用用能能量量不不断断增增加加的的同同时时，，温温室室气气体体的的排排放放量量也也正正在在快快速速增增长长，，我我国国已已成成为为世世界界温温室室气气体体排排放放第第二二大大国国。。因此此，，节节约约能能源源、、减减少少温温室室气气体体排排放放是是一一项项需需要要全全社社会会做做出出不不懈懈努努力力的的重重要要任任务务。。2023/1/1676.1概述太阳能是一一种取之不不尽、用之之不竭的洁洁净能源。。在太阳能能热利用领领域中，不不仅有太阳阳能热水和和太阳能采采暖，而且且还有太阳阳能制冷空空调。换句话说，，在太阳能能转换成热热能后，人人们不仅可可以利用这这部分热能能提供热水水和采暖，，而且还可可以利用这这部分热能能提供制冷冷空调。从节能和环环保的角度度考虑，用用太阳能替替代或部分分替代常规规能源驱动动空调系统统，正日益益受到世界界各国的重重视。2023/1/1686.1概述当前，世界界各国都在在加紧进行行太阳能空空调技术的的研究。据调查，已已经或正在在建立太阳阳能空调系系统的国家家和地区有有意大利、、西班牙、、德国、美美国、日本本、韩国、、新加坡、、香港等，，这是由于于发达国家家的空调耗耗能在全年年民用耗能能中比发展展中国家占占有更大的的比重。因此，利用用太阳能进进行空调，，对节约常常规能源、、保护生态态环境都具具有十分重重要的意义义。2023/1/1696.1概述1.太阳能空调调的优点太阳能空调调的最大优优点是季节节适应性好好。--夏季烈日当当头，太阳阳辐射能量量大，人们们迫切需要要空调--夏季太阳辐辐射能量增增加，用太太阳能来驱驱动空调系系统可产生生更多的冷冷量。太阳能制冷冷空调可以以用多种方方式来实现现2023/1/1706.1概述传统的压缩缩式制冷机机以氟里昂昂为介质，，对大气层层有一定的的破坏作用用；吸收式式制冷机以以不含氟氯氯烃化合物物的溴化锂锂为介质，，无臭、无无毒、无害害，有利于于保护环境境。压缩式制冷冷机的主要要部件是压压缩机，具具有一定的的噪声；吸吸收式制冷冷机，除功功率很小的的屏蔽泵之之外，无其其他运动部部件，运转转安静，噪噪声低。太阳能吸收收式空调系系统具有夏夏季制冷、、冬季采暖暖和其他季季节提供热热水三种功功能，提高高了太阳能能系统的利利用率和经经济性。太阳能吸收收式空调系系统与常规规的压缩式式空调系统统进行比较较，除了季季节适应性性好这个最最大优点之之外，它还还具有以下下几个主要要优点：2023/1/1716.1概述现有太阳阳集热器器价格较较高，太太阳能空空调系统统的初始始投资偏偏高。在自然条条件下太太阳能辐辐照密度度不高，，使太阳阳集热器器采光面面积与空空调建筑筑面积的的配比受受到限制制，目前前只适用用于层数数不多的的建筑。。太阳能空空调已开开始进入入实用化化示范阶阶段，但但都是大大型溴化化锂吸收收式制冷冷机，目目前只适适用于单单位的中中央空调调。2.太阳能空空调在现现阶段的的局限性性2023/1/1726.2制冷的基基本概念念及分类类制冷：就就是使某某一系统统的温度度低于周周围环境境介质的的温度并并维持这这个低温温。根据热力力学第二二定律，，热量只只能自发发地从高高温物体体传向低低温物体体，而不不能自发发地从低低温物体体传向高高温物体体。人工制冷冷过程，，就是在在外界的的补偿下下将低温温物体的的热量向向高温物物体传送送的过程程。2023/1/1736.2制冷的基基本概念念及分类类以使用的的补偿过过程的不不同，制制冷可以以分为两两大类：：消耗热能能制冷：：用热量由由高温传传向低温温的自发发过程作作为补偿偿，来实实现将低低温物体体的热量量传送到到高温物物体的过过程。消耗机械械能制冷冷：用机械做做功来提提高制冷冷剂的压压力和温温度，使使制冷剂剂将从低低温物体体吸取的的热量连连同机械械能转换换成的热热量一同同排到环环境介质质中，从从而完成成热量从从低温物物体传向向高温物物体的过过程。太阳能空空调在建建筑中的的应用，，属于太太阳能制制冷的一一种特例例。2023/1/1746.3太阳能制制冷系统统的类型型从理论上上讲，太太阳能制制冷可以以通过太太阳能光光电转换换制冷和和太阳能能光热转转换制冷冷两种途途径来实实现。太阳能光光电转换换制冷：：太阳能→→太阳能能电池→→电能→→驱动压压缩式制制冷机→→制冷。。太阳能光光热转换换制冷：：太阳能→→热能(或机械能能)→热能(或机械能能)作为外界界的补偿偿→低温温。按消耗热热能及消消耗机械械能，太太阳能制制冷系统统可分为为：--太阳能吸吸收式制制冷系统统（消耗耗热能））--太阳能吸吸附式制制冷系统统（消耗耗热能））--太阳能除除湿式制制冷系统统（消耗耗热能））--太阳能蒸蒸汽压缩缩式制冷冷系统（（消耗机机械能））--太阳能蒸蒸汽喷射射式制冷冷系统（（消耗热热能）2023/1/175太阳能空调流流程示意2023/1/176吸附式吸收式固体除湿空调调液体除湿空调调太阳能热驱动动制冷2023/1/1776.4吸收式制冷的的工作原理吸收式制冷：：利用两种物物质所组成的的二元溶液作作为工质来运运行的。这两两种物质在同同一压强下有有不同的沸点点，其中高沸沸点的组分称称为吸收剂，低沸点的组组分称为制冷剂。常用的吸收剂剂--制冷剂组合形形式：--溴化锂--水（通常适用用于大中型中中央空调）--水--氨（通常适用用于小型家用用空调）溴化锂水溶液液是由溴化锂锂和水两种成成分组成，它它的性质跟纯纯水不相同。。纯水的沸点只只与压力有关关，而溴化锂锂水溶液的沸沸点不仅与压力有关，而且与与溶液的浓度有关。2023/1/1786.4吸收式制冷的的工作原理溴化锂吸收式式制冷机组成成:溴化锂吸收式式制冷机工作作原理示意图图--由发生器、冷冷凝器、蒸发发器和吸收器器等几部分组组成，如图所所示。2023/1/1796.4吸收式制冷的的工作原理当溴化锂水溶溶液在发生器器内受到热媒媒水的加热后后，溶液中的的水不断汽化化；水蒸气进入冷冷凝器，被冷冷凝器内的冷冷却水降温后后凝结；随着水的不断断汽化，发生生器内的溶液液浓度不断升升高，进入吸吸收器；当冷凝器内的的水通过节流流阀进入蒸发发器时，急速速膨胀而汽化化，并在汽化化过程中大量量吸收蒸发器器内冷媒水的的热量，从而而达到降温制制冷的目的。。溴化锂吸收式式制冷机工作作原理示意图图2023/1/1806.4吸收式式制冷冷的工工作原原理低温水水蒸气气进入入吸收收器，，被吸吸收器器内的的浓溴溴化锂锂溶液液吸收收，溶溶液浓浓度逐逐步降降低，，再由由溶液液泵送送回发发生器器，完完成整整个循循环。。如此此循环环，连连续制制取冷冷量。。由于这这种制制冷方方式是是利用用吸收收剂的的质量量分数数变化化来完完成制制冷剂剂循环环的，，所以以被称称为吸吸收式式制冷冷。溴化锂锂吸收收式制制冷机机工作作原理理示意意图2023/1/1816.5太阳能能吸收收式制制冷的的工作作原理理所谓太太阳能能吸收收式制制冷，，就是是利用用太阳阳集热热器将将水加加热，，为吸吸收式式制冷冷机的的发生生器提提供其其所需需要的的热媒媒水，，从而而使吸吸收式式制冷冷机正正常运运行，，达到到制冷冷的目目的。。太阳能能吸收收式空空调系系统主主要由由太阳阳集热热器、、吸收收式制制冷机机、空空调箱箱(或风机机盘管管)、锅炉炉、贮贮水箱箱和自自动控控制系系统等等几部部分组组成。。由此可可见，，太阳阳能吸吸收式式空调调系统统是在在常规规吸收收式空空调系系统的的基础础上，，再增增加太太阳集集热器器、贮贮水箱箱和自自动控控制系系统等等主要要部件件。2023/1/182太阳能能驱动动溴化化锂-水吸收收式系系统太阳能集热器2023/1/1836.5太阳能吸收收式制冷的的工作原理理太阳能吸收收式空调系系统可以实实现夏季制制冷、冬季季采暖、全全年提供生生活热水等等多项功能能，其工作作原理如图图所示。太阳能吸收收式空调系系统工作原原理示意图图2023/1/1846.5太阳能吸收收式制冷的的工作原理理在夏季，被被太阳集热热器加热的的热水首先先进入贮水水箱，当热热水温度达达到一定值值时，由贮贮水箱向吸吸收式制冷冷机提供热热媒水；从吸收式制制冷机流出出并已降温温的热水流流回到贮水水箱，再由由太阳集热热器加热成成高温热水水；吸收式制冷冷机产生的的冷媒水通通向空调箱箱（或风机机盘管），，以达到制制冷空调的的目。当太阳能不足足以提供高温温热媒水时，，可由辅助锅锅炉补充热量量。太阳能吸收式式空调系统工工作原理示意意图2023/1/1856.5太阳能吸收式式制冷的工作作原理在冬季，同样样先将太阳集集热器加热的的热水进入贮贮水箱，当热热水温度达到到一定值时，，由贮水箱直直接向空调箱箱（或风机盘盘管）提供热热水，以达到到供热采暖的的目的。当太太阳能不能满满足要求时，，也可由辅助助锅炉补充热热量。在非空调采暖暖季节，只要要将太阳集热热器加热的热热水直接通向向生活用贮水水箱中的热交交换器，就可可将贮水箱中中的冷水逐渐渐加热以供使使用。太阳能吸收式式空调系统工工作原理示意意图2023/1/1866.5太阳能吸收式式制冷的工作作原理正因为太阳能能溴化锂吸收收式制冷系统统具有夏季制制冷、冬季采采暖、全年提提供生活热水水等多项功能能，所以目前前在世界各国国应用较为广广泛。不过，由于我我国目前尚未未实现小型溴溴化锂吸收式式制冷机的商商品化生产，，这就在一定定程度上限制制了太阳能吸吸收式空调的的推广应用。。2023/1/1876.6太阳能吸附式式制冷系统太阳能吸附式式制冷系统：：是将太阳集集热器与吸附附器合二为一一。太阳能吸附式式制冷系统多多用于制冰，，也有用于空空调，而且主主要应用于小小型家用空调调。太阳能吸附式式制冷系统的的吸附剂--制冷剂组合可可以有不同的的选择，如--沸石--水--活性碳--甲醇。。。这些物质均无无毒、无害，，也不会破坏坏大气臭氧层层。2023/1/1886.6太阳阳能能吸吸附附式式制制冷冷系系统统太阳阳能能吸吸附附式式制制冷冷系系统统主主要要由由太太阳阳能能吸吸附附集集热热器器、、冷冷凝凝器器、、蒸蒸发发贮贮液液器器、、风风机机盘盘管管等等部部分分组组成成，，如如图图所所示示。。太阳阳能能吸吸附附式式制制冷冷系系统统工工作作原原理理示示意意图图2023/1/1896.6太阳阳能能吸吸附附式式制制冷冷系系统统白天天太太阳阳辐辐照照充充足足时时，，太太阳阳能能吸吸附附集集热热器器吸吸收收太太阳阳辐辐射射能能后后，，吸吸附附床床温温度度升升高高，，使使制制冷冷剂剂从从吸吸附附剂剂中中解解吸吸，，太太阳阳能能吸吸附附集集热热器器内内压压力力升升高高。。解吸吸出出来来的的制制冷冷剂剂进进入入冷冷凝凝器器，，经经冷冷却却介介质质(水或或空空气气)冷却却太阳阳能能吸吸附附式式制制冷冷系系统统工工作作原原理理示示意意图图水或或空空气气2023/1/1906.6太阳阳能能吸吸附附式式制制冷冷系系统统夜间间或或太太阳阳辐辐照照不不足足时时，，环环境境温温度度降降低低，，太太阳阳能能吸吸附附集集热热器器通通过过自自然然冷冷却却后后，，吸吸附附床床温温度度下下降降，，吸吸附附剂剂开开始始吸吸附附制制冷冷剂剂，，产产生生制制冷冷效效果果。。产生的冷冷量一部部分通过过冷媒水水从风机机盘管(或空调箱箱)输出，另另一部分分贮存在在蒸发贮贮液器中中，可在在需要时时根据实实际情况况调节制制冷量。。太阳能吸吸附式制制冷系统统工作原原理示意意图2023/1/1916.7太阳能除除湿式制制冷系统统从形式上上看，除除湿式制制冷原理理与吸附附式制冷冷原理似似乎有些些相近，，二者都都是利用用吸附原原理来实实现降温温制冷的的。但两者毕毕竟有所所不同--除湿式制制冷是利利用干燥燥剂来吸吸附空气气中的水水蒸气以以降低空气的湿湿度进而而实现降降温制冷冷的--吸附式制制冷则是是利用吸吸附剂来来吸附制制冷剂以以实现降降温制冷的。除湿式制制冷系统统使用的的干燥剂剂是具有有吸水性性的物质质，有--固态干燥燥剂（如如硅胶））--液态干燥燥剂（如如氯化钙钙、氯化化锂）2023/1/1926.7太阳能除除湿式制制冷系统统对于固态态干燥剂剂，除湿湿器可采采用蜂窝窝转轮形形式；对于液态态干燥剂剂，除湿湿器可采采用填料料塔形式式。太阳能除除湿式制制冷系统统主要由由太阳集集热器、、除湿器器、换热热器、冷冷却器、、再生器器等几部部分组成成，如图图所示。。太阳能除除湿式制制冷系统统工作原原理示意意图2023/1/1936.7太阳能除除湿式制制冷系统统太阳能除除湿式制制冷系统统工作时时：处理的湿湿空气进进入转轮轮除湿器器，被干干燥剂绝绝热除湿湿，此时时由于空空气中水水蒸气的的潜热转转化为显显热，因因而成为为温度高高于入口口温度的的干燥热热空气。。干燥热空空气经过过换热器器被冷却却，再经经过冷却却器进一一步冷却却到要求求的状态态，然后后送入室室内，使使室内达达到降温温制冷的的目的。。2023/1/1946.7太阳能除除湿式制制冷系统统吸湿后的的干燥剂剂需要加加热进行行再生，，太阳集集热器可可为再生生器提供供热源。。太阳能除除湿式制制冷系统统，既可可采用平平板型太太阳集热热器，也也可采用用真空管管太阳集集热器。。2023/1/1956.7太阳能能除湿湿式制制冷系系统室外空空气经经过冷冷却器器后被被冷却却，再再进入入换热热器去去冷却却干燥燥的热热空气气，同同时自自身又又达到到预热热状态态；此空气气在再再生器器被加加热到到需要要的再再生温温度，，然后后进入入转轮轮除湿湿器，，使干干燥剂剂得以以再生生；干燥剂剂中的的水分分释放放到再再生气气流里里，此此湿热热的空空气最最终排排放到到大气气中去去。2023/1/1966.8太阳能蒸汽汽压缩式制制冷系统蒸汽压缩式式制冷是一一种传统的的制冷方式式。蒸汽压缩式式制冷机主主要由压缩缩机、冷凝凝器、节流流阀、蒸发发器等几部部分组成，，各部分之之间用管道道连接成一一个封闭系系统，如图图所示。蒸汽汽压压缩缩式式制制冷冷机机工工作作原原理理图图1．蒸蒸汽汽压压缩缩式式制制冷冷的的工工作作原原理理2023/1/1976.8太阳阳能能蒸蒸汽汽压压缩缩式式制制冷冷系系统统当蒸蒸汽汽压压缩缩式式制制冷冷机机工工作作时时：：压缩缩机机将将蒸蒸发发器器所所产产生生的的低低压压（（低低温温））制制冷冷剂剂蒸蒸汽汽吸吸入入压压缩缩机机汽汽缸缸内内，，经经压压缩缩后后，，制制冷冷剂剂蒸蒸汽汽压压力力升升高高（（温温度度也也升升高高））到到稍稍大大于于冷冷凝凝压压力力，，然然后后再再将将高高压压制制冷冷剂剂蒸蒸汽汽排排至至冷冷凝凝器器。。在冷冷凝凝器器内内，，温温度度和和压压力力较较高高的的制制冷冷剂剂蒸蒸汽汽与与温温度度较较低低的的冷冷却却介介质质（（水水或或空空气气））进进行行热热交交换换而而冷冷凝凝成成液液体体。。2023/1/1986.8太阳能能蒸汽汽压缩缩式制制冷系系统这部分分液体体经节节流阀阀节流流降压压（同同时降降温））后进进入蒸蒸发器器，在在蒸发发器内内吸收收待冷冷却物物体的的热量量而汽汽化。。这样样，待待冷却却物体体便得得到冷冷却，，从而而实现现了制制冷的的目的的。蒸发器器所产产生的的制冷冷剂蒸蒸汽又又被压压缩机机吸走走。因此，，制冷冷机在在系统统中经经过压压缩、、冷凝凝、节节流、、汽化化这样样四个个过程程，完完成一一个制制冷循循环。。如果果循环环不断断进行行，便便实现现连续续制冷冷。2023/1/1996.8太阳能蒸蒸汽压缩缩式制冷冷系统常规的蒸蒸汽压缩缩式制冷冷机中的的压缩机机是由电电机驱动动的，太太阳能蒸蒸汽压缩缩式制冷冷系统中中的压缩缩机是由由热机驱驱动的。。太阳能蒸蒸汽压缩缩式制冷冷系统的的组成：：由太阳阳集热器器、蒸汽汽轮机和和蒸汽压压缩式制制冷机等等三大部部分组成成。它们们分别依依照太阳阳集热器器循环、、热机循循环和蒸蒸汽压缩缩式制冷冷机循环环的规律律运行，，如图所所示。2．太阳能能蒸汽压压缩式制制冷的工工作原理理2023/1/11006.8太阳能蒸蒸汽压缩缩式制冷冷系统太阳能蒸蒸汽压缩缩式制冷冷系统工工作原理理示意图图2023/1/11016.8太阳能蒸蒸汽压缩缩式制冷冷系统在太阳集集热器循循环中，，水或其其他工质质被太阳阳集热器器加热至至高温状状态，先先后通过过汽液分分离器、、锅炉、、预热器器，分别别几次放放热，温温度逐步步降低，，然后又又进入大大阳集热热器再进进行加热热。如此周而而复始，，使太阳阳集热器器成为热热机循环环的热源源。2023/1/11026.8太阳能蒸蒸汽压缩缩式制冷冷系统在热机循循环中，，低沸点点工质由由汽液分分离器出出来时，，压力和和温度升升高，成成为高压压蒸汽，，推动蒸蒸汽轮机机旋转而而对外作作功，然然后进入入热交换换器被冷冷却，再再通过冷冷凝器而而被冷凝凝成液体体。该液态的的低沸点点工质又又先后通通过预热热器、锅锅炉、汽汽液分离离器，再再次被加加热成高高压蒸汽汽。由此此可见，，热机循循环是一一个消耗耗热能而而对外作作功的过过程。2023/1/11036.8太阳能蒸汽汽压缩式制制冷系统在蒸汽压缩缩式制冷机机循环中，，蒸汽轮机机的旋转带带动了制冷冷压缩机的的旋转，然然后再经过过上述蒸汽汽压缩式制制冷机中的的压缩、冷冷凝、节流流、汽化等等过程，完完成制冷机机循环。在蒸发器外外侧流过的的空气被蒸蒸发器吸收收其热量，，从较热的的空气变为为较冷的空空气，将这这较冷的空空气送入房房间内而达达到降温空空调的效果果。2023/1/11046.9太阳能蒸汽汽喷射式制制冷系统蒸汽喷射式式制冷与蒸蒸汽压缩式式制冷不同同，蒸汽压压缩式制冷冷是通过消消耗机械能能作为补偿偿来实现制制冷的，而而蒸汽喷射射式制冷是是利用具有有一定压力力的蒸汽消消耗热能作作为补偿来来实现制冷冷的。蒸汽喷射式式制冷机的的组成：由由蒸汽喷射射器、蒸发发器和冷凝凝器等三部部分组成，，如图所示示。蒸汽喷射式式制冷机工工作原理示示意图1．蒸汽喷射射式制冷的的工作原理理2023/1/11056.9太阳能蒸汽喷喷射式制冷系系统其中，蒸汽喷喷射器又包括括喷嘴、吸入入室、混合室室和扩压室等等部分，如图图所示。蒸汽喷射器结结构示意图2023/1/11066.9太阳阳能能蒸蒸汽汽喷喷射射式式制制冷冷系系统统当蒸蒸汽汽喷喷射射式式制制冷冷机机工工作作时时，，一一定定压压力力（（通通常常为为4~8bar）的的蒸蒸汽汽通通过过蒸蒸汽汽喷喷射射器器的的喷喷嘴嘴，，在在喷喷嘴嘴出出口口处处得得到到很很高高的的流流速速（（通通常常为为1000~1200m/s)，并并降降到到很很低低的的压压力力，，于于是是便便将将蒸蒸发发器器抽抽吸吸成成一一定定的的低低压压。。循环水泵泵将制冷冷系统的的空调回回水送入入蒸发器器后，进进行喷淋淋。2023/1/11076.9太阳能蒸蒸汽喷射射式制冷冷系统在蒸发器器中，部部分空调调回水在在低压下下蒸发成成水蒸汽汽。这部部分水在在汽化时时，从未未汽化的的水中吸吸收热量量，从而而使那部部分未汽汽化的水水温度降降低，成成为空调调的冷媒媒水。冷媒水通通过空调调箱（或或风机盘盘管），，又使周周围空气气的温度度降低，，进入房房间后就就达到降2023/1/11086.9太阳能蒸蒸汽喷射射式制冷冷系统由于蒸发发器中的的蒸汽连连续地被被蒸汽喷喷射器抽抽走，使使蒸发器器始终保保持一定定的真空空，这样样就使空空调回水水在蒸发发器中不不断地蒸蒸发而得得到冷却却。蒸汽喷射射器将从从蒸发器器抽来的的蒸汽送送入喷射射器的混混合室，，在混合合室与工工作蒸汽汽混合。。混合蒸汽汽进入喷喷射器的的扩压室室后，速速度降低低，压力力升高，，使混合合蒸汽的的动能变变成势能能，然后后进入冷冷凝器。。混合蒸汽汽被冷却却水冷凝凝后成为为液体，，从冷凝凝器的下下部排入入冷却水水池。2023/1/11096.9太阳能蒸汽喷喷射式制冷系系统太阳能蒸汽喷喷射式制冷系系统的组成：：由太阳集热热器和蒸汽喷喷射式制冷机机两大部分组组成，如图所所示。太阳能蒸汽喷喷射式制冷系系统工作原理理示意图2．太阳能蒸汽汽喷射式制冷冷的工作原理理2023/1/11106.9太阳能蒸汽喷喷射式制冷系系统在太阳集热器器循环中，水水或其他工质质被太阳集热热器和锅炉先先后加热，温温度升高，再再去加热低沸沸点工质至高高压状态。高压蒸汽进入入蒸汽喷射式式制冷机后放放热，温度迅迅速降低，然然后又回到太太阳集热器再再进行加热。。如此周而复复始，使太阳阳集热器成为为蒸汽喷射式式制冷机循环环的热源。2023/1/11116.9太阳能蒸汽喷喷射式制冷系系统在蒸汽喷射式式制冷机循环环中，低沸点点工质的高压压蒸汽通过蒸蒸汽喷射器的的喷嘴，因流流出速度高、、压力低，就就吸引蒸发器器内生成的低低压蒸汽，进进入混合室。。此混合蒸汽流流经扩压室后后，速度降低低，压力增加加，然后进入入冷凝器被冷冷凝成液体。。该液态的低低沸点工质在在