太阳能制冷系统的分类与原理

太阳能制冷可以通过太阳能光电转换制冷和光热转换制冷两种途径来实现：
1、太阳能光电转换制冷
首先通过太阳能电池将太阳能转换成热能，再用电能驱动常规的制冷压缩机。
2、太阳能光热转换制冷
首先将太阳能转换成热能（或机械能），再利用热能（或机械能）作为外界的补偿，使系统达到并维持所需低温。
对于相同制冷功率，太阳能光电转换制冷系统的成本要比太阳能光热转换制冷系统的成本高出许多倍！
太阳能光热转化制冷系统主要有以下几种类型：
太阳能吸收式制冷系统（消耗热能）
太阳能吸附式制冷系统（消耗热能）
太阳能除湿式制冷系统（消耗热能）
太阳能蒸汽喷射式制冷系统（消耗热能）
太阳能蒸汽压缩式制冷系统（消耗机械能）

吸收式制冷的工作原理
1.什么是吸收式制冷、吸收剂、制冷剂？
吸收式制冷是利用两种物质所组成的二元溶液作为工质来运行的，利用工质对的质量分数变化完成制冷剂的循环。这两种工质在同一压强下有不同的沸点，其中高沸点的组分称为 吸收剂，低沸点的组分称为 制冷剂。
常用的吸收剂—制冷剂组合有两种：一种是溴化锂—水，通常适用于大中型中央空调；另一种是水—氨，通常适用于小型家用空调。
2.吸收式制冷机的组成
吸收式制冷机主要由发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器等组成。制冷剂回路主要由冷凝器、节流装置、蒸发器等组成。吸收剂回路主要由吸收器、发生器、溶液泵等组成。

基本组成：
发生器：吸收式制冷机中，通过加热析出制冷剂的设备。
吸收器：吸收式制冷机中，通过浓溶液吸收剂在其中喷雾以吸收来自蒸发器的制冷剂蒸气的设备。
冷凝器：转移热量—使高压、高温制冷剂蒸汽能向高温环境自由放热。
蒸发器：蒸发吸热获得制冷效果—使低压制冷剂液体在较低环境温度下吸收热量蒸发为气体，从而获得制冷效果。

3. 吸收式制冷的工作原理
（1）制冷剂循环
高压气态制冷剂在冷凝器中向冷却介质放热被凝结为液态后，经节流装置减压降温进入蒸发器；在蒸发器内，该液体被气化为低压气态，同时吸取被冷却介质热量产生制冷效应。
（2）吸收剂循环
在吸收器中，用液态吸收剂不断吸收蒸发器产生的低压气态制冷剂，以达到维持蒸发器内低压的目的；吸收剂吸收制冷剂蒸气而形成的制冷剂一吸收剂溶液，经溶液泵升压后进入发生器；在发生器中该溶液被加热、沸腾，其中沸点低的制冷剂气化形成高压气态制冷剂，进入冷凝器液化，而剩下的吸收剂浓溶液则返回吸收器再次吸收低压气态制冷剂。
4. 溴化锂吸收式制冷的工作原理
溴化锂-水溶液是目前空调用吸收式制冷机采用的工质对。
（1）溴化锂的性质
无水溴化锂是无色粒状结晶物，性质和食盐相似，化学稳定性好，沸点很高，极难挥发，极易溶解于水。此外，溴化锂无毒、无臭、有咸苦味，对皮肤无刺激。
（2）溴化锂水溶液的性质
溴化锂水溶液的沸点与压力、溶液浓度有关，在相同温度条件下，溴化锂溶液浓度越大，其吸收水分的能力就越强。
(a)制冷剂循环
发生器中产生的高压蒸气在冷凝器中冷凝成高压低温液态水，经节流阀进入蒸发器，在低压下蒸发，产生制冷效应。这些过程与蒸气压缩式制冷循环在冷凝器、节流阀和蒸发器中所产生的过程完全相同；
(b)吸收剂循环
发生器中流出的浓溶液降压后进入吸收器，吸收由蒸发器产生的冷剂蒸气，形成稀溶液，用泵将稀溶液输送至发生器，重新加热，形成浓溶液。这些过程的作用相当于蒸气压缩式制冷循环中压缩机所起的作用。
溴化锂吸收式制冷机的特点
1.主要优点
（1）利用热能为动力，特别是可利用低势热能。
（2）整个机组除功率较小的屏蔽泵外，无其他运动部件，运转安静。
（3）以溴化锂水溶液为工质，有利于满足环保的要求。
（4）制冷机在真空状态下运行，无高压爆炸危险，安全可靠
（5）制冷量调节范围广，可在较宽的负荷内进行制冷量的无级调节。
（6）对外界条件变化的适应性强，可在一定的热媒水进口温度、冷媒水出口温度和冷却水温度范围内稳定运转。
2.主要缺点
（1）溴化锂水溶液对一般金属有较强的腐蚀性，会影响机组的正常运行和使用寿命。
（2）溴化锂吸收式制冷机的气密性要求高，即使漏入微量的空气也会影响机组的性能，这就对机组制造提出严格的要求。
（3）浓度过高或温度过低时，溴化锂水溶液均易形成结晶，防止结晶是溴化锂吸收式制冷机设计和运行中必须注意的重要问题。
3.溴化锂吸收式制冷机的主要附加措施
（1）防腐蚀措施
在溴化锂水溶液中加入缓蚀剂是一种有效的防腐措施。
（2）抽气措施
由于机组内的工作压力远低于大气压力，难免有少量空气渗入，制冷机必须设有抽气设备。
（3）防结晶措施
一般在发生器中设有浓溶液溢流管，它不经过换热器而与吸收器的稀溶液相通。
太阳能吸收式制冷的工作原理
1.什么是太阳能吸收式制冷？
所谓太阳能吸收式制冷，就是利用太阳集热器将水加热，为吸收式制冷机的发生器提供其所需要的热媒水，从而使吸收式制冷机正常运行，达到制冷的目的。
2.太阳能吸收式空调系统的组成
太阳能吸收式空调系统主要由太阳集热器、吸收式制冷机、空调箱（或风机盘管）、锅炉、储水箱和自动控制系统等组成。
太阳能集热器可采用真空管太阳集热器和平板型太阳集热器。前者可提供较高热媒水温度，而后者只能提供较低热媒水温度。热媒水的温度越高，制冷机的性能系数(COP)就越高，空调系统制冷效率就越高。
3.太阳能吸收式空调系统的工作原理
吸收式制冷机产生的冷媒水通过储冷水箱送往空调箱（或风机盘管）内蒸发、吸热，以达到制冷空调的目的，之后冷媒水经储冷水箱返回吸收式制冷机。
在冬季，同样先将太阳能集热器加热的热水进入储水箱，当热水温度达到一定值时，由储水箱直接向空调箱（或风机盘管）提供热水，以达到供热采暖的目的。

太阳能溴化锂吸收式制冷系统具有夏季制冷、冬季采暖、全年提供生活热水等多项功能，在世界各国应用较为广泛。
日本不仅生产大型溴化锂吸收式制冷机，而且还商品化生产多种规格的小型溴化锂吸收式制冷机，有制冷功率为4.6～174KW的系列产品。
我国目前尚未实现小型溴化锂吸收式制冷机的商品化生产，在一定程度上限制了太阳能吸收式空调的推广应用。
蒸汽压缩式制冷的工作原理
1.什么是蒸汽压缩式制冷？
蒸汽压缩式制冷是一种传统的制冷方式。它是利用沸点很低的制冷剂相态变化过程所发生的吸放热现象，借助于压缩机的抽吸压缩、冷凝器的放热冷凝、节流阀的节流降压、蒸发器的吸热汽化的循环过程，达到使被冷对象温度下降目的的制冷方法。
2.蒸汽压缩式制冷机的组成
蒸汽压缩式制冷机主要由压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器等组成，各部分之间用管道连接成一个封闭系统。

蒸汽压缩制冷的四要素
1、压缩机—蒸汽压缩，抬高蒸汽温度以实现向高温环境散热；
2、冷凝器—实现散热，达到热量转移的目的；
3、节流元件—阻隔系统高低压腔，以实现高压冷凝、低压蒸发的效果，同时控制流量；
4、蒸发器—实现吸热，达到对低温环境制冷的目的。
压缩机的作用
1、获得高压—使制冷剂蒸汽能在高压状态下冷凝为液体；
2、获得高温—使制冷剂蒸汽温度高于环境，能将热量自由传递给环境，实现热量转移；
气体被压缩，体积减小，分子碰撞几率增加，即内能增加，因此温度升高。如高压打气筒使用过程中温度会升高。
压缩机
制冷系统的心脏—给制冷系统提供制冷剂循环流动的动力，同时创造一个高压和低压的环境。
『故障现象』不启动 噪音大
『注意事项』防止接线错误、防止压缩机电容用错、不能空气运行、禁止排气堵死吸气开启运行、不能敞开长期放置。
制冷压缩机的分类：

图示为制冷压缩机分类及其结构示意简图，相关制冷部件请查看南社百科相关课件，此处略...

室外温度高于室内温度时的制冷循环

太阳能蒸汽压缩式制冷的工作原理
1.太阳能蒸汽压缩式制冷与常规蒸汽压缩式制冷的区别
太阳能蒸汽压缩式制冷系统中的压缩机由热机驱动
常规蒸汽压缩式制冷系统中的压缩机由电机驱动
2.太阳能蒸汽压缩式制冷系统的组成
太阳能蒸汽压缩式制冷系统主要由太阳集热器、蒸汽轮机和蒸汽压缩式制冷机等组成，它们分别依照太阳能集热器循环、热机循环和蒸汽压缩式制冷机循环的规律运行。
太阳集热器循环由太阳集热器、汽液分离器、锅炉、预热器等组成；
热机循环由蒸汽轮机、热交换器、冷凝器、泵等组成；
蒸汽压缩式制冷循环由制冷压缩机、蒸发器、冷凝器、膨胀阀等组成；
太阳能集热器循环
在太阳集热器循环中，水或其他工质被太阳能集热器加热至高温状态，先后通过气液分离器、锅炉、预热器、分别几次放热，温度逐步降低，最后又进入太阳集热器再进行加热。如此周而复始，使太阳能集热器成为热机循环的热源。

热机循环
在热机循环中，低沸点工质由气液分离器出来时，压力和温度升高，成为高压蒸汽，推动蒸汽轮机旋转而对外做功，然后进入热交换器被冷却，再通过冷凝器而被冷凝成液体。该液态的低沸点工质又先后通过预热器、锅炉、气液分离器，再次被加热成高压蒸汽。
由此可见，热机循环是一个消耗热能而对外做功的过程。

蒸汽压缩式制冷机循环
在蒸汽压缩式制冷循环中，蒸汽轮机的旋转带动了制冷压缩机的运行，然后再经过上述蒸汽压缩式制冷机中的压缩、冷凝、节流和汽化等过程，完成制冷机循环。
在蒸发器外侧流过的空气被蒸发器吸收其热量，从较热的空气变为较冷的空气，将这较冷的空气送入房间内而达到降温空调的效果。

关于太阳能集热器
太阳能集热器是一种吸收太阳辐射能量并向工质传递热量的装置。
太阳能集热器的分类：

平板型集热器
平板型集热器是欧洲使用最普遍的集热器类型。由吸热板、盖板、保温层和外壳四部分组成。阳光透过盖板（玻璃）照射在表面涂有高太阳能吸收率的吸热板上，吸热板升温并将热量传递给吸热板内传热工质，保温材料起到减少散热的作用。

平板型集热器产生的热水温度达30～70℃，可承压运行，主要用于家庭热水制备和区域供热，可以和建筑以多种形式结合。但由于吸热板和盖板之间存在空气夹层，会产生对流散热，金属吸热板与金属边框会向外传导散热，因此平板型集热器存在着热损失大，在低温环境中集热效率较低的问题。


真空管集热器产生的热水温度可达80～180℃，最高可达200 ℃以上，可用于家庭或工业热水制备、建筑供暖、太阳能制冷等。除全玻璃真空管集热器外均可承压运行，在低温环境中高效运行，尤其是热管式太阳能集热器有很强的抗冻能力。真空管的长度尺寸、数量能根据实际需要灵活配置。
根据2007年底的统计数据，国内真空管集热器的使用量已超过90％。
随着建筑一体化的不断发展，由于平板型太阳能集热器的大小尺寸可根据建筑的实际需要进行灵活裁切，可以和建筑屋面、墙面、阳台栏板等构件有机结合，而且可承压运行，诸多业内专家都大力鼓励推广应用平板型太阳能集热器，普通的真空管集热器会逐渐被取代，一些性能更佳的 真空管集热器如U形管型、热管型真空管也将在未来有进一步的发展。

太阳能空调主机工作原理及结构

制冷基本原理
1）吸收式制冷的基本原理
吸收式制冷是利用某些具有特殊性质的工质对，通过一种物质对另一种物质的吸收和释放，产生物质的状态变化，从而伴随吸热和放热过程。目前常用的工质对有氨水/溴化锂水。在NH3-H2O中氨为制冷剂、水为吸收剂，适应于0℃以下的制冷；LiBr-H2O工质对LiBr为吸收剂，H2O为制冷剂，适应于蒸发温度为0℃以上的空调系统。

2）蒸气压缩式制冷的基本原理


图中左半部分为制冷剂循环，属逆循环，由冷凝器、节流装置和蒸发器组成。高压气态制冷剂在冷凝器中向冷却介质放热被凝结为液态后，经节流装置减压降温进入蒸发器；在蒸发器内，该液体被气化为低压气态，同时吸取被冷却介质的热量产生制冷效应。这些过程与蒸气压缩式制冷完全相同。
图中右半部分为吸收剂循环（图中的点画线部分），属正循环，主要由吸收器、发生器和溶液泵组成，相当于蒸汽压缩式制冷的压缩机。在吸收器中，用液态吸收剂不断吸收蒸发器产生的低压气态制冷剂，以达到维持蒸发器内低压的目的；吸收剂吸收制冷剂蒸汽而形成的制冷剂-吸收剂溶液，经溶液泵升压后进入发生器；在发生器中该溶液被加热、沸腾，其中沸点低的制冷剂气化形成高压气态制冷剂，进入冷凝器液化，而剩下的吸收剂浓溶液则返回吸收器再次吸收低压气态制冷剂。
太阳能空调主机工作原理
从HCA吸收器出来的浓溶液经过溶液泵加压后送入精馏器中与高温高压的氨气进行热交换，获得热量的浓溶液分为两部分，一部分直接进入发生器提馏段，一部分进入吸收器的盘管与混合后的高温稀溶液进行热交换。
进入提馏段的浓溶液经过提馏段后，和来自吸收器盘管的浓溶液一起进入发生器，在发生器中浓溶液继续吸取热量，氨气从溶液中不断蒸发，溶液浓度逐渐降低，成为稀溶液。
稀溶液进入吸收器后，一方面吸收来自过冷器的过热氨气并且释放熔解热；一方面混合后与进入盘管的浓溶液进行热量交换，温度不断降低，浓度不断升高，之后进入HCA吸收器，与空调回水进行热交换后进入下一次循环。
高温高压的氨气从精馏器出来后进入套管式冷凝器，与套管式冷凝器中的空调回水进行热交换，高温高压的氨气冷凝为液氨之后进入过冷器，与来自蒸发器的氨气进行热量交换，成为过冷的氨溶液，然后经过膨胀阀节流后进入蒸发器，吸收空气中的热量后进入过冷器变为过热的氨气，然后进入吸收器被稀溶液吸收，变为浓溶液，又进入下一次循环。

燃气、太阳能燃气双能源热泵机组
主要部件

发生器		发生器可以采用太阳能和天然气两种驱动能源，换热系统采用真空钎焊工艺，使换热器与外壳紧密融为一体；稀溶液经过特殊结构螺旋管进行热量交换，利用余热加热浓溶液，提高了能源利用率，降低了能源消耗。
吸收器		1、特殊结构分液装置，溶液分流均匀；2、采用降膜吸收，氨气逆流行程；3、换热管采用轧花工艺，增加氨气与稀溶液溶解面积。
溶液泵		1.溶液泵采用隔膜式结构，隔膜将液力端和动力端完全隔开；2.采用有恒定油补偿结构的液压系统，出口流量要精准。
电子膨胀阀		1、电子膨胀阀节流装置由电子膨胀阀、压力传感器、温度传感器、控制器组成。2、通过压力传感器将蒸发器出口压力P1、温度传感器将蒸发器出口过热度传给控制器，控制器将信号处理后，随后输出指令作用于电子膨胀主阀的步进电机，将阀开到需要的位置。3、电子膨胀阀可在10%--100%的范围内进行精确调节，且调节范围可根据不同产品的特性进行设定。具有较宽的温度调节范围4、电子膨胀阀过热度控制平稳，低温工况下效果尤为明显；5、电子膨胀阀反应和动作速度快，开闭特性和速度均可根据系统进行自动调节。6、可通过触摸屏设置过热度及脉冲数，操作方便。7、分步调节，控制精确。
燃烧系统		1、PID调节，精确控制，根据负荷变化进行转速调节；2、低火、高火无级调节，控制精准，能源利用率高；3、根据低火、高火状态点自动进行无级调节。
温湿度传感器		1、适用环境范围广，在-40℃~70℃工况下稳定运行，可满足不同地区使用要求2、全天候湿度测量范围，保证在各个工况下稳定使用3、精确度高，测量偏差±0.1℃，根据测量结果，精确判断机组运行状况，保证有霜必除、无霜制热。