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1、太阳能固体吸附式制冷技术的研究与进展摘要：指出了太阳能吸附式制冷是极具发展前途的绿色环保、节能的制冷技术，为当前制冷技术研究中的热点和焦点。综合介绍了太阳能固体吸附式制冷技术的原理、现状、存在的问题及其解决的措施，并对其应用前景作了分析和展望。关键词：太阳能；固体吸附式制冷；应用收稿日期：2011-08-26作者简介：刘家林(1985—),男，河南南阳人,上海海事大学商船学院研究生。中图分类号:TK511.3文献标识码：A文章编号：1674-9944(2011)09-0188-041引言随着能源和环境问
2、题与社会经济发展的矛盾日益突出，新能源和可再生能源经过多年的发展已经开始在世界能源供应结构中占据一席之地,受到各国政府的广泛重视。开发利用新能源和可再生能源成为世界能源可持续发展的重要组成部分，是大多数发达国家和部分发展中国家21世纪能源开发的基本选择。太阳能固体吸附式制冷技术正是解决这一问题的有效途径之一，太阳能是一种环境友好、可再生的能源;太阳能制冷技术使用无氟工质，能吸收太阳辐射，减弱热岛效应也满足环保的要求;太阳能固体吸附式制冷具有结构简单、初投资少、运行费用低、无运动部件、噪音小、寿命长且能适
3、用于振动或旋转等场所的优点。而且，太阳能在时间和地域上的分布特征与制冷空调的用能特征具有高度的匹配性，因此，利用太阳热能驱动的固体吸附式制冷技术的研究具有极大的潜力和优势。2太阳能固体吸附式制冷技术的工作原理太阳能吸附制冷的原理为以某种具有多孔性的固体作为吸附剂，某种气体作为制冷剂，形成吸附制冷工质对，在固体吸附剂对气体吸附物吸附的同时，流体吸附物不断地蒸发成可供吸附的气体，蒸发过程对外界吸热实现制冷;吸附饱和后利用太阳能加热使其解吸。按照被吸附物与吸附剂之间吸附力的不同，吸附可分为物理吸附和化学吸附两
4、类。物理吸附是分子间范德华力所引起的，而化学吸附是吸附剂与被吸附物之间通过化学键起作用的结果,吸附、脱附过程中同时伴随着化学反应。图1为太阳能固体吸附式制冷系统示意图，系统主要由4大部件即吸附床（集热器）、冷凝器、蒸发器、节流阀等构成，其基本的工作过程由吸热解吸和冷却吸附组成。2.1吸热解吸白天太阳辐照充足时，吸附床吸收太阳辐射能后，吸附床温度升高，使制冷剂从吸附剂中解吸，吸附床内压力升高。解吸出来的制冷剂进入冷凝器，经冷却介质冷却后凝结为液体，经节流阀进入蒸发器储存起来。2.2冷却吸附夜间或太阳辐照不
5、足时,环境温度降低，吸附床被环境空气冷却，吸附剂开始吸附制冷剂蒸汽，系统中制冷剂蒸汽压力下降，当压力下降至蒸发温度下的饱和压力时，储存在蒸发器中的液态制冷剂开始蒸发制冷，产生的蒸汽继续被吸附床吸附，直至吸附结束,完成一个吸附制冷循环。3太阳能固体吸附式制冷的研究现状最早记录的吸附制冷现象是1848年Faraday发现AgCI吸附NH3产生制冷。对固体吸附式制冷技术的研究则开始于20世纪30年代。70年代的能源危机为吸附式制冷提供了一个很好的发展契机,吸附式制冷的理论和实验研究进入了一个新的阶段,1992
6、年首届巴黎固体吸附式制冷大会和1998年第6届国际吸附基础大会又促进了国内外对吸附式制冷进行更加全面、深入的研究，而且取得了大量的研究成果。在国外，由英国UniversityofWarwich研制的用于疫苗冷藏的太阳能吸附式制冷机被国际卫生组织推荐用于发展中国家。法国CNRS研究所与FrenchCompanyBLM开发了一种以活性碳-甲醇为工质对的太阳能制冰机海台制冰机的集热器面积为lm2o美国的Power公司［1］采用沸石-水作为工质对，太阳能为热源，他们把沸石吸附剂装在深5cm的涂黑的金属集热盒组成
7、共用器，冷凝器与蒸发器合装在冰箱内，对集热器面积为0.7m2的冰箱进行了测试，结果显示:产冰fi6.8kg（0°C左右），制冷系数是0.15;法国的M.Pons等人以活性炭-甲醇工质对，太阳能为热源，成功地进行了太阳能吸附制冷机的试验。活性碳-甲醇太阳能制冰机［2］的集热器用铜制成,面积为6m2（4个集热器）,吸附剂质量为20〜24kg,制冷系数为0.12〜0.14o在国内，上海交通大学的刘震炎［3］等人在太阳能真空管集热管和固体吸附制冷技术的基础上，考虑冷集中在一根管子上完成,且由于各根冷管自成一体，
8、宜于密封并长期保持较高的真空度。并试制了一台太阳能冷管型制冷系统试验样机，该样机共有13根冷管,集热器面积为0.9m试验过程中从8时至15时接收太阳能。当此段时间的日射密度为20MJ/m2时,可使制冷箱内25kg的水在吸附制冷循环阶段从29°C下降到17oC,COP值约为7%。分析表明,这样的系统尤其适合我国的新疆、西藏等昼夜温差大的地区。王如竹、寿海波［4］等制作了太阳能热水器-冰箱复合机的实验样机，采用电加热器模拟实验，在热水箱内放入2
