魏浩展
（山东建筑大学热能工程学院，山东济南250000）
摘要：我国在高速发展的同时，资源危机日益严峻，如今环境污染已经是人类急需解决的间题，相对于其他能源，太阳能是一种纯绿色、无污染和可再生能源，开发这种能源符合我国可持续发展的战略.介绍了太阳能溴化锂吸收式制冷的原理，同时其也有很多的典型结构，包括太阳能驱动的双循环溴化锂吸收制冷系统，还有三效以及多效溴化锂吸收式制冷系统.太阳能澳化锂吸收式制冷具有很多的优点，同时也具有很多缺点，吸收式制冷技术是出现最早的制冷方法，技术相对成熟，在国内外已有很多成功的实例
关键词：资源危机：太阳能：典型结构：太阳能澳化锂吸收式制冷
Development and application of solar LiBr absorption refrigeration
WEIHaoZhan
Abstract: With the rapid development of our country the resource crisis is increasingly serious. Nowadays environmental polution has bee an wrgent problem for human beings. Compared with other energy sources solar energy is a pure green pollution-free and renewable energy. The development of this energy is in line with the strategy of sustainable development in our country. This paper introduces the principle of solar lithium bromide absorption refrigeration and there are many typical structures including solar driven double cycle lithium bromide absorption refrigeration system three ffct and multi effect lithium bromide absors many disadvantages. Absorption refrigeration technology is the carliest refrigeration method the technology is relatively mature there are many successful examples at home and abroad
Key words: resource crisis: solar energy: typical structure: Solar lithium bromide absorption refrigeration
随着化石能源危机以及带来的污染，对风能、水能、潮汐能等的开发与研究力度不断增加.而这些清洁能源的利用与发展从根本上来说都是离不开太阳的.太阳每秒能够释放出391×1021kW的能量，而辐射到地球表面的能量虽然只有它的二十二亿分之一，但也相当于全世界目前发电总量的8万倍.低碳已经逐渐成为世界的主流，尤其是在建筑上，我国建筑耗能占社会总耗能的30%左右，空调、采暖、热水等耗能占建筑耗能的50%以上因此研究人员关注并研究如何利用太阳能.
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随着人们生活水平的提高，夏天对空调等制冷产品的依赖性较大，传统的制冷空调一般以氟类制冷剂为主，使用这类制冷剂易对臭氧层造成破坏，不利于环境保护.传统空调又以电能提供动力，这使化石燃料等传统能源使用进一步增加，既浪费了大量资源，又对环境造成了污染.因此，使用新型制冷剂和使用非常规能源提供动力已成为空调制冷系统节能减排工作的关键2].
吸收式制冷采用的制冷剂一般为自然存在的水或氨等，对环境和大气臭氧层无害：以低温热能为驱动能源，除了利用锅炉蒸气、燃料产生的热能外，还可以利用余热、废热、太阳能等低品位的热能，在同一机组中还可以实现制冷和制热（采暖）的双重目的.整套装置除了泵和阀件外，绝大部分是换热器，运行平稳、安静：同时，制冷机在真空状态下运行，结构简单，安全可靠，安装方便.溴化锂制冷机组还具有制冷剂环保、单机制冷量大、机组寿命长等优点.在当前能源紧缺，电力供应紧张，环境问题日益严峻的形势下，吸收式制冷技术以其特有的优势已经受到广泛的关注.
1太阳能澳化锂吸收式制冷的工作原理
太阳能吸收式制冷技术起源于20世纪，但是由于成本高、效率低等间题限制了它的发展.随着科技的进步和发展，尤其是受能源危机的影响，使得吸收式制冷受到发达国家的重视，太阳能科技不断发展，研究领域也不断扩大.大部分的太阳能吸收式制冷系统都是采用的澳化锂吸收式制冷方式均.
太阳能吸收式制冷系统的工作原理为：热量先由太阳能集热器吸收后储存在蓄热水箱中，然后传递给发生器用来加热溴化锂水溶液，发生器中的水蒸发形成冷剂蒸汽，被冷凝器中的冷却水降温后冷凝成高压低温的液态水（冷剂水），通过节流阀进入蒸发器内急速膨胀气化吸收热量，通过冷冻水将冷量输出，最后流向吸收器被溴锂溶液吸收：发生器中的稀溶液被蒸发出冷剂蒸汽后，成为温度较高的浓溶液.浓溶液从发生器流出经溶液热交换器冷却进入吸收器，吸收来自蒸发器的冷剂蒸汽，从面浓度降低返回发生器，完成一次循环.
图1太阳能吸收式澳化锂制冷系统示意图
《煤气与热力》杂志编辑出版
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论文集
2太阳能澳化锂吸收式制冷系统的典型结构
自20世纪30年代第一台溴化锂吸收式制冷机面市以来，溴化锂吸收式制冷技术得到不断的发展和提高.在20世纪70年代，受世界能源危机和环境污染问题的影响，太阳能溴化锂吸收式制冷技术受到了一些发达国家的重视.科学技术的进步，使得澳化锂吸收式制冷技术得到长足的发展.目前太阳能溴化锂吸收式制冷机主要有单效、双效、两级、三效以及单效/双效等复合式制冷循环.其中单效、两级制冷机的热效率较低，三效乃至四效等更复杂的制冷机仍处在试验研究阶段.
相比双效和双级的吸收式制冷系统而言，双循环系统有其独特的优点.虽然单效吸收式制冷循环和双级吸收式制冷系统都利用了太阳能，但是装置中都包括冷却塔，而冷却塔都消耗了大量的水，对可利用太阳能但是却干早的地区这是相当不利的.双循环系统避免了冷却塔的利用，可以用在干早的地区，但是系统的COP不是很高.
2.1太阳能驱动的双循环漠化锂吸收制冷系统
双循环溴化锂吸收式制冷系统包括两个部分：高温循环部分和低温循环部分.每个循环都可近似看作一个传统的单效吸收式循环.在双循环澳化锂吸收式空调系统这个循环中，高温部分的发生器热源主要是太阳能：吸收器产生的热量不会排放到大气中，这是利用这个系统的主要优点.整个系统的制冷输出主要是靠低温部分的蒸发器.
工作过程：利用太阳能集热器产生的热量加热高温部分的发生器，产生的高温高压水蒸汽，余下的浓溶液流回吸收器：高温高压水蒸汽在冷凝器中冷却释放热量，这部分热量作为驱动低温部分发生器的热源，经过节流之后进去蒸发器E2，蒸发时所需的热量源自低温部分的冷凝器和吸收器，蒸发之后的水蒸气进入吸收器，用空气冷却的方式将其冷却：发生器中的浓溶液和吸收器中的稀溶液混合之后，由溶液泵泵入发生器，继续循环.低温部分的发生器利用高温部分冷凝器释放的热量作为热源产生低压蒸汽，低压蒸汽进入冷凝器，冷凝释放出的热量作为驱动高温部分的蒸发器的部分热源，进过节流之后进入蒸发器，为外界提供冷量：蒸发出的水蒸气进入吸收器冷却释放出热量，这部分热量同样也作为驱动高温部分的蒸发器的部分热源：留在发生器中的浓溶液经过换热进入吸收器，与稀溶液混合，经过泵的作用重回发生器，开始下一个循环.为了提高制冷效率，系统中使用了换热器、冷剂水循环泵和浓溶液循环泵，其中发生器和吸收器内采用喷淋方式增加接触面积，提高效率.双循环吸收式制冷循环系统要求比较高的发生器温度，所以太阳能集热器采用的是真空集热管：双循环系统装置取消了冷却塔，所以双循环系统适合用在太阳能充足但是缺水的地区均.
2.2三效以及多效漠化锂吸收式制冷系统
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目前，吸收制冷系统的发展趋向于多阶段系统.当太阳能不充足无法满足要求时，辅助的热源就可以用在太阳能吸收式空调系统中.研究表明：三效吸收式制冷机的热效率可比双效吸收式制冷机高30%以上.目前，很多的研究者都在研究三效吸收式系统，但是这些都还没形成商业化的利用回.
三效吸收式系统，在双效系统的基础上增加了一个循环.这样在三效溴化锂吸收式制冷循环中就有3个发生器，3个热交换器，它们的不同的连接方式可以组成不同的循环系统，是三小的澳化锂吸收式制冷方式有了多样性和复杂性.为了达到三效（利用三次热源）的目的，第三个循环中制冷剂冷凝放出的热量和吸收器放出的热量，来驱动双效系统中高压阶段发生器：高压阶段制冷剂的冷凝热来驱动低压阶段的发生器.
3澳化锂吸收式制冷系统特点
3.1溴化锂吸收式制冷系统的优点
第一，以热能为动力，无需耗用大量电能，而且对热能的要求不高.能利用各种低品位热能和废气、废热，如高于20kPa的饱和蒸汽、各种排气、高于75℃的热水、地热、太阳能等，有利于热源的综合利用，因此运转费用低.若利用各种废气、废热来在制冷，则几乎不需要花费运转费用，便能获得大量的冷源，具有很好的节电效果，经济性高.
第二，整个制冷机组除功率较小的屏蔽泵外，没有其他运动部件，振动小、噪声低，运行比较安静，特别适用于医院、办公大楼、家庭等场合.
第三，以澳化锂溶液为工质，制冷系统又在真空下运行，无臭、无毒、无爆炸危险，安全可靠，被认为是环境友好的制冷设备.
第四，安装方便，对安装基础的要求低，因为机组运行时振动小，所以无需特殊的基座.可安装在室内、室外、屋顶.安装时只需作一般校平，接上汽、水管道和电源便可.
第五，制造简单，操作、维护保养方便，机组中几乎都是热交换设备，制造比较容易.由于机组性能稳定，对外界条件变化的适应性强，因而操作比较简单.机组的维修保养工作主要在保持所需的气密性.
3.2溴化锂吸收式制冷系统的局限性
第一，溴化锂溶液对普通金属有腐蚀作用氧气存在的时候，腐蚀现象更为严重，不但会使金属溶解，缩短设备使用期限，而且会破坏传热管束和密封结构，使之泄露，引起机组性能下降
第二，发生结晶现象由于溴化锂溶液有一定的溶解度且溶解度大小随温度的降低面减小，当温度降低到一定值时就会有晶体析出.另外，浓度过高也会发生结晶现象.
第三，制冷效果较差澳化锂溶液表面张力较大，在吸收过程中液膜较厚，影响传热性能.
《煤气与热力》杂志编辑出版 643
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论文集
4吸收式制冷技术研究现状
吸收式制冷技术是出现最早的制冷方法，技术相对成熟，已有很多成功的实例.例如我国首座大型太阳能空调系统，制冷能力可达100kW，冷媒水温度6~9°℃，热源水温在60~75°℃，能很正常地制冷，COP初步预算大于0.4，可以满足面积超过600m的办公和会议室的空调需求.近年来适合于太阳能利用的吸收式制冷机也有了很大发展，低温热水型两级吸收式溴化锂制冷机的热源温度只需60℃以上.同时，温度为80C以上的热源驱动单效吸收式制冷机，其系统的COP值可达0.7；而若温度低于80°℃，可用其驱动双效吸收式制冷机，则系统的COP值约为0.3.
目前，商用澳化锂吸收式制冷机虽然存在易结晶、腐蚀性强及蒸发温度只能在0FC以上等缺陷，但仍在空调领域得到大量应用.另一种常用工质对氨水工质对具有互溶极强、液氨蒸发潜热大、可以得到很低的蒸发温度等优点，至今仍被广泛应用于各类吸收式制冷机但氨水工质有一些致命的缺陷网口响，如COP较澳化锂小，工作压力高，具有一定的危险性，有毒，氨和水之间沸点相差不够大，需要精馏等.
自上世纪70年代以来我国多个科研院所追踪发展太阳能制冷技术，吸收式太阳能空调领域研究比较成功的有广州能源所、北京太阳能研究所、上海交通大学及香港大学等科研单位：企业方面，北京天普、山东皇明、长沙远大和珠海兴业等企业都建立了太阳能空调示范系统，开始产业化尝试.其中长沙远大为槽式聚光系统：目前珠海兴业新能源科技有限公司在珠海总部和湖南分公司分别新建第27卷第4期谭军毅等：国内外太阳能空调研究现状及展望了70kW和500kW的智能太阳能空调系统，该系统由真空热管式集热器，热水吸收式制冷机组，蓄能系统，空调终端和控制电路组成，系统调试成功后，已经连续可靠的运行18个月，为目前国内运行最为成功的太阳能空调工程之一，除此之外兴业公司还努力开发光热幕墙等设备及相变蓄能材料，以期更好地与建筑一体化结合及提高太阳能空调的效率.总结欧洲的开发案例，吸收式制冷机以其稳定可靠，技术成熟在太阳能空调中得到最广泛的使用.因此国内多数企业单位选择吸收制冷系统的太阳能空调制冷主机.
参考文献：
[1]滕报亚.吸收式制冷技术的应用与发展研究[门.山东工业技术，2014(21):10[2]塔姆吉，戈斯瓦米，2003年，新型复合发电和制冷热力循环的低温热源资料来源，第二部分：实验研究，ASMEJ.Sol.能源工程，125（2），223-229.[3]杨小聪，张秀霞.樊荣.温俊霞.太阳能吸收式和吸附式制冷系统的研究[].真空与低温，2013.19(03):130-134
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