1 引言

　　太陽能是一種取之不盡、用之不竭的潔凈能源。在太陽能熱利用領域中，不僅有太陽能熱水和太陽能采暖，還有太陽能制冷空調。換句話說，在太陽能轉換成熱能后，人們不僅可以利用這部分熱能提供熱水和采暖，而且還可以利用這部分熱能提供制冷空調。從節能和環保的角度考慮，用太陽能替代或部分替代常規能源驅動空調系統，正日益受到各國的重視。當前，世界各國都在加緊進行太陽能空調技術的研究。據調查，已經或正在建立太陽能空調系統的國家和地區有意大利、西班牙、德國、美國、日本、韓國、新加坡、香港等，這是由于發達地區的空調能耗在全年民用能耗中比發展中國家占有更大的比重[1][2]。因此，利用太陽能進行空調，對節約常規能源、保護自然環境都具有十分重要的意義。

　　2 太陽能制冷技術的發展現狀

　　由于空調系統所消耗的電能(發達國家的空調能耗占全年民用能耗的 25%)給能源、電力和環境帶來了很大的壓力，因此，利用太陽能替代常規能源驅動空調系統對節能和環保都具有十分重要的意義。

　　目前，世界各國都在加緊進行太陽能制冷技術的研究，并主要集中在吸收式制冷范圍。國際上對吸收式制冷的研究已經有比較成熟的技術。小型的燃油機組研制成功，但需要將熱水加熱至 90～120℃才能運行。目前利用太陽能制冷的凈COP值一般在 0.5 以下，總的來說仍然很低[3]。我國已經成為全世界公認的太陽能利用大國，截至 2004 年，僅太陽能熱水器的生產量就有 600 萬m2,研制小型并適用于太陽能應用的制冷機組特別適合我國國情。

　　日本作為世界制冷空調技術領先的國家，他們除了在現有制冷設備的基礎上提高其效率外，對于太陽能的開發應用尤為重視。近年來，已建成了一大批以太陽能節能技術為主導的節能型大樓。據報道，美國科羅拉多州太陽能研究所研制成功一種可取代空調裝置的建筑材料，這種建材里面含有聚醇化合物，當室溫超過設定溫度，墻壁會自動吸熱，達到制冷效應;反之，放熱，達到取暖目的。其臨界溫度由建材中所含聚醇化合物的多少決定。用這種建材建造的房屋具有吸收太陽能、自動調節室溫的作用[4]。

　　在我國，太陽能制冷和空調的研究可以追溯到 20 世紀 70 年代后期，當時不少科研機構、高等院校和企業紛紛投入人力和物力研制太陽能制冷空調，其實多數是小型的氨-水吸收式制冷實驗樣機。

　　由于當時還有許多技術難題未能解決，太陽能制冷空調項目因一時難以看到成效而得不到支持，研究的隊伍和規模大大縮小，僅存少數單位仍堅持基礎性研究和機組實驗。“九五”計劃期間，國家科委把“太陽能空調”列為重點科技攻關項目，計劃建成示范性系統，以促進太陽能空調的推廣應用。中科院廣州能源研究所和北京太陽能研究所承擔了該項項目，在南方和北方各建立了一座大型實用性太陽能空調系統[5]。

　　1997 年，中科院廣州能源研究所為國家“九五”科技攻關項目“太陽能空調及供熱示范系統”研制了一臺 100KW的雙級太陽能吸收式制冷機，并成功地在 24 層的建筑上安裝了該系統，采用改進后的平板式集熱器，運行效果良好，且可以在熱源溫度低于 65℃下運行[6]。

　　3 太陽能空調的工作原理及其類型

　　3.1 太陽能制冷的工作原理

　　根據熱力學第二定律，熱量只能自發地從高溫物體傳向低溫物體，而不能自發地從低溫物體傳向高溫物體。人工制冷過程，就是在外界的補償下將低溫物體的熱量向高溫物體傳送的過程。

　　從理論上講，太陽能制冷可以通過太陽能光電轉換制冷和太陽能光熱轉換制冷兩種途徑實現。

　　太陽能光電轉換制冷，首先是通過太陽能電池將太陽能轉換成電能，再用電能驅動常規的壓縮式制冷機。在目前太陽能電池成本較高的情況下，太陽能光電轉換制冷系統的成本要比太陽能光熱轉換制冷系統的成本要高出許多倍，目前尚難推廣應用。