一种太阳能-沼气驱动的吸收式制冷空调系统

　　1 引言

　　随着经济的迅速发展，环境问题和能源危机给人类带来的挑战日益严峻，因而对可再生能源的开发和利用就显得尤为重要。太阳能是洁净、可靠的能源， 技术的进步使得太阳能的开发利用取得很大发展，相关设备的生产成本大大降低。我国太阳能资源较为丰富的地区同时也是重要的农业及畜牧养殖区，非常适合沼气 的开发应用。沼气是一种可再生能源，是利用生物质制取清洁能源的有效途径，沼气在开发过程中能减少废弃物对环境的影响，具有良好的去污性能。这就为能被低 品位的热能驱动吸收式制冷空调系统的发展提供了有利条件，吸收式制冷空调系统能被热水、蒸汽或直接燃烧天然气等驱动，具有性能好、成本低、节能、采用环保 制冷剂等优点，因而其在高峰时段电力不足及电力资源贫乏的地区有很好的前景。国内外对太阳能制冷技术作了大量研究，但太阳辐射度是不稳定的，会为此项技术 更好的应用带来一些不便。本文提出了太阳能沼气联合驱动吸收式制冷空调系统，使它们尽显其优势，并且可以同时利用太阳能对沼气池进行加热，这样即提高了能 量利用率，又增加了沼气的产量，进而保证了系统的可靠性，因而与其它的系统相比，具有一定的优势。

　　2 太阳能-沼气

　　太阳能是可再生能源，它在能源的开发中具有独特的优势，安全、适用范围广而且非常清洁;我国有丰富的太阳能资源，有三分之二以上地区年太阳能辐照量超过5，000MJ/m²，年日照时数在2，200h 以上; 从太阳能分布来看，北方大于南方，农村大于城市。在我国北部及西部大部分地区的很多建筑中，建筑密度小，空间余地很大，满足建筑间的日照间距，为太阳能的利用提供了有利的保障。

　　沼气是一种可燃气体，是一种可再生能源。从生态的角度看，废弃物如果不加以处理，大部分是一种污染物，而从资源的角度，可以对有些废弃物厌氧发 酵，制取沼气，为人类直接提供热能。国内外学者研究了温度对不同原料沼气发酵产生的影响，指出沼气发酵的每日产气效率和每日负荷量并非与温度的增高呈正相 关，而是在这个范围之内出现了两个产气高峰: 一个高峰介于30～40℃ 之间，另一个高峰介于50～60℃之间，前者叫中温发酵，后者叫高温发酵。在这两个最适宜的发酵温度区间，是有两个不同的微生物类群参与作用; 中温发酵和高温发酵相比较，后者比前者在一定容积的发酵容器中可能处理的有机物量和气体产量高2 ～2.5 倍; 发酵温度与产气率的关系如下图1所示。

　　本空调系统对太阳能的利用是通过中高温直通式真空管太阳能集热器实现的，它可以提供90℃以上的热水，制冷机组的COP可以维持在相对较高的状 态; 并且整个太阳能集热系统投资成本也较少。它的核心元件是中高温直通式真空太阳集热管，此种真空管采用紫铜管金属流道和高热导率传热铜带，高性能的选择性吸 收涂层使太阳光谱吸收率≥95%，发射率<5%，在较高温度工况下工作，性能稳定，效率较其它集热管大幅提高; 而且可承压运行，能组合为各种规模的太阳能集热场。