热虹吸自喷射封闭式制冷系统的进展及研究

　　1 引言

　　在我国，有限的资源承载着巨大的人口和环境压力，虽然在近几年经济结构调整过程中能源供需矛盾有很大缓解，但从长远看，能源供应不足仍将是制约我国经济发展的重要因素之一。《中国 21 世纪议程》白皮书和十七大精神都强调了为加快可持续发展体制，必须落实节能减排工作机制，开发和推广节约、替代、循环利用和治理污染的先进适用技术，发展清洁能源和可再生能源。

　　因此，减少煤炭石油等高碳能源消耗、减少温室气体排放的低碳经济时代已经到来。太阳能是一种清洁、可再生的能源。太阳辐射经过地球大气层的衰减，最后到达地球表面的能量相当于全世界全年发电量的几十万倍。从这个意义上来说，太阳能是取之不尽、用之不竭的。太阳能可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染，更不会排放温室气体。据美国 Marchetin 对世界一次能源替代趋势的研究结果表明，到 2050 年后，核能将占第一位，太阳能占第二位。21 世纪末，太阳能将取代核能占第一位[1]。

　　当前，国际上民用空调所消耗的电能约占国民总电耗的 50%，许多国家都在加紧进行太阳能空调技术的研究。利用太阳能驱动空调系统对于节约常规能源、保护自然环境及走可持续发展道路都具有十分重要的意义。随着我国居民生活水平的不断提高，近几年空调用电大幅度增长，空调热有增无减，电耗大和工质污染问题越来越严重，研制开发节电型绿色空调成为一项十分迫切的重要课题[2]。

　　2 常规太阳能喷射式制冷系统

　　太阳能制冷系统是以太阳能作为制冷原动力的制冷系统。太阳能制冷方式主要有: 光伏式、吸收式、吸附式、喷射式。喷射式制冷作为一种节能环保的制冷方式，能够缓解能源短缺和解决环境问题。而且结构简单、安装方便，维护赞用低，工作稳定可靠，具有广阔的发展前景。

　　喷射式制冷系统，也称单效喷射式制冷系统，工作原理如图1 所示。工作时发生器中的工质吸收太阳能而蒸发，进入喷射器引射蒸发器中来的低压气体，在喷射器内混合增压后进入冷凝器被冷凝。冷凝器来的冷凝工质一部分进入循环泵后，再入发生器吸收由太阳辐射能转变的热能，另一部分通过节流阀降压后去蒸发器吸收热量，从而得到冷量。最后这两部分工质再进入喷射器，完成一个制冷循环[3]。

　　然而，这种方式受到工作原理的限制，喷射器效率一直难以有效提高，从而限制了喷射制冷系统的进一步发展。

　　因此，曲晓萍等研制了一种双喷射制冷结构系统( 图 2)[4]。文献中研究了气一液喷射器的工作原理和性能分析方法以后，利用气一液喷射器可以将吸入口液体升压到高于蒸气入口压力的特性，提出了以气一液喷射器替代泵的双喷射式制冷系统。双喷射式制冷系统中采用气一液喷射器来代替了机械泵的作用，不仅可以有效地避免机械泵的气蚀问题，而且可以进一步减少系统中电能的消耗，增强了喷射式系统的适应性和竟争性。太阳辐射条件下的模拟结果显示太阳能双喷射式制冷系统的全天平均 COP 可以接近 0. 20。此系统对于节省电能和利用太阳能等可再生、低温废/余热来进行制冷的喷射式制冷系统而言，是一个比较有意义的设想。