太阳能复合制冷系统于冷库的应用展望

谭永安 松下冷机系统（大连）有限公司

常规的压缩式制冷循环为制冷系统基本热力循环方式之一，被当下的众多冷库的制冷设备广泛应用。吸收式制冷循环和压缩式制冷循环相结合的太阳能复合制冷系统作为新兴的技术，可为常规制冷系统降低大量夏季高峰负荷耗能，不仅大大减少了不可再生资源的开采和使用，也大大减少因为使用能源而带来的碳排放，继而进一步保护了地球环境。

一、太阳能用于制冷、供热技术的意义

充分利用太阳能这一自然资源，能给人们的生活带来巨大的便捷，产生极大的意义。太阳能复合制冷系统不仅适宜于面对四季气候变化，还保护了地球其它不可再生资源的开发，大大减少了企业资金的投入，为企业降低运营成本。

首先，从环境气候变化来看，在炎热的夏天，大多数南方地区因为全球气候的变暖，夏季天气越来越炎热，气温逐年上升。从而因为太阳辐射变强，一方面人类用于空气调节的耗能越大，同时太阳能空调系统的制冷能力也会随着太阳辐射的加强而变大。另外，在寒冷的冬季，中国北部地区冬天温度甚至低至零下30℃左右。太阳能热水器正好也利用太阳的辐射热为人们提供生活热水，当太阳的辐射越强，热水器的供热效率越高。因此太阳能在炎热的夏天和寒冷的冬天都将被很好的利用于人们的生活需要当中，这是太阳能用于制冷和供热技术最典型突出的意义。

二、太阳能复合制冷系统用于冷库制冷的热力循环方式

从科学理论方面来说，太阳能复合制冷系统用于冷库制冷的热力循环方式主要可以分为两种形式，一种是光电制冷，另一种是光热制冷。第一种光电制冷，主要是通过太阳能蓄电电池，利用电池将太阳能转化为电能，然后再将电能用于常规的压缩式制冷装置。这一种方式由于目前国内太阳能电池的成本较高，而且对于相同的功率而言，光电制冷的成本是光热制冷成本的一倍甚至更多。所以第一种方式目前不能普遍的应用于生产生活，也不被人作为太阳制冷的最佳首选方式。

第二种是光热制冷，这一种方式相当于第一种来说在国内的技术上相对比较成熟。且是被利用最为广泛的一种太阳能能源转化方式。其重要的过程是通过将太阳能直接转换成热能，再利用其热能直接驱动制冷系统的运转，常见的有太阳能吸收式、吸附式和喷射式三种方式。本文主要探讨的是将太阳能吸收式制冷复合于常规压缩式制冷系统的热力循环中，从而提高冷库制冷系统的能效比。其原理如下附图1所示。

图1 冷库太阳能复合制冷系统原理图

因为吸收式制冷技术的成熟，太阳能取用方便快捷且安全性高，所以太阳能复合制冷系统用于冷库制冷的可行性和经济性较高。

三、太阳能复合制冷系统用于冷库制冷的经济分析

从20世纪70年代至今，全球爆发多次石油危机、煤矿危机等其他资源危机进而引发地区冲突和战争。面对着不可再生能源的日益紧缺，不仅给企业带来前所未有的节能技术发展挑战，和也给企业带来了不尽的经营风险和经营资金的投入。所以在人们又要创造效益，又要保护地球生态环境的两难中。太阳能科技的迅猛发展博取了众多国家的眼球，争相支持减少不可再生资源的消耗和大力利用太阳能资源，太阳能给人类发展带来了新的能源获取渠道。在20世纪90年代之后，除了传统的太阳能发电和热水制取外，太阳能的利用又进入一个新的发展阶段。大多数国家开始延伸太阳能产业，扩大了太阳能相关的行业领域应用。近年来，国家大力发展冷链物流行业，而冷链物流中冷库及食品冷加工过程中的制冷系统耗能，占据整个冷库建筑总耗能的40%左右。因此，将太阳能复合制冷系统高效用于冷库制冷热力循环当中，会大大提高冷库经营方的经济收益。

以常规的氟利昂单级压缩制冷系统为例，低温系统液体过冷度每降低5-10度可带来系统约3%的节能率，中温系统更是高达12%左右。华南理工大学相关学者使用广州地区冷库进行实验测算，低温系统节能率实测为4%左右。以一个万吨低温冷库为例，采用这一技术措施，年节约运行费用约11.5万元左右，投资回报周期约6年左右，而我国大部分冷库的设计寿命都在30年以上，投资可期。

太阳能的光热转化，不同于太阳能的光电转化，在这种转换模式中减少了电池的使用，转化率更高，技术更加可靠，大大提高了其应用推广的经济性。在如今交通便利，衣食富裕的年代，人们在注重生活质量的同时也更加注重环境的健康质量和可持续发展，新能源技术和新能源应用成为减少二氧化碳的排放重要措施。

四、结语

至2020年年末，我国冷库总容量已超6300万吨，并且近几年来一直维持年均15%的增长率，冷库制冷系统的耗能已不容忽视。在维持行业原有变频、热回收、冷热综合利用等技术发展的同时，如何利用新能源将是一大新的热点话题和技术举措。高效将太阳能复合制冷系统用于冷库制冷的热力循环当中，并且结合现有制冷系统的冷凝热回收，将会大大降低旧有冷库制冷系统的能耗。在保护我们共享的环境同时有大大减少不可再生资源的开采，让太阳能这一优质资源最大化的被应用在制冷系统的能量转换中，将会是尽早实现“碳中和”，“碳达峰”不可或缺的助力。