由于吸收式制冷機(jī)可以利用低品位能源作為動力，并且制冷劑不用氟里昂，因而可以節(jié)能降耗，減少溫室氣體和氟里昂對大氣環(huán)境的污染。

　　太陽能氨水吸收式制冷空調(diào)，是用太陽能集熱器提供的熱能來驅(qū)動氨水吸收式制冷機(jī)制冷，主要由太陽能集熱器和氨水吸收式制冷機(jī)兩大部分構(gòu)成。日常生活中，我們對太陽能集熱器的應(yīng)用比較多見，而對吸收式制冷機(jī)的應(yīng)用相對比較少，即使常見的溴化鋰吸收式制冷機(jī)大多也只是應(yīng)用在賓館、酒店的中央空調(diào)系統(tǒng)，吸收式制冷機(jī)還沒有走進(jìn)尋常百姓的家庭。為此本文就家用太陽能氨水吸收式制冷空調(diào)的研制、開發(fā)與應(yīng)用問題作一分析探討。

　　1、太陽能集熱器

　　太陽能氨水吸收式制冷空調(diào)的開發(fā)實際上是個成熟技術(shù)的組合應(yīng)用問題。既然太陽能熱水器能為我們的日常生活提供熱水，同樣地我們可以利用太陽能熱水器提供的熱媒水，來驅(qū)動氨水吸收式制冷機(jī)制冷，滿足人們使用制冷空調(diào)的愿望和需要。目前太陽能集熱器的制造技術(shù)已經(jīng)成熟，太陽能熱水器提供的熱媒水可以滿足氨水吸收式制冷機(jī)的要求。下面以熱管式真空管集熱器為例，對太陽能集熱器的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)作一介紹。

　　1.1集熱器的工作原理

　　熱管式真空管集熱器主要由熱管式真空管和集管(水箱)組成，采用特殊的密封結(jié)構(gòu)將熱管式真空管的冷凝端與水箱相連接。集熱器的工作原理是利用熱管內(nèi)工質(zhì)的汽-液相變循環(huán)過程，連續(xù)不斷地將吸收的太陽能傳遞到冷凝端加熱水。當(dāng)陽光照射在真空管內(nèi)的吸熱片上時，熱管內(nèi)的工質(zhì)受熱沸騰汽化，蒸汽不斷沖向頂部的冷凝端，在冷凝端放熱冷凝變成液體，沿管壁流回?zé)峁艿恼舭l(fā)段，完成一個循環(huán)。因為熱管具有優(yōu)良的傳熱性能，能高效地吸收太陽的輻射能并直接將其轉(zhuǎn)換為熱能，通過熱管內(nèi)部工質(zhì)的蒸發(fā)與冷凝，連續(xù)不停地將熱量傳送到冷凝端放熱，從而使水箱中的水不斷地得到加熱，其工作溫度可達(dá)70～120℃。在

　　集熱過程中，熱管能迅速地將吸收的熱量全部傳導(dǎo)給水箱中的水，熱量不倒流，即使在天氣陰晴多變的情況下，也能把低密度散射光能轉(zhuǎn)化為熱能，與其他型式的熱水器相比可產(chǎn)更多的熱水。

　　1.2集熱器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　　熱管式真空管集熱器是在普通全玻璃真空管集熱器的基礎(chǔ)上采用了熱管傳熱技術(shù)，并在真空玻璃管內(nèi)的熱管上輔助有銅、鋁傳熱片傳熱，太陽光透過真空玻璃管照射在吸熱板上，吸熱板吸收的熱量將熱管內(nèi)的工質(zhì)汽化并迅速上升到冷凝端，放出汽化潛熱后冷凝成液體，在重力作用下流回?zé)峁苷舭l(fā)端，完成集熱器的傳熱過程。因為熱管內(nèi)工質(zhì)的汽化潛熱高，工質(zhì)汽化、冷凝過程的放熱系數(shù)比較大，所以不用很大的蒸發(fā)量就能傳遞較大的熱量，能最大限度地提高集熱器的傳熱效率。同時由于熱管式真空管內(nèi)不走水，加熱系統(tǒng)與循環(huán)系統(tǒng)彼此獨(dú)立分開，從根本上解決了全玻璃真空管結(jié)水垢、沉淀臟物、易炸管、壽命短的問題，使用安全可靠，具有效率高、水溫高、可靠性高的特點(diǎn)。

　　由于熱管是依靠工質(zhì)的相變過程來傳輸熱量，在使用中必須將熱管的蒸發(fā)段置于冷凝段的下方，并要求熱管與地面的傾角大于一定的角度，在設(shè)計或使用中要注意使熱管式真空管與地面保持合適的角度。

　　2、吸收式制冷機(jī)

　　在生產(chǎn)實踐和日常生活中，人們在很多場合都需要使用制冷機(jī)，所采用的制冷機(jī)型式除了蒸氣壓縮式制冷機(jī)外也有吸收式制冷機(jī)，不論是吸收式制冷機(jī)還是蒸氣壓縮式制冷機(jī)都是利用制冷劑的汽化潛熱來制取冷量的，兩者的主要區(qū)別在于前者依靠消耗熱能作為補(bǔ)償實現(xiàn)制冷，后者則通過消耗機(jī)械能作為補(bǔ)償實現(xiàn)制冷。常見的吸收式制冷裝置根據(jù)吸收劑的不同分為氨-水吸收式制冷和溴化鋰-水吸收式制冷兩種。下面將氨-水吸收式制冷以及擴(kuò)散-吸收式制冷的原理以及工質(zhì)的循環(huán)過程介紹如下。

　　2.1氨-水吸收式制冷

　　氨-水吸收式制冷是利用氨-水所組成的二元溶液作為工質(zhì)來運(yùn)行的，這兩種物質(zhì)在同一壓強(qiáng)下有不同的沸點(diǎn)，其中高沸點(diǎn)的組分稱為吸收劑，低沸點(diǎn)的組分稱為制冷劑。氨-水吸收式制冷是以氨為制冷劑，稀氨水溶液為吸收劑，利用溶液的濃度隨其溫度和壓力變化而變化這一物理性質(zhì)，將制冷劑與溶液分離，通過制冷劑的蒸發(fā)而制冷，又通過溶液實現(xiàn)對制冷劑的吸收。由于這種制冷方式是利用吸收溶劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化來完成制冷劑循環(huán)，所以被稱為吸收式制冷。

　　氨-水吸收式制冷系統(tǒng)由吸收器、溶液泵、發(fā)生器、冷凝器、蒸發(fā)器和節(jié)流閥所組成。制冷劑的循環(huán)過程：自冷凝器引出的氨飽和液體，經(jīng)減壓調(diào)節(jié)閥節(jié)流減壓降溫后進(jìn)入到蒸發(fā)器中定壓吸熱成為干飽和蒸氣，然后氨蒸氣進(jìn)入吸收器被從發(fā)生器來的稀氨水溶液所吸收，使氨水溶液的濃度提高，濃氨水溶液經(jīng)溶液泵升壓后進(jìn)入發(fā)生器被加熱蒸發(fā)出氨蒸氣，氨蒸氣進(jìn)入到冷凝器中定壓放熱凝結(jié)成氨飽和液體。吸收劑的循環(huán)過程：從發(fā)生器來的稀氨水溶液經(jīng)節(jié)流閥進(jìn)入吸收器中吸收氨蒸氣后變成濃氨水溶液，濃氨水溶液再經(jīng)溶液泵升壓后進(jìn)入發(fā)生器被加熱蒸發(fā)出氨蒸氣而變成稀氨水溶液。

　　2.2擴(kuò)散-吸收式制冷

　　擴(kuò)散-吸收式制冷采用的也是氨-水吸收式制冷原理，循環(huán)工質(zhì)為三組分，其中氨為制冷劑，稀氨水溶液為吸收劑，氫氣為擴(kuò)散劑。這種制冷方式由于在蒸發(fā)器和吸收器中產(chǎn)生氨和氫的擴(kuò)散，故這種制冷被稱為擴(kuò)散-吸收式制冷。擴(kuò)散-吸收式制冷系統(tǒng)壓力的平衡是通過向蒸發(fā)器和吸收器導(dǎo)入氫氣實現(xiàn)的，雖然系統(tǒng)中各部分的總壓力幾乎都是相等的，但由于氫氣的存在，氨的分壓力在各處并不相同，氨蒸氣在蒸發(fā)器和吸收器(低壓端)中的分壓力就比沒有氫氣的發(fā)生器和冷凝器(高壓端)中的分壓力低，因而氨便在低溫低壓下在蒸發(fā)器內(nèi)汽化，而在高溫和高壓下在冷凝器中凝結(jié)成液體。在蒸發(fā)器中，汽化后的氨蒸氣與氫氣形成了氫氨混合氣體，氨在氫氨混合氣體中分壓很小(約2～3bar)，而氫的分壓較大(12～13bar)，氨就從氨液中激烈地蒸發(fā)出來，而擴(kuò)散到混合氣體中，此過程相當(dāng)于蒸氣壓縮式制冷中的節(jié)流過程，氨液從14bar的高壓降至2bar左右的低壓，遂吸熱汽化而產(chǎn)生制冷效應(yīng)。在吸收器中，氫氨混合氣體中的氨蒸氣被稀氨水溶液所吸收，而氫氣不溶于稀氨水，其密度小，容易向上流動進(jìn)入蒸發(fā)器，從而促進(jìn)制冷蒸氣在系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)。

　　吸收-擴(kuò)散式制冷機(jī)的結(jié)構(gòu)由貯液器、溶液熱交換器、汽泡泵、上升管、發(fā)生器、精餾器、冷凝器、液封、蒸發(fā)器、氣體熱交換器、吸收器組成。下面將擴(kuò)散-吸收式制冷系統(tǒng)中氨水溶液、氫和氨三種物質(zhì)的循環(huán)過程敘述如下。

　　2.2.1氨水溶液的循環(huán)過程

　　從貯液器出來的濃氨水溶液，經(jīng)溶液熱交換器與來自發(fā)生器的稀氨水溶液預(yù)熱后，進(jìn)入汽泡泵被太陽能集熱器提供的熱媒水(或其它熱源)加熱沸騰，產(chǎn)生汽泡向上運(yùn)動并將溶液沿上升管提升到達(dá)發(fā)生器內(nèi)繼續(xù)蒸發(fā)，將氨蒸發(fā)出來，使?jié)獍彼芤鹤兂上“彼芤海陌l(fā)生器底部流出經(jīng)溶液熱交換器與來自貯液器的濃氨水溶液換熱后，進(jìn)入吸收器上部吸收從貯液器來的氫氨混合氣中的氨氣，從而變成濃氨水溶液流回貯液器中。

　　2.2.2氫、氨混合氣體的循環(huán)過程

　　從發(fā)生器出來的氨蒸氣和水蒸氣進(jìn)入精餾器中，與外界環(huán)境進(jìn)行換交熱后使溫度降低，將水蒸氣分離出來流回發(fā)生器，氨蒸氣進(jìn)入冷凝器中冷凝成液氨，然后液氨進(jìn)入蒸發(fā)器中吸收外界環(huán)境的熱量釋放汽化潛熱實現(xiàn)制冷。蒸發(fā)器中的氨氣與從吸收器來的氫氣相混合成為氫氨混合氣，隨著蒸發(fā)過程不斷地進(jìn)行，氨蒸氣的分壓也不斷地上升，含氨較多的低溫氫氨混合氣體，經(jīng)氣體熱交換器換熱后進(jìn)入貯液器中。從貯液器出來的氫氨混合氣體進(jìn)入吸收器自下向上流動，與來自溶液熱交換器的稀氨水溶液接觸，由于氫氨混合氣體中的氨被稀氨水溶液吸收后，其分壓力逐步下降，一方面保證了蒸發(fā)器中的穩(wěn)定低壓，同時使氨在氫氨混合氣體中所占分量愈來愈小，最后差不多全部為氫氣，因氫氣比較輕，從吸收器頂部釋放出來，進(jìn)入氣體熱交換器降溫后進(jìn)入到蒸發(fā)器中重新開始循環(huán)。

　　為了提高擴(kuò)散-吸收式制冷機(jī)的熱效率，必須選擇適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)參數(shù)，合理地設(shè)計整個系統(tǒng)的設(shè)備結(jié)構(gòu)，使發(fā)生、冷凝、吸收、蒸發(fā)及溶液熱交換等各個過程均處于最佳狀態(tài)，同時換熱器性能的好壞、發(fā)生器、汽泡泵等部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計對吸收式制冷機(jī)的工作效率也非常重要。在整個擴(kuò)散-吸收式制冷系統(tǒng)內(nèi)，工質(zhì)的運(yùn)動是依靠其重度的差異，位置的高低，分壓的不同和濃度的不等而流動或擴(kuò)散的，因而各設(shè)備之間的相對位置及管道的傾斜度均有嚴(yán)格要求，否則將會影響制冷效果，甚至?xí)箼C(jī)器喪失制冷能力。

　　太陽能氨-水吸收式制冷空調(diào)

　　太陽能氨-水吸收式制冷空調(diào)，實際上是將太陽能集熱器與擴(kuò)散-吸收式制冷機(jī)聯(lián)合使用，利用太陽能集熱器吸收太陽光的熱量產(chǎn)生熱水，給擴(kuò)散-吸收式制冷機(jī)提供動力，驅(qū)動擴(kuò)散-吸收式制冷機(jī)制冷，靠消耗太陽能集熱器提供的低位熱能作為補(bǔ)償來實現(xiàn)空調(diào)的制冷循環(huán)。太陽能氨-水吸收式制冷空調(diào)的構(gòu)造如圖1所示。