提出了與太陽能熱利用結合的單壓吸收式制冷循環系統，對該系統部件進行了熱力性能設計計算并分析了系統的可行性。針對不同的蒸發溫度、冷凝溫度和發生溫度對系統COP的影響進行分析，得出相應影響曲線。分析結果表明:系統理論可行，但總COP較低;提高蒸發溫度、冷凝溫度和發生溫度均有利于提高系統的COP，但提高具有局限性，并展望提高系統COP的研究方向。

1、引言

　　單壓吸收式制冷因其可利用低品位熱源和太陽能以及對環境友好等優點越來越受到人們的關注。整個系統沒有任何運動部件，運行時無振動和噪聲，適合于對噪聲要求嚴格的小型化制冷場所;結構簡單，使用壽命長，運轉可靠，初投資少;對能源的適應性強，可采用低品位能源、太陽能等驅動，引起許多學者關注。

　　單壓吸收式制冷包括擴散吸收式制冷和愛因斯坦制冷循環2種形式。擴散吸收式制冷從20世紀30年代到40年代中葉在家用冰箱領域得到了廣泛應用，到20世紀40年代，由于蒸汽壓縮式制冷體現出的高能效、大制冷量等優點，擴散吸收制冷逐漸被蒸汽壓縮式制冷所取代。后來愛因斯坦等提出的單壓吸收制冷循環，是一種使用丁烷為制冷劑、水為吸收劑、氨為壓力平衡劑的制冷循環。其驅動的動力來源可來自低品位熱能，太陽能，廢棄能源的利用率提高，節能環保。對解決當今環境和能源問題具有重大意義。

2、太陽能間接驅動單壓吸收式制冷

2.1、系統循環原理

　　圖1所示是太陽能間接驅動的單壓吸收式制冷原理圖。真空技術網(resourcemgt.cn)認為其工作原理主要由太陽能集熱器與單壓吸收式制冷循環系統結合而成，使用太陽能集熱器代替單壓吸收式制冷中的加熱裝置，通過集熱器將太陽能轉化成熱能間接加熱發生器內的溶液，通過集熱器附加的蓄能加熱裝置，彌補了太陽能不穩定性對系統造成的影響，擴大了其實用性。

圖1 太陽能驅動單壓制冷循環1～12.管路編號

　　單壓系統中以氨-正丁烷-水為循環工質，太陽能系統以乙二醇和水混合溶液為工質。太陽光射到太陽能集熱器PTC表面，集熱器將太陽能轉化成熱能用來加熱蓄能加熱裝置中水和乙二醇混合溶液，蓄能加熱裝置中熱能加熱發生器中氨水溶液，溶液受熱后產生氣泡且密度減小，產生一個上浮力來將溶液提升到氣液分離器，在氣液分離器中，氨氣由管3流經精餾器/預冷器后通入蒸發器中，使蒸發器內制冷劑正丁烷產生相變。氨氣與產生的正丁烷氣體一同經管11進入冷凝/吸收器，在其中被管4噴淋下來的稀氨水吸收變成濃氨水溶液，沉在冷凝/吸收器底部，經管7、12進入發生器中，然后被來自集熱器的熱能加熱，氨水以氣液兩相流的形式進入氣液分離器中;從氣液分離器經管5流下的稀氨水溶液在冷凝/吸收器中噴淋，形成濃氨水進入低位儲液器，形成了水的循環;蒸發器中正丁烷相變成為氣體，與氨氣一起經管11進入冷凝/吸收器，被冷凝成為液體丁烷，浮在冷凝/吸收器上部，經管8、9再回到蒸發器，完成正丁烷的循環。

2.2、系統部件熱力計算分析

　　2.2.1、系統運行初始參數確定

　　初始運行參數包括:系統壓力、蒸發溫度、設計冷量、發生溫度和冷凝溫度等。系統的運行壓力控制在0.4MPa。基于Patel-Teja狀態方程得到0.4MPa下NH3-H2O工質對相圖和0.4MPa壓力下NH3-C4H10混合工質的相平衡圖，分別如圖2，3所示。

圖2 0.4MPa壓力下NH3-H2O工質對的相圖

圖3 0.4MPa壓力下NH3-C4H10混合工質的相圖

　　L.液體;V.氣體;1.丁烷;2.氨由圖3分析得氨最高的冷凝溫度為316K，氨氣能被吸收劑完全吸收，制冷劑正丁烷能夠被冷卻水完全冷凝。由圖還得知，NH3-C4H10二元工質的共沸點為267K，該溫度即為系統的最低蒸發溫度。

　　分析得知在系統運行壓力0.4MPa下，冷凝溫度為317K。結合吸收式制冷太陽能集熱器所提供最高溫度為155℃左右，可選擇發生溫度373K。該系統主要運用于空調系統，根據單壓吸收式制冷運行參數，可選擇蒸發溫度為282K，后面將分析不同蒸發溫度、不同冷凝溫度對系統性能的靜態影響。可選擇設計的制冷量為6kW，這樣可以滿足30～45m2空間家用空調制冷;文中使用的氨水濃度為38%。

4、結語

　　本文提出了太陽能間接驅動的單壓吸收式制冷系統，并圍繞蒸發溫度、冷凝溫度和發生溫度對該系統COP影響進行熱力性能計算分析，結果表明:該系統理論可行，但總COP較低。提高蒸發溫度、冷凝溫度和發生溫度均有利于提高系統的COP，但提高具有局限性。蒸發溫度高大16℃時，制冷系數只有0.23左右。綜上所述，若要從根本上提高系統COP，需要通過對換熱器部件的強化，全面考慮系統傳熱傳質的阻力損失，各部件的合理設計和運行匹配性協同性調節，以及尋找新工質對等方法來實現，為后續提高系統性能系數研究提供了指導方向，對太陽能驅動的單壓吸收式制冷系統的設計研究具有重要意義。