太阳能,是清洁的绿色可再生能源,在充满智慧的人类眼中,它是大自然的丰伟馈赠。太阳能热水器、太阳能路灯、太阳能光伏网……科技可以充分利用自然界的绿色能源为生活增色不少,很显然,新能源利用成为目前家电行业的节能方向之一。
人类开发太阳能已有3000多年的历史,将太阳能作为能源和动力加以利用只有300多年的历史,而真正将太阳能作为近期急需的补充能源、未来能源结构的基础则是近些年的事情。
本文介绍的太阳能空调,不是太阳能转化为电能制冷,而是将太阳能转化为热能再用于制冷。今年1月初,这项名为利用太阳能热的溴化锂—水吸收式制冷装置获得了国家专利知识产权局的授权,不日即将颁发专利证书。
为什么要开空调?无非就是天气热的时候,人们需要制冷。海南泰立来科技有限公司有关负责人夏超主要研究热能制冷技术,他解释,对太阳能空调来说,吸收了越多的太阳光,就越容易收集到更多的热量并加以利用。也就是说,在海南,太阳能制冷技术非常具有吸引力。
海南岛,天气炎热,空调几乎成为每家每户的必需品。在这样一个阳光无尽充足的热带岛屿,太阳能空调是否也可以飞入寻常百姓家呢?
把天然能源转化为冷量
一个吸收太阳热量的机器,怎样吐出冷气呢?
一套完整的太阳能空调分为集热装置、热水制冷机组和室内机。其中热水制冷机组是核心技术运转的空间,海南泰立来科技有限公司获得的利用太阳能热的溴化锂——水吸收式制冷装置专利呈现的就是热水制冷机组运转的机理。
夏超把较为复杂的运作原理拆开来讲:先将机器简化,把较为庞大的热水制冷装置简化成两组反应器,发生器、吸收器和冷凝器、蒸发器。
一种叫溴化锂的稀溶液经过炙烤被阳光加热后产生水蒸气,紧接着一部分水蒸气进入到冷凝器中被冷却,随后凝结成液态的水。变成液态的水随后要流入到蒸发器中制冷,这个时候水就从液态变成了气态。随后冷的气态水被浓溶液吸收,变成为原来的稀溶液,便回到了最初的样子。至此,左侧发生器与吸收器里的溴化锂便完成了循环。而冷的溴化锂溶液就像一个抽风机,形成的高强度真空可以辅助右侧的水完成制冷过程,变成冷水,传递到室内机中。
太阳能空调和传统的空调有什么区别?夏超解释,当下,最为常见的空调属于压缩制冷机,以电能为动力,吸收室内热量并排到室外。不管是制冷还是制热,这种空调完全靠机械来完成,以氟利昂为介质的它对大气层有一定破坏作用,耗能也较大。
相较之下,利用热水制冷的原理,以太阳能为驱动能源的太阳能空调在制冷制热时,有节能减排的效果。夏超说,太阳能制冷系统几乎是自动运转的,比电动压缩制冷系统耗电量低得多,噪音也小。
将光能转化为热能,再转化为冷量,无形中就代表着绿色空调发展的方向。随着科技的进步,太阳能空调虽不算最新技术的产物,但人们对太阳能制冷这一概念的了解,远不如太阳能发电和太阳能制热多。
寻找适合海南的加热器
太阳能空调要运转,首先得吸取太阳热量,这一部分在集热装置内完成。
目前市面上在售的太阳能空调集热装置多为槽型抛物面集热器,可收集约200摄氏度的太阳热量。但要在常有台风的海南推广,这个槽型抛物面集热器似乎并不适合,它既不抗风,成本也高。
太阳能空调工作有个原理是:集热温度越高,就越容易制冷。夏超介绍,一般集热温度达到160摄氏度以上就很容易双效制冷。但要在海南推广,除了目前集热效果的槽型抛物面集热器,夏超希望找到适合海南的加热器,于是他踏上了一段漫长的集热探索。
集热的温度越高就越容易制冷,也就是说集热的温度没有那么高,就不容易制冷。夏超坚信:不容易制冷并不代表不能制冷。所以只要找到一个既抗风又有集热功能的集热器,即便它的集热性能不如槽型抛物面集热器,也能让太阳能空调在海南变得实用起来。
考虑了成本和实用性,夏超逼着自己去想办法。于是从2011年开始,夏超从热水袋、露天钢化玻璃等材质开始试起,前后尝试了十几种集热方式,但都以失败告终。换一种材料,就要替换一个发生系统,十几种材料就做了十几次全套实验,制冷效果均不理想。夏超说。
实在不行,那就还是集热管吧。从一开始计划尝试用集热管,到后面否定再肯定,夏超犹犹豫豫了很久,单是验证集热管及其系统的性能,夏超就花了一年时间。集热管可以收集70到100摄氏度的热量,再经过我们研发的‘利用太阳能热的溴化锂——水吸收式制冷装置’反应,制冷效果不错。
为什么还是用集热管呢?夏超解释,他一开始就想到了具备抗风性的集热管,虽然其成本比槽型抛物面集热器低,但相比其他材料,成本还是有些高,这才一再想起它,一再又放弃它,如此反复。
研发不怕被否定
套用时下一句网络流行语或许能概括夏超近四年的研发经历:鬼知道他这些年经历了什么。在利用太阳能热的溴化锂——水吸收式制冷装置获得专利以前,在夏超的研发获得了较好的成效以前,许多研发环节他都会听到前辈或同行否定的声音。
我觉得我从未被打倒,相反,我很感激他们,正是因为他们的关注,我才能听到很多不同的意见和声音。此刻想想前些年,夏超也觉得挺有意思,他们负责提出问题,抛出质疑,我呢,就负责解决问题。
毕业于湖南大学的夏超师从吸附制冷之父李定宇,他身上有不少科研人员轴的一面,不舍得买车、不舍得买房,却把大笔的钱投向技术研发,买材料,租车间。有时候买材料一次就要好几万,我一点也不心疼,哪怕是很多材料经过一次试验后就成了废料也在所不惜。夏超说。
夏超在2010年来到海南时,便开始思量是否可以在这片热土上发挥自己在热能制冷领域的研究,在最适合完成光——热——冷转化的地方,并尽量降低生产成本,利用太阳能空调的环保节能,让吹凉风的生活充满绿意。