解决环境保护问题——使用清洁能源。太阳能空调技术现状分析。
从太阳能系统和制冷热源工作温度的高低来分，目前国内外太阳能空调系统大致可以分为三类（见下表）：
表太阳能空调系统分类
序号制冷热源
温度（℃）太阳能集热
系统日效率制冷机
COP太阳能制冷
系统总效率制冷机型适配集热器
1130℃~160℃0.25~0.3－1.0－0.28蒸汽型双效吸收式制冷机聚光型265℃~85℃0.5~0.55－0.43－0.24热水型单级吸收式制冷机真空管型365℃~85℃0.5~0.55－0.43－0.24热水型两级吸收式制冷机真空管型平板型我们简单地称之为高温型、中温型和低温型三种类型。国外实用性系统多为中温型，也有高温型的实验装置，国内目前只有后两种。从上表可以看出：
随着工作温度的升高，制冷机COP相应提高，但太阳能集热系统的日效率要降低，太阳能制冷总效率相差不大。
从适配的集热器方面看，高温型的太阳能空调系统需要聚光型或者是特定的太阳能集热器，造价很高，不利于推广和普及。中、低温型太阳能空调系统采用常规的太阳能集热器就能满足要求，有利于太阳能空调的推广应用。
从系统方面看，超过100℃的运行，如果采用水作为介质，系统处于受压状态，随之会产生一系列的问题：如储热问题、压力容器问题等等。后两种类型则不存在这些问题。
总的来说，高温型太阳能空调系统，对于解决某些科学技术的问题是有意义的，但由于造价很高，在实用性和普及推广方面是不利的。中温和低温型太阳能空调系统各有长短，前者制冷系数稍高，但需要采用价格较高的热管式真空管集热器；后者能适应普通的太阳能热水器，更有利于推广应用，缺点是制冷系数相对偏低。最佳的方案是两者结合，同时能适应中、低温度范围（65℃~95℃），温度稍高时，制冷机单级运行，温度稍低时，制冷机两级运行。
创新的高效率太阳能空调系统
1.传统的太阳能空调系统
前面讨论的主要是针对制冷机与集热器的匹配及其效率问题，作为一个系统，系统的总效率是一个重要的问题。传统的太阳能空调系统由太阳能集热系统附加一台吸收式制冷机组成，Qg为输入制冷机发生器的能量（太阳能系统输出能量）；Qa为冷却水从吸收器带走的能量；Qc为冷却水从冷凝器带走的能量；Qe为蒸发器制冷能量（从环境输入能量）；Qs为太阳能集热面积上的太阳辐射能。很明显：
Qg+Qe=Qa+Qc
制冷性能系数：COPc=Qe/Qg
太阳能集热效率：ηs=Qg/Qs
系统制冷效率：ηc=Qe/Qs
从上表中可以看出，ηc约为0.24~0.30，再加上有限的产热（在太阳辐射不太强的时候产生热水），系统总的效率不超过40％。大量的热通过冷却塔放回环境当中（Qa＋Qc）。冷却水的循环、冷却还要付出水泵和风扇的功耗，是十分可惜的。因此，传统的太阳能空调系统在供冷时总效率很低。
2.新概念的太阳能冷－热并供系统
可以看出，Qa和Qc为热损失，是影响太阳能空调系统效率的主要因素。提高系统效率，应当在不影响制冷COPc的前提下，充分利用Qa和Qc。为此，基于热泵原理，提出了太阳能制冷－产热并供系统新概念。
系统的能量平衡如下，
Qg+Qe=Qa+Qc
制冷性能系数：COPc=Qe/Qg
制热性能系数：COPh=（Qa+Qc）Qg=1+Qe/Qg
太阳能集热效率：ηs=Qg/Qs
系统制冷效率：ηc=Qe/Qs
系统产热效率：ηh=（Qa+Qc）Qs
系统总效率：ηt=ηc+ηh
设计运行工况是这样的：当太阳能系统集热温度为90℃，制冷温度为9℃，输出热水温度为45℃时，COPc=0.6，COPh=1.6，ηs=0.4，所以，ηc=0.24，ηh=0.64，ηt=0.88，系统总效率达到88％。如果制冷温度不要求太低，例如设定为12℃，在同样的条件下，COPc可达0.65，系统总效率达90％。
3.技术特点
新概念的太阳能冷－热并供系统利用了热泵的原理，但是需要技术上的支持才能实现。我们知道，溴化锂吸收式制冷机冷却水温度一般为31℃输入，36℃输出，36℃的热水对用户来说是用不上的；而对于吸收式热泵来说，低温端（冷冻水）的输入温度又不能太低。在不同的运行工况下，对应的温度和压力是不同的。为了同时实现制冷和产热，需要以热力学循环理论为基础，对溴化锂吸收式制冷机进行全面的技术改造。
改变了太阳能空调系统由太阳能集热系统附加一台吸收式制冷机组成的传统概念，制冷机在结构上进行了改造，由原来的整机式变成了分体式。把发生器放在太阳能集热系统中，直接利用太阳能热水，既减少了热损失，又节省了热水泵及其功耗。蒸发器则相当于空调室内机，安装更方便、更灵活，小型的甚至可以放在室内。
传统的溴化锂吸收式制冷机小型化比较困难，本方案由于技术上和结构上的创新，可以生产小功率的太阳能制冷机。
减少了设备及泵耗。系统省去了制冷热源水泵、冷却循环水泵和冷却塔风机及其功耗，还省去了冷却塔设备，降低了系统的造价和运行成本。
制冷和热水同时提供，系统总效率可高达88％。冬季单纯供热运行时，在太阳辐射较强的情况下，利用制冷机作热泵运行，可以增加产热20%~30％。
4.10kw示范系统
一座10kw新型太阳能空调系统正在建造当中，主要技术指标如下：
高效太阳能集热器（专利技术）
太阳能集热面积：60m2
制冷功率：10kw
制冷热源温度：90℃
热水输出温度：45℃
5.太阳能热水系统、太阳能空调系统与新型太阳能冷－热并供系统比较太阳能热水系统传统太阳能空调系统新型太阳能冷、热并供系统
利用目标单纯供热供冷、供热供冷、供热
太阳能利用夏季有剩余全年充分利用全年充分利用制冷机使用无半年全年
系统总效率供热：0.5~0.55供冷：0.24~0.26
供热：0.5~0.55冷、热并供：~0.88
供热：~0.64
造价1~1.5~1.3
太阳能空调与太阳能建筑
随着经济发展，采暖、空调和生活用热的需求越来越大，是一般民用建筑物用能的主要部分。因此，建筑节能是国民经济的一个重大问题。利用太阳能供电、供热、供冷、照明，建成太阳能综合利用建筑物，是国际太阳能学术界的热门研究课题，是太阳能利用一个新的发展方向。美国、德国、日本、意大利等国家都已建成这种全部依靠太阳能的示范建筑物。
太阳能建筑的发展大体可分为三个阶段：第一阶段为被动式太阳房，它是一种完全通过建筑物结构、朝向、布置以及相关材料的应用进行集取、储存和分配太阳能的建筑。第二阶段为主动式太阳房，它是一种以太阳能集热器与风机、泵、散热器等组成的太阳能采暖系统或者与吸收式制冷机组成的太阳能空调及供热系统的建筑。第三阶段是加上太阳电池应用，为建筑物提供采暖、空调、照明和用电，完全能满足这些要求的）称为“零能房屋”。
我国太阳能建筑的研究和应用还停留在第一阶段。太阳能空调及供热系统的成功，为第二阶段的主动式太阳房创造了条件。随着太阳电池不断提高效率、降低成本，利用光伏技术解决建筑物用电问题是切实可行的。美国、欧洲和日本分别推出了“屋顶光伏计划”，美国计划至2010年安装1000MW~3000MW，日本的目标是7600MW，太阳电池与建筑结合是一个必然的趋势。
因此，在我国发展第三阶段的太阳能建筑时机已经成熟。中科院广州能源所依靠其本身的技术，在本所实验大楼建一座全部依靠太阳能供电、供热和供冷的示范性太阳能建筑。其中，应用全新概念的太阳能冷－热并供技术门（10KW示范系统），太阳能利用总效率高达80％以上。此外，还采用多种新型的节能功能材料及相关的技术。
基本参数：
太阳房建筑面积：50m2
园林面积：400m2
单晶硅太阳电池：1000W
太阳能制冷功率：10kw
太阳能集热面积：60m2
技术集成：
新概念的太阳能冷－热并供系统
太阳电池独立电源
可控变色玻璃、低发射夹层玻璃
透明隔热材料、热反射涂层
储能材料和技术
辐射制冷和被动降温技术
光伏、光热组件与建筑一体化技术
导光、聚光材料和技术
“九五”太阳能空调计划取得了圆满的成功，在此基础上提出的太阳能冷－热并供系统新概念，在耦合制冷－产热热力学循环、制冷机结构及相关技术、太阳能集热器等方面均有所创新。新型的太阳能冷－热并供系统同时提供空调和热水，系统总效率可高达88％，冬季单纯供热运行时，利用制冷机作热泵运行，可以增加产热20%~30％；系统减少了设备及泵耗，降低了造价和运行成本。
在我国发展第三阶段的太阳能建筑时机已经成熟。中科院广州能源所依靠其本身的技术，在本所实验大楼正在建一座全部依靠太阳能供电、供热和供冷的示范性太阳能建筑，应用创新的太阳能冷－热并供系统以及采用多种新型的节能功能材料和相关的技术。
太阳能与建筑相结合的技术设计
1.技术思想概述
SCClll系统在大幅度完善太阳能系统性能和降低整个系统造价方面有很大潜力。它既能产生电力，也可产生高温热媒用于建筑物的供暖、制冷机的驱动及提供生活用水。满足建筑物的电和热负荷的需求。该系统的组成可以是小面积分步式的，也可以是大面积集中式的。分步式装置产生的能量可以现场使用，减缓及避免了电力及热力的远程输送。
SCCHP技术包括以下内容，多塔式太阳能聚焦器（Multi－TowerSolarConcentraion），太阳能光伏电池SolarphotographicVoltage），强迫冷却回路（EnhancedCoolingCircuit），吸收或吸附式制冷机（AbsorptionRefrigeration），热能储存（ThermalStorage），系统控制技术（SystemController）。
该技术体系强调以太阳能为核心的多项技术综合利用，从整体上多方位满足建筑物的需求并大幅度降低建筑绿色供能体系的设备成本和运行成本。
SCCHP的核心技术是多塔式太阳能聚焦系统。它的出现使低成本太阳能发电和高温热媒的高效生产成为可能。也使得中小面积的太阳能聚焦系统经济性大幅度提高。
主动供能装置能力选型必须与建筑室内能量负荷平衡计算一同考虑，这是设备与建筑结合的灵魂。
太阳能主动供能与被动供能技术相结合，太阳能与常规能源相结合是实现建筑绿色供能可商业化的发展方向。
下面我们对几个重点问题进行阐述。
2.太阳能聚焦的多塔式方案
太阳能聚焦方法通常是用于高温热发电的。太阳能热发电瓶颈在于其经济性。在目前温度可能高于300℃的三种聚焦式热发电（ConcentratingSolarPower－CSP）方法中，发电成本各不相同，但均只有在热场面积足够大的情况下才有可能使发电的成本降低到可商业化的水平。这使得CSP方案的实用性受到致命的影响，也是目前太阳能热发电在世界范围内没有推广的发展主要原因。
目前世界各国的太阳能高温热发电的研究一般均是针对以上问题而开展的。我们认为，为与常规能源发电方式竞争，有前景的太阳热发电技术方案应当满足以下几点要求，（1）既可实现小规模分步式发电，也可实现大面积集中式发电；（2）发电方式的设备成本，运行成本和均较低；（3）可实现一机多用。
我们认为“模块化”是解决以上问题的一个较优方案。模块化可实现系统任意大小的组合，对系统集热实现高的地面利用率。
（1）聚焦方法
拟采用成本较低的高排列密度的多塔式太阳能聚焦（Multi－Tower Solar Energy Concentration，MTSEC）方案。塔式方案（Tower Solar Energy Concentration，TSEC）的特点聚光镜和接受器均固定，系统无转动件和真空部件，可靠性高，聚光比大（可达300到1500）。MTSEC是指在一个聚光阵列中，为提高地面利用率，接受塔的数目为多个，而非常规的单个。该聚光方案可使土地利用率提高到普通CSP方式的约1．8倍，为在城市的空地和楼顶上建造该装置提供了可能性。该方案集热系统的成本约是碟式聚焦方案的l/3，槽式聚焦方案2/5。
（2）接受器及输出
安置在塔聚焦面上的接受器是可选的。可同时输出电能和热能，也可以仅仅输出热能。传热技术的突破和新材料的使用使吸热装置的小型化和降低成本变为可能。
对中小型系统，接受器采用光伏电池加换热装置，实现电能与热能的同时输出。发电可选用光电转换效率约31％，可在较高温度下正常工作的GaAs电池，也可选在环境温度下工作的普通硅电池。电池工作的环境温度可由不同的冷却方式保障，是可选的。但这需要较高的强化冷却技术作保障。