新型太阳能复合超导冷暖空调，制热时以太阳能和可再生的生物质燃料为主要能源，是真正绿色的取暖方式。制冷时借助少量的电能利用地源低温，采用超导能量输送系统直接制冷，达到最合理的节能的制冷效果。传统的空气冷却器无法杜绝讨厌的副作用–长期消耗大量的能源、能源利用效率低、加速全球气候变暖。如果人们可以成功利用太阳光来冷却家庭房间或办公室那该多好–不会消耗大量难以再生的能源，而且在制冷过程中不会释放太多二氧化碳。

科研结果

该系统的核心是一台名为“Schukey”的电机，能将太阳光转换成冷空气。制冷过程中，这种电机1度电只需5美分，而相比较而言，传统的空调每度电则需要花费12-14美分。Thermodyna公司老板Volker Bergholter表示：“该装置没有采用任何电子元件，且几乎没有任何元部件。”他将该装置描述为“简单至极”。它只需要两台负责生产冷空气的发动机结合太阳能电池板。太阳能电池板产生的蒸汽被助推器转换成为机械能，机械能再用来驱动冷却机。冷却机吸收房间中的潮湿的热空气，热空气经过压缩和扩展，被冷却到20摄氏度左右，为房间制冷。

这种设备最大的优势在于，在太阳最烈的时候人们最需要制冷，而太阳光能越多，该设备就更容易搜集到大量能量加以利用。相辅相成的关系能够更好的满足消费者的需求。Thermodyna公司计划能赶在2010年向市场推出第一批太阳能制冷机。

工作原理

太阳能空调系统兼顾供热和制冷两个方面的应用，综合办公搂、招待所、学校、医院、游泳池、水产养殖、家庭等，都是理想的应用对象。冬季乃至全年均需要供热，如生活热水、采暖、游泳池水补热调温等，而夏季又需要冰凉世界，以太阳能热水制冷，就是一座中央空调。当前，世界各国都在加紧进行太阳能空调技术的研究。据调查，已经或正在建立太阳能空调系统的国家和地区有意大利、西班牙、德国、美国、日本、韩国、新加坡、香港等。这是由于发达国家的空调能耗在全年民用能耗中占有相当大的比重，利用太阳能驱动空调系统对节约常规能源、保护自然环境都具有十分重要的意义。

制冷原理

所谓太阳能制冷，就是利用太阳集热器为吸收式制冷机提供其发生器所需要的热媒水。热媒水的温度越高，则制冷机的性能系数(亦称COP)越高，这样空调系统的制冷效率也越高。例如，若热媒水温度60℃左右，则制冷机COP约0~40；若热媒水温度90℃左右，则制冷机COP约0~70；若热媒水温度120℃左右，则制冷机COP可达110以上。

实践证明，采用热管式真空管集热器与溴化锂吸收式制冷机相结合的太阳能空调技术方案是成功的，它为太阳能热利用技术开辟了一个新的应用领域。

制热原理

冬季需制热时超导太阳能集热器吸收太阳辐射能，经超导液传递到复合超导能量储存转换器。当储热系统温度达到40℃时，中央控温系统，自动发出取暖指令，让室内冷暖分散系统处于制热状态，经出风口输出热风。当房间温度达到设定温度值时，停止输出热风，房间的温度低于设定值时，出风口又输出热风，如此自动循环达到取暖的目的（各房间的温度设定是独立的，互相不影响）。如遇到连续的阴天，太阳能不足时，生物质热能发生器投入使用，以补充太阳能的不足。

空调及供热系统

为了将太阳能吸收式空调技术付诸实际应用，根据“九五”国家科技攻关计划任务，北京市太阳能研究所于1999年9月建成一套我国目前最大的太阳能吸收式空调及供热综合示范系统（见压题照片）。

1.安装地点概况

太阳能空调示范系统建在山东省^^^山市。^^^山市位于山东半岛的东南端，北接烟台，西临青岛，南濒黄海。该地区有较好的太阳能资源，年平均日太阳辐照量为17?3MJ/m2。当地夏季最高气温33?1℃，冬季最低气温－7?8℃，夏季和冬季分别有制冷和采暖的要求，因此是安装太阳能空调系统的合适地点。

^^^山市银滩旅游度假区利用本地区自然条件，大力发展旅游事业，正在筹建“中国新能源科普公园”。科普公园计划建造包括风能馆、太阳能馆等在内的8个馆、厅。太阳能空调系统就建在科普公园内的太阳能馆。

在这里人们不仅可以参观太阳能科普展品，增长太阳能科普知识，了解最新的太阳能技术，并且在参观和娱乐的同时可亲身感受到太阳能空调和采暖所营造的舒适环境。

2.主要技术性能

新建的太阳能空调系统由热管式真空管集热器、溴化锂吸收式制冷机、储热水箱、储冷水箱、生活用储热水箱、循环泵、冷却塔、空调箱、辅助燃油锅炉和自动控制系统等部分组成。系统安装完成后，经过冬、春、夏三季运行和测试，达到表1的主要技术性能。

3.系统设计特点

（1）太阳能与建筑有机结合

整个太阳能馆的总体设计即使建筑物造型美观、新颖别致，又能满足集热器安装的要求。依据这个原则，建筑物的南立面采用大斜屋顶结构，一则斜面的面积比平面大得多，可以布置更多的集热器；二则在斜面上布置集热器时无需考虑前后遮挡问题，而且造型也非常美观。斜屋顶倾角取35°，与当地纬度接近，有利于集热器充分发挥作用。

（2）热管式真空管集热器提高了制冷和采暖效率

热管式真空管集热器是北京市太阳能研究所的一项重大科技成果，具有效率高、耐冰冻、启动快、保温好、承压高、耐热冲击、运行可*等诸多优点，是组成高性能太阳能空调系统的重要部件。热管式真空管集热器可为高效溴化锂制冷机提供88℃的热媒水，从而提高整个系统的制冷效率；这种集热器还可在北方寒冷的冬季有效地工作，为建筑物供暖。

（3）大小两个储热水箱加快了每天制冷或采暖进程

根据一天内太阳辐照度变化的固有特点，储热水箱不仅可以使系统稳定运行，还可以把太阳辐照高峰时的多馀能量以热水形式储存起来。本系统与一般太阳能空调系统的不同之处在于设置了大、小两个储热水箱。小储热水箱主要用于保证系统的快速启动。测试结果表明，在夏季和冬季晴天的早晨，小储热水箱内水温就能分别达到88℃和60℃，从而满足制冷和供暖的要求。

（4）专设的储冷水箱降低了系统的热量损失

尽管储热水箱可以储存能量，但它的能力毕竟是有限的。本系统专门设计了一个储冷水箱。在白天太阳辐照充裕的情况下，可以将制冷机产生的冷媒水储存在储冷水箱内，其优点在于这种情况下的系统热量损失显然要比以热媒水形式储存在储热水箱中低得多，因为夏季环境温度与冷媒水温度之间的温差要明显小于热媒水温度与环境温度之间的温差。

（5）配套的辅助锅炉使系统可以全天候运行

所有太阳能系统的运行都不可避免地要受到气候条件的影响。为使系统可以全天候发挥空调、采暖功能，辅助的常规能源是必不可少的。该太阳能空调系统选用了辅助燃油热水锅炉，在白天太阳辐照量不足以及夜间需要继续用冷或用热时，可随即启动辅助锅炉，确保系统持续稳定地运行。

（6）系统运行及工况之间切换均能自动控制

在利用太阳能部分地替代常规能源的系统中，系统启动、能量储存以及太阳能与常规能源之间切换等功能的自动化都显得尤为重要；另外，本系统设置了几个储水箱，如何在不同的工况下自动启用不同的水箱，走不同的管路，也是系统正常运行的关键；再则，太阳能系统还应可*地解决自动防过热和防冻结的问题。因此，我们为该太阳能空调系统设计了一套安全可*、功能齐全的自动控制系统。

优势介绍

1、先进的复合超导能量储存转换器：该装置利用清大中研科研人员潜心三年研制成功的温变能量储存超导液，对和它连接的各种能源装置产生的能量进行储存，经转换后输出。温变能量储存超导液是由无极活性金属及其化合物经过科学的组方设计而成，该液体具有超常规的热活性和低温传导性，其传热速度是普通水的3倍，并且热容量大。特别适合太阳能集热装置，白天吸热储能晚上放热利用，改变了太阳能产生的时间差。

2、超导太阳能集热器：它利用超导集热的原理将分散的太阳辐射能，收集并传导至室内冷暖分散系统，提供房间取暖。该系统经适当改造后，也可独立的应用到农副产品烘干，木材厂干燥板材，化工原料干燥，温室大棚升温。

3、生物质热能发生器：就是燃烧生物质秸秆及生物质压缩块，废旧家俱等材料的热水产生装置。它所使用燃料均为可再生的生物资源，属于再生能源范畴。推广使用可再生的生物质能源技术和产品，具有很高的经济效益和深远的社会意义.

4、超导地源制冷系统：利用夏季地源低温的能量，通过超导系统，直接冷却房间中的空气达到制冷目的。

天价成本

研究人员和工程师一直在致力于研发利用太阳热能来为室内降温的机器。然而却始终无法与传统的插电式空调箱抗衡。据德国弗思的一家名为Solid的太阳能信息咨询公司评估，每年新安装的电力空调电量总输出量高达25万兆瓦，而这其中只有很少一部分是属于环保型的空调。Solid公司一位太阳能制冷技术专家Oskar Wolf表示:“到目前为止，这种新技术经济上可行性还不高。”能量再生制冷系统每度电需要24-30美分，这是传统空调费用的两倍。

高昂的费用主要源于目前环保绿色冷却系统所采用的极复杂技术。目前的方法是将水和冷却剂混合后置于被称为“吸收冷却机”中并利用太阳能加热。遇热蒸发的冷却剂凝聚和喷洒到换热器上，再次蒸发。蒸发的热能被用来从空气中提取水分，空气继续流入换热器后得以冷却，最后为房间带来凉爽。

Wolf表示，问题在于即使是15千瓦的此类小型机器也需要大量的电力和高达100摄氏度的高温。此外，要校准太阳能和制冷系统也很困难，“我们花了很长时间才掌握这项技术。”

然而，洁净型环保空调的市场又是相当巨大的。据国际能源机构(IEA)预计，由于气候变化的印象，欧洲对于空调的需求量到2020年将增加10%以上。太阳能制冷装置可以在满足这些需求的同时避免增加二氧化碳的排放，有助于减少对气候的负面影响。同时，它还可以减少中午高峰用电量，有利于保证输电网的稳定工作。

德国政府对购买和安装环保型空调的用户提供健康补贴。同时，对于太阳能收集电板尺寸超过40平米的商家，德国复兴信贷银行还将为其提供高达30%的投资赞助。

新成立的吸附制冷协会——“吸附制冷”或“吸收制冷”现在已经成为这项新技术的专有名称——希望德国政府可以采取更进一步的措施，比如提供专用于吸附式制冷设备的补助津贴。位于德国东部的EAW太阳能电池板制造厂商的销售经理Bernd Hebenstreit表示：“我们正在寻求与国家环境部门的谈话机会。”而在整个欧洲范围内也掀起了类似的运动。2009年5月1日开始执行的欧盟关于可再生能源的指令中就提到了期待促进和推广该技术，各会员国应该通过法规来推广太阳能制冷制热空调的使用。

优点介绍

太阳能空调的季节适应性好，也就是说，系统制冷能力随着太阳辐射能的增加而增大，而这正好与夏季人们对空调的迫切要求。

传统的压缩式制冷机以氟里昂为介质，它对大气层有极大的破坏作用，而制冷机以无毒、无害的水或溴化锂为介质，它对保护环境十分有利；

太阳能空调系统可以将夏季制冷、冬季采暖和其它季节提供热水结合起来，显着地提高了太阳能系统的利用率和经济性。

地球表面温度逐年上升，人们对夏季空调的要求越来越强烈，安装空调已成为我国大部分地区的一股消费浪潮。我们相信，太阳能空调系统可以发挥夏季制冷、冬季采暖、全年提供热水的综合优势，必将取得显着的经济、社会和环境效益，具有广阔的推广应用前景。

革命动力

政府对于该技术的支持将有利于吸引如Vaillant和Viessmann这样的大型加热技术公司参与其中。BDH行业协会首席执行官Andreas Lücke表示：“如果政府给予大力支持，公司一定会更积极地投入到太阳能制冷技术的研发工作中。”到目前为止，该技术因为成本高效益低而并没有得到足够的重视。相反的，该行业目前更专注于其他技术的研发，比如电力空调和反向循环热泵等。

这些重要的大型厂商在快速创新、建立大型工厂和开展市场营销活动方面拥有丰富的经验和足够的资金，一旦这些公司对于经营太阳能制冷机产生更大的兴趣，势必会大大推动这一产品的商业化进程。此外，他们并不需要自己来研发制冷机器，只需要与那些近几年来致力于该技术研发的小型创新公司合作即可。事实上，像EAW、SK Sonnenklima以及Sortech这样的公司目前已经或正准备小规模生产太阳能制冷机了。

举例来说，EAW公司目前已经生产出了15-200千瓦的吸收制冷机。该公司与Schüco太阳能技术公司的合作为该行业提供了很好的榜样。EAW公司负责生产制冷机，而Schüco则负责将制冷机与太阳能板结合起来，然后将这个结合好的配套系统推向市场。

EAW公司销售经理Hebenstreit表示，市场需求还比较有限，因为生产成本过高造成产品售价昂贵。目前每千瓦的单位成本在1,500欧元左右，是普通空调的三倍。然而，公司希望通过增加和优化生产，可以在未来10年内将每千瓦的单位成本降低到500欧元。Hebenstreit称：“到那时，我们将能与传统空调生产商展开竞争。”

而Thermodyna公司甚至更领先一步，该公司认为他们的Schukey电机已经具备征服市场的能力。公司CEO Bergholter充满自信的说：“在短期内，我们可能带来一场革命。”

推广前景

实践证明，采用热管式真空管集热器与溴化锂吸收式制冷机相结合的太阳能空调技术方案是成功的，它为太阳能热利用技术开辟了一个新的应用领域。

太阳能吸收式空调与常规空调相比，具有以下三大明显的优点：

（1）太阳能空调的季节适应性好，也就是说，系统制冷能力随着太阳辐射能的增加而增大，而这正好与夏季人们对空调的迫切要求一致；

（2）传统的压缩式制冷机以氟里昂为介质，它对大气层有极大的破坏作用，而吸收式制冷机以无毒、无害的溴化锂为介质，它对保护环境十分有利；

（3）同一套太阳能吸收式空调系统可以将夏季制冷、冬季采暖和其它季节提供热水结合起来，显着地提高了太阳能系统的利用率和经济性。

诚然，凡事都要一分为二。我们在强调太阳能空调优点的同时，也应看到它目前存在的局限性，因而在推广应用过程中注意解决这些问题：

（1）虽然太阳能空调开始进入实用化阶段，希望使用太阳能空调的用户不断增加，但目前已经实现商品化的产品大都是大型的溴化锂制冷机，只适用于单位的中央空调。对此，空调制冷界正在积极研究开发各种小型的溴化锂或氨—水吸收式制冷机，以便与太阳集热器配套逐步进入家庭；

（2）虽然太阳能空调可以无偿利用太阳能资源，但由于自然条件下的太阳辐照度不高，使集热器采光面积与空调建筑面积的配比受到限制，目前只适用于层数不多的建筑。对此，我们正在加紧研制可产生水蒸气的真空管集热器，以便与蒸气型吸收式制冷机结合，进一步提高集热器与空调建筑面积的配比；

（3）虽然太阳能空调可以大大减少常规能源的消耗，大幅度降低运行费用，但目前系统的初投资仍然偏高，只适用于有限的富裕用户。为此，我们正在坚持不懈地降低现有真空管集热器的成本，使越来越多的单位和家庭具有使用太阳能空调的经济承受能力。

近年来，地球表面温度逐年上升，人们对夏季空调的要求越来越强烈，安装空调已成为我国大部分地区的一股消费浪潮。我们相信，太阳能吸收式空调系统可以发挥夏季制冷、冬季采暖、全年提供热水的综合优势，必将取得显着的经济、社会和环境效益，具有广阔的推广应用前景。

从理论上讲，太阳能空调的实现有两种方式，一是先实现光-电转换，再用电力驱动常规压缩式制冷机进行制冷；二是利用太阳的热能驱动进行制冷。对于前者，由于大功率太阳能发电技术的昂贵价格，目前实用性较差。因此，太阳能空调技术一般指热能驱动的空调技术。当然，广义上的太阳能空调技术也包括地热驱动和地下冷源空调技术。

由于技术、成本等原因，太阳能空调一般采用吸收式和吸附式制冷技术。吸收式制冷技术是利用吸收剂的吸收和蒸发特性进行制冷的技术，根据吸收剂的不同，分为氨-水吸收式制冷和溴化锂-水吸收式制冷两种。吸附式制冷技术是利用固体吸附剂对制冷剂的吸附作用来制冷，常用的有分子筛-水、活性炭-甲醇吸附式制冷。两种制冷技术均不采用氟利昂，可以避免对臭氧层的破坏作用，具有特别的意义；并且二者采用较低等级的能源，在节能和环保方面有着光明的前景。另外，吸附式制冷系统运行费用低（或无运行费用），无运动部件，寿命长，无噪声，尤其在航空、航天等特殊领域广泛应用。

对于太阳能制冷技术，因为要照顾到集热器的效率等，就不得不采用比较低的热源温度。所以，太阳能驱动的制冷机存在效率较低的问题。随之而来的，从集热器、制冷机等相应的成本分配来看，集热温度、冷水温度及冷却水温度应各为多少，才能建立一个最为经济合理的太阳能空调系统，也是尚待解决的课题。另外，由于太阳能的收集存在着时效问题，蓄热技术也必须得到很好地解决，一个较好的蓄热系统可以弥补太阳能的不可逆性和间断性。