在全球氣候變暖的環(huán)境下，太陽能作為杰出的新能源代表，備受世界各國的青睞。在低碳節(jié)能潮流中，以光熱技術為主的太陽能已經(jīng)應用到各行業(yè)，不斷改善著能源結構。太陽能熱水器屢見不鮮，然而當空調遭遇太陽能時，又是怎樣的一個情景呢?
前不久，由周存文、周冰、任其勇研發(fā)的新型太陽能技術《太陽能空調冷暖綜合供給系統(tǒng)》獲得了國家發(fā)明專利。中國工程建設標準化協(xié)會建筑材料分會常務副秘書長、新型太陽能技術發(fā)明人之一任其勇面對記者采訪時表示：“新型太陽能應用技術節(jié)能又環(huán)保，是清潔新能源，它的優(yōu)點決定了這是一個極具發(fā)展前景，并且與強調綠色、節(jié)能的宏觀政策導向一致。從長遠來看，太陽能這種可以源源不斷供應的新能源必將在空調行業(yè)的利用中大有作為。”
太陽能與空調的完美結合
在日常建筑能源應用中，空調能耗占了整個建筑能耗58%以上，空調用電占大中城市夏季用電高峰負荷的30%以上，耗電式的傳統(tǒng)空調給現(xiàn)在的電力供應帶來了巨大壓力。各地在用電高峰期拉閘限電屢屢發(fā)生。從根本上來講，解決建筑空調能耗問題必須從能源獲取角度上著手。
該專利技術的第一發(fā)明人周存文介紹說：“我們發(fā)明的太陽能空調技術就是利用蓄能、換熱、制冷、太陽能集熱、安裝等方面的新材料、新工藝等多項領先技術，全力打造的太陽能光熱(冷、暖)空調器，具有高效、節(jié)能、方便、實用、經(jīng)濟等特點。該技術可廣泛應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防等領域，特別是在建筑、溫室蔬菜大棚、冷庫、鍋爐、城市照明等領域的應用尤為突出。”
太陽能光熱(冷、暖)空調器由太陽能集熱器，紅外輻射、吸收或吸附式轉換器，控制系統(tǒng)和終端組成。太陽能光熱(冷、暖)空調器和紅外輻射熱能轉換器均被國家批準為發(fā)明專利與實用新型專利。產(chǎn)品技術含量高、綜合功能全，不僅能夏日制冷、冬天供暖，還可以提供日常生活溫水、洗浴熱水、飲用開水，以及調節(jié)室內(nèi)濕度、負氧離子濃度，給人們創(chuàng)造一個溫馨、舒適居室環(huán)境。
太陽能光熱(冷、暖)空調器以太陽能為主要驅動能源，紅外輻射熱能轉換器為輔助熱源，節(jié)能可達70%以上。冬天供暖方面，熱源主要來自太陽能集熱器，通過太陽能集熱器加熱的專用熱介質流入儲箱，當其溫度達到一定值時，直接通入專用空調柜機或掛機實現(xiàn)采暖。當天氣變壞太陽能效果變差，太陽能集熱器提供的熱能不足以滿足室內(nèi)采暖負荷要求時，可以由輔助紅外輻射熱能轉換器直接提供熱量補充。夏天制冷方面，采用溴化鋰吸收式制冷，就是使熱媒水在接近真空的低壓環(huán)境中蒸發(fā)氣化實現(xiàn)制冷目的，從吸收式制冷機流出的冷媒水通入專用空調柜機或掛機實現(xiàn)制冷的目的。當太陽能集熱器提供的熱能不足以直接驅動吸收式制冷機時，可以由儲能與轉換器提供熱量。
與傳統(tǒng)空調產(chǎn)品相比較，太陽能光熱(冷、暖)空調器主要有以下幾方面優(yōu)勢：
一是主動力源裝置結構和環(huán)境影響方面，它利用太陽能光熱為主動力源，無壓縮機和動力機械裝置，因而運行時無噪音和污染物排放，使用安靜、清潔。
二是能量轉換方式和用途方面，不同于傳統(tǒng)空調產(chǎn)品靠壓縮機機械運動將電能轉換為冷、熱量，它是依靠介質分子蒸發(fā)、吸收物理過程，將太陽能熱能轉換為室內(nèi)冷、熱量。
三是使用效果及自然環(huán)境要求方面，在-40℃～40℃，陰雨、雪天、冷熱環(huán)境下，太陽能光熱(冷、暖)空調器都能正常運行，全年365天均可適用，保持室內(nèi)16℃~26℃，溫濕度適當，感覺舒適宜人。
四是使用成本和使用壽命方面，以室內(nèi)面積150平方米/戶計算，它平均投入3萬元/戶左右，使用成本不高于1500元/年，因磨損小、振動小、腐蝕輕、維修少，因而一般能正常運行20～30年;傳統(tǒng)空調產(chǎn)品同面積平均投入2.5萬元/戶，使用成本一般在4500元/年左右，因有機械運動、磨損、振動等，需經(jīng)常維修保養(yǎng)，國家規(guī)定壽命10年～15年。
五是節(jié)能、減排方面，太陽能光熱(冷、暖)空調器以太陽能光熱為主驅動動力源、紅外輻射熱能轉換器為輔助熱源，因而比傳統(tǒng)空調節(jié)能70%以上，節(jié)能效果突出;同時強有力展現(xiàn)減排、低碳與環(huán)保效力。
產(chǎn)品應用前景廣闊
重視以太陽能光熱為重點的可再生能源的開發(fā)利用，已成為全球的共識，太陽能成為世界各國寵愛的替代能源。經(jīng)10余年創(chuàng)新發(fā)展，我國太陽能熱利用產(chǎn)業(yè)，無論在規(guī)模、數(shù)量、市場成熟度，還是在核心技術、民族品牌，都領先于世界水平，自有技術比例達到95%以上。利用太陽能，已成為再生資源利用的五大非化石能源內(nèi)容之首，占有重要位置，列入國家和政府政策法規(guī)范疇，進行強力推廣與應用。
早在2009年財政部、住房和城鄉(xiāng)建設部聯(lián)合印發(fā)了《關于加快推進太陽能光電建筑應用的實施意見》，財政部又頒發(fā)了《太陽能光電建筑應用財政補助資金管理暫行辦法》，這兩項針對太陽能行業(yè)的政策扶持，大大推動了我國太陽能行業(yè)的發(fā)展。
任其勇告訴記者，前不久他帶領新型太陽能技術《太陽能冷暖空調綜合供給系統(tǒng)》的研發(fā)團隊來到了我國特色經(jīng)濟村、冬暖式蔬菜大棚的發(fā)祥地——山東省壽光市三元朱村進行調研考察，向三元朱村黨支部書記王樂義詳細介紹了新型太陽能技術在溫室蔬菜大棚應用的優(yōu)勢，得到了王樂義的高度評價。三元朱村從第一代大棚開始，使用爐火取暖，經(jīng)過先后創(chuàng)新、研發(fā)到第五代冬暖式蔬菜大棚技術，實驗、應用了大棚滴灌、電動卷簾、鋼架支撐、電腦控制等20余項新技術，大大解決了農(nóng)業(yè)低效難題。經(jīng)過大量的實驗，他們現(xiàn)在已經(jīng)研制出產(chǎn)量更高、抗病蟲害、抗凍能力更強的第六代大棚。唯有將蔬菜大棚的技術進行不斷升級、應用、推廣，才能推進全國的蔬菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，加快農(nóng)民致富奔小康的速度。而新型太陽能技術在普通太陽能技術基礎上進行了重大創(chuàng)新，不僅解決了普通太陽能技術不能解決的恒溫問題，又有節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點，值得大力提倡和應用。一直協(xié)調并陪同調研的中國人民銀行山東省昌邑市支行行長胡金寶，得知該技術可應用于電廠鍋爐的太陽能化改造并能節(jié)省50%左右煤炭后十分高興，當場表態(tài)：第一，馬上向當?shù)卣畢R報;第二，迅速協(xié)調昌邑電廠承擔該新型太陽能技術在全國的試點示范工作;第三，為該電廠籌集足夠資金，全力支持該技術的試點示范工作。
周存文給記者算了一筆賬，如果合理利用太陽能集熱器收集能源，每平方米太陽能集熱器一年可收集半噸多煤的熱量。假如使用10平方米的太陽能集熱器，一年就可以收集相當于5噸煤以上的能量，這對于一般的家庭來說，熱量是足夠使用的，而且都是能夠做到的。如果一棟小別墅采用100平方米的太陽能集熱器就可以收集50噸煤的熱量，一所大學或一個工廠在墻壁或屋頂采用1000平方米的太陽能集熱器就可以收集500噸煤的熱量，效益相當可觀。
據(jù)任其勇介紹，《太陽能冷暖空調綜合供給系統(tǒng)》技術發(fā)明專利的問世，開啟了太陽能技術研發(fā)與應用的新時代。根據(jù)地方申請和建筑材料分會工作安排，該新型太陽能技術在全國應用試點示范工程的選擇正按計劃逐步展開，其中，該技術在溫室蔬菜大棚及電廠鍋爐的應用試點示范工程將在山東省濰坊市進行。
（作者／袁嵐）
