盛夏酷暑，炎热难耐，人们对清凉的渴望变得强烈起来。然而，目前广泛使用的空调制冷消耗了巨大的能量！据统计，仅建筑物制冷系统就消耗了全球室内用电总量的20%，同时制造了全球温室气体排放总量的10%。随着人们对能源形势和环境问题的日益认识，人们对寻求新的替代冷却技术产生了更大的兴趣。太阳总是不遗余力地向地球发光发热，那么有没有办法利用太阳能来制冷呢？答案是肯定的。也许你会好奇，太阳光总是使人感到温暖或者炙热，为什么还可以制冷呢？今天，我们就一起来了解太阳能制冷技术。

经过科学家和工程师经过长期不断地努力，目前较为成熟的太阳能制冷技术主要有如下三种：太阳能驱动的吸收式制冷、吸附式制冷和蒸汽喷射式制冷。

1、太阳能吸收式制冷技术

在吸收式制冷循环中，发生器中包含沸点不同的两种物质的混合液，混合液中高沸点的物质称为吸收剂，低沸点的称为制冷剂。混合物在太阳光照射下温度逐渐升高，低沸点的制冷剂率先蒸发（高沸点的吸收剂被遗留）并被导入冷凝器，由于此时制冷剂温度高于环境温度，因此会向环境放热并被冷凝成液体。然后，制冷剂经过膨胀阀减压至蒸发压力，并在蒸发器（房间）中蒸发从而吸收室内热量，达到降低室内温度的目的。蒸发后的制冷剂蒸汽在吸收器中被高沸点的吸收剂吸收，再次形成混合溶液并被送回发生器，继续吸收太阳能，完成上述循环，实现连续制冷的效果。

图1 太阳能吸收式制冷技术示意图

2、太阳能吸附式制冷技术

太阳能吸附式制冷是一种白天吸热、夜晚制冷的间歇式制冷技术。白天，当太阳光照射到吸附床时，吸附剂开始从吸附剂中解离出来，并形成制冷剂蒸汽。这些制冷剂蒸汽经过冷凝器，冷却转化为液体。随后，经过膨胀阀进入蒸发器，液体制冷剂在蒸发器中蒸发，吸收室内的热量，从而降低室内的温度。这个过程中，制冷剂蒸汽不断被吸附剂吸附，形成的吸附剂和制冷剂混合物又不断地解离，形成循环。到了晚上，吸附床不再受到太阳能的加热，当系统压力小于蒸发温度下的饱和压力时，制冷剂会继续蒸发制冷。这产生的蒸汽会被吸附剂吸附，直到吸附剂饱和，完成一次吸附制冷循环。

图2 太阳能吸附式制冷技术示意图

3、太阳能蒸汽喷射式制冷技术

太阳能蒸汽喷射式制冷技术包括太阳能集热器循环和制冷剂喷射式制冷循环。在太阳能集热器循环中，被太阳能加热的水从太阳能集热器进入制冷剂锅炉，锅炉利用太阳能加热低沸点的制冷剂，使其转变为高压蒸汽。随后，温度降低后的水回流到太阳能集热器，再次被太阳能加热，循环再次开始。在制冷循环中，高压蒸汽来自锅炉，通过喷管高速喷射蒸汽，使蒸发器内产生低压区，从而使液体制冷剂蒸发，吸收室内的热量。二者混合后通过扩压室，速度降低，压力增加，然后流入冷凝器，在那里被冷凝成液体。冷凝后的制冷剂分为两部分。其中一部分进入蒸发器，另一部分液体则被送回锅炉，再次被加热为高压蒸汽，以供喷射使用，从而形成循环。

图3 太阳能蒸汽喷射式制冷技术示意图

结语：太阳能制冷技术为我们提供了一种可持续、低能耗的制冷途径，不仅在个人住宅和商业建筑领域有潜力，还可以应用于农业、医疗和其他领域，为不同行业提供环保的制冷方案。

采一束阳光，给你明亮，给你清凉！

撰稿：王存海  北京科技大学能源与环境工程学院副教授

（北京市科协2022-2024年度青年人才托举工程被托举人）

审核：童莉葛