太阳能制冷空调的技术发展历程，是从低温热利用（如热水、干燥、温室等）方面开始，逐步向较高温度和技术较复杂的各领域（如制冷、发电）展开的，它以不需电能、节约能源、没有污染、工作寿命长等优点引起世界学者的重视。2000年以来，太阳能制冷的利用取得了很大发展，特别是在提供生活热水、采暖和发电方面，但这些应用在需求上与大自然的赐予并不完全一致：当天气越冷、人们越需要温暖的时候，太阳能量的提供往往不足

2009年8月，据美国媒体报道，美国南加州煤气公司根据太阳能光热转换的原理，最近研发出一种太阳能制冷空调，目前（截止2009年8月24日）正处于试用阶段。太阳能制冷空调的应用则正好与太阳能的供给大体上保持一致性：当天气越热、太阳辐射越强的时候，空调的使用率越高，而这时正是利用太阳能空调最有利的时机。

20世纪70年代后期，世界各国对太阳能利用的研究蓬勃开展。太阳能固体吸附式制冷是利用固体吸附剂（例如沸石分子筛、硅胶、活性炭、氯化钙等）对制冷剂（水、甲醇、氨等）的吸附（或化学吸收）和解吸作用实现制冷循环的。吸附剂的再生温度可在80—150℃之间，也适合于太阳能的利用。太阳能吸附式制冷系统结构简单、没有运动部件，能制作成小型装置。太阳能吸附式制冷循环为间歇性运行，多用于制冰工况。国外对太阳能吸附式制冷进行了大量的研究和应用开发工作。

利用太阳能制冷目前（截止2009年8月） 主要有两种方法：一是先实现光电转换，再以电力推动常规的压缩式制冷机制冷；二是进行光热转换，以热能制冷。由于前者的造价昂贵，所以研究人员主要通过第二种方法研发太阳能制冷空调。

这种系统的工作原理是：首先用数面镜子将太阳光集中在管道上，使管道中流动的水变热，然后用这些热水产生的能量去启动装有冷水的冷却器，这时冷却器便会向空调机提供制造冷气所需要的冷水。在没有太阳光时,可以使用天然气作为能源。

与光一热转换直接利用不同，太阳能制冷空调是一个光一热/电一冷的转换过程，实际上是太阳能的间接利用。它不象热水、干燥等低温直接利用那样容易实现，在技术上比较复杂。除了对太阳能要求较高的温度作为动力之外，还需要经过一个制冷循环的能量转换过程才能实现。因此这方面的发展需要更长的时间、投入更多的资金、更多的科研力量和完成更多的技术准备工作。

太阳能用于空调制冷，其最大优点就是具有很好的季节匹配性，即天气越热，太阳辐射越好，系统制冷量越大。这一特点使得太阳能制冷技术受到重视和发展。实现太阳能制冷有“光-热-冷”、“光-电-冷”、“光-热-电-冷”等途径。

被动式降温

被动式降温是对通过太阳能辐射和热 辐射进行有选择的、合理的利用，达到建筑物自身降温或减少冷负荷的目的。辐射致冷也是建筑物被动式降温的一种新方法。大气外层空间是一个接近绝对零度的天然巨大冷库。根据辐射换热的原理，两个有温度差的物体之间，会以辐射的形式交换能量。这样就有可能把地面上的热能以辐射的形式释放出去，达到自身冷却降温的目的。但并不是所有辐射都能自由地穿过大气层，只有某些波长段的辐射穿透大气层的能力比较强，气象学上称为“大气窗口”。

太阳能半导体制冷

太阳能驱动的半导体制冷系统，结构紧凑，携带方便，可以根据用户需要做成小型化的专用制冷装置。它具有使用维护简单，安全性能好，可分散供电，储能比较方便，无环境污染等特点。另外，利用帕尔贴效应的半导体制冷系统与一般的机械制冷相比，它不需要泵、压缩机等运动部件， 因此不存在磨损和噪声。它不需要制冷剂，省去了复杂的传输管路。它只需切换电流方向就可以使系统由制冷状态变为制热状态。

ADeVos使用内可逆热力学方法对太阳能电池的光电转换效率成功进行了解释和探讨；沙特的sofrata着重讨论过用于沙漠地区的太阳能半导体制冷装置的散热方式有效性问题，等等。这些工作在一定程度上都推动了太阳能半导体制冷系统的发展，为进一步扩大应用奠定了基础。

太阳能制冷空调的系统一定要兼顾供热和空调两方面的应用例如综合办公楼、招待所、学校、医院、游泳馆等都是比较理想的应用对象。这些用户冬季或全年需要供热：如生活用热水、供暖、游泳池水补热调温等，而夏季一般都需要空调，利用太阳能全年提供大楼每天所需的大量的生活用热水。除此之外，还在夏天以太阳能热水制冷供其中一层空调。

太阳能空调热水系统以平板集热器收集太 阳能产生热水，分别储存在制冷及生活热水水箱中。运行中优先把太阳能输入制冷用热水箱其温度比生活热水要高。而采取中央空调供冷方式制取的9℃左右的冷冻水送到用户的风机盘管然后返回冷冻水箱。如果遇到当天气不好、水温不足时用一台燃油热水炉辅助加热保证系统能全天候运行。生活热水则直接输送到用户，系统全自动采集数据和控制运行。

目前（截止2009年5月），中国的建筑能耗占社会总能耗25%以上，而在建筑能耗中，空调能耗占到50%以上，并且建筑物空调的需求量呈逐年上升趋势，给能源、电力和环境带来很大的压力，在这种情况下，推广和发展太阳能制冷空调系统可以节约大量的一次能源并减少能源转换污染物的排放，符合可持续发展战略的要求。

随着太阳能制冷技术的不断发展和常规能源价格的持续上涨，太阳能制冷空调系统的投资将越来越低，系统性能将越来越好，运行经济性和环保效益将更加突出，将会有更多的建筑在空调制冷系统中推广利用的太阳能这一取之不尽的免费清洁能源。

随着中国经济的发展和整体技术水平的提高，发展太阳能制冷空调的条件和时机已趋成熟，同时要紧紧依托太阳能热水器这个已经成熟了的大市场，以热水应用为基础，配合空调综合利用，就一定会有广阔的应用前景。

太阳能空调组成

太阳能空调制冷系统由于节能、清洁无污染等特点，促使人们不断深入地对它进行研究。随着太阳能集热器和制冷系统的材料、工质、工艺制造、设计等应用技术的不断改进，太阳能空调制冷装置的应用将得到广泛的运用。利用太阳能作为能源的空调装置，一般可以分成三部分：

其一是太阳能集热器。集热器形式多样，性能各异。集热器采用真空管型最多，真空管型最基本的种类有三种：热管式真空集热管(简称热管)、全玻璃真空集热管和直通式真空集热管。热管式真空集热管是继传统平板式真空集热管之后开发出的高科技节能产品，它将热管技术和真空技术融为一体，将太阳能集热器的工作温度从70℃提高到120℃以上，大大提高了集热器的热性能，是一种温热利用的理想产品。

其二是制冷系统。利用低温热源作为动力的制冷系统不同于压缩式制冷系统，它必须能充分利用低温热源作为动力这一要求，以吸收式制冷技术较为成熟。吸收式制冷采用溴化锂-水、氨-水等作为工质对，有较好的经济性，特别是采用溴化锂-水作为工质对，能满足对安全性要求很高的空调装置，是一种较为理想的工质对。

其三是自动化控制系统，即对装置的各种工作参数进行控制和安全保护的控制系统。以热管为太阳能集热管，溴化锂-水为工质对的吸收式制冷空调系统，不管是作为制冷量大的大型空调，还是作为家用空调都有着现实意义和发展前途，特别是人们环境保护意识的提高，对环境的要求越来越高，无污染、低能耗、利用太阳能作为动力的空调将会受到人们的青睐。

太阳能空调制冷过程

当阳光射在真空管内的吸热片上，热管内的工质受热沸腾汽化，蒸汽不断冲向顶部的冷凝端，在冷凝端冷凝变成液体，冷凝的工质沿管壁流回热管的蒸发段，完成一个循环。这种在一端吸热汽化而在另一端凝结放热，通过内部相变实现热量传递的热管，习惯称为重力热管。热管的内部没有吸热芯，凝结的液体从凝结段回流到蒸发段是依靠凝结液自身的重力，不需要外部动力而自动循环，这就是热管式真空管的集热过程。由于热管是依靠重力使工质循环的，在使用中必须将蒸发段置于凝结段的下方。若蒸发段置于凝结段的上方，重力对凝结液的回流会起阻碍作用，这时没有动力使凝结液返回到蒸发段，热管就不能工作。所以热管也可以称之为单向传热的热二极管。热管的这种特性非常适用于太阳能集热器，它可以将吸收的太阳能热量传送至水箱，将水加热，而反向不可逆。也就是说，白天吸热，晚上不放热。这对减少集热器的热损失，提高集热器的保温性能是十分有益的。

由于热管主要依靠工质相变时吸收和释放潜热以及蒸汽流动传输热量，而大多数工质的汽化潜热是很大的，因此不需要很大的蒸发量就能传递大量的热。当蒸汽处于饱和状态，其流动和相变时的温差很小，而管壁又比较薄，故热管的表面温度梯度很小。当热流密度很低时，可以得到高度等温的表面，提高导热系数。热管的安装倾角对传热性能有一定的影响。

利用太阳能实现制冷的可能技术途径，主要包括太阳能转换为热能，利用热能制冷，以及将太阳能转换为电能，利用电能驱动相关设备供热制冷两大类型。根据需求，太阳能制冷过程也可以实现从空调到冷冻温区的不同要求。根据不同的能量转换方式，太阳能驱动制冷主要有以下两种方式，一是先实现光─电转换，再以电力制冷；二是进行光─热转换，再以热能制冷。

太阳能制冷电转换

它是利用光伏转换装置将太阳能转化成电能后，再用于驱动半导体制冷系统或常规压缩式制冷系统实现制冷的方法，即光电半导体制冷和光电压缩式制冷。这种制冷方式的前提是将太阳能转换为电能，其关键是光电转换技术，必须采用光电转换接受器，即光电池，它的工作原理是光伏效应。

太阳能半导体制冷。太阳能半导体制冷是利用太阳能电池产生的电能来供给半导体制冷装置，实现热能传递的特殊制冷方式。半导体制冷的理论基础是固体的热电效应，即当直流电通过两种不同导电材料构成的回路时，结点上将产生吸热或放热现象。如何改进材料的性能，寻找更为理想的材料，成为了太阳能半导体制冷的重要问题。太阳能半导体制冷在国防、科研、医疗卫生等领域广泛地用作电子器件、仪表的冷却器，或用在低温测仪、器械中，或制作小型恒温器等。目前太阳能半导体制冷装置的效率还比较低，COP 一般约0.2～0.3，远低于压缩式制冷。

光电压缩式制冷。光电压缩式制冷过程首先利用光伏转换装置将太阳能转化成电能，制冷的过程是常规压缩式制冷。光电压缩式制冷的优点是可采用技术成熟且效率高的压缩式制冷技术便可以方便地获取冷量。光电压缩式制冷系统在日照好又缺少电力设施的一些国家和地区已得到应用，如非洲国家用于生活和药品冷藏。但其成本比常规制冷循环高约3～4 倍。随着光伏转换装置效率的提高和成本的降低，光电式太阳能制冷产品将有广阔的发展前景。

太阳能制冷热转换

太阳能光热转换制冷，首先是将太阳能转换成热能，再利用热能作为外界补偿来实现制冷目的。光─热转换实现制冷主要从以下几个方向进行，即太阳能吸收式制冷、太阳能吸附式制冷、太阳能除湿制冷、太阳能蒸汽压缩式制冷和太阳能蒸汽喷射式制冷。其中太阳能吸收式制冷已经进入了应用阶段，而太阳能吸附式制冷还处在试验研究阶段。

太阳能吸收式制冷的研究。太阳能吸收式制冷的研究最接近于实用化，其最常规的配置是：采用集热器来收集太阳能，用来驱动单效、双效或双级吸收式制冷机，工质对主要采用溴化锂- 水，当太阳能不足时可采用燃油或燃煤锅炉来进行辅助加热。系统主要构成与普通的吸收式制冷系统基本相同，唯一的区别就是在发生器处的热源是太阳能而不是通常的锅炉加热产生的高温蒸汽、热水或高温废气等热源。

太阳能吸附式制冷。太阳能吸附式制冷系统的制冷原理是利用吸附床中的固体吸附剂对制冷剂的周期性吸附、解吸附过程实现制冷循环。太阳能吸附式制冷系统主要由太阳能吸附集热器、冷凝器、储液器、蒸发器、阀门等组成。常用的吸附剂对制冷剂工质对 有活性炭- 甲醇、活性炭- 氨、氯化钙- 氨、硅胶- 水、金属氢化物- 氢等。太阳能吸附式制冷具有系统结构简单、无运动部件、噪声小、无须考虑腐蚀等优点，而且它的造价和运行费用都比较低。