太阳能吸收式制冷是一项环保节能的制冷技术,是太阳能制冷的重要研究方向。太阳能吸收式制冷系统主要由太阳能集热器和制冷机组成,大部分使用溴化锂-水吸收式制冷机作为冷量输出单元。其中太阳能集热器提供热源的温度会随着时间的变化而变化,并只能在晴天提供热源,具有不稳定性和间隙性。吸收式制冷机则需要温度稳定的热源,机组COP随热源温度变化不大,所以吸收式制冷机与太阳能集热器的组合存在一些不匹配问题。本文从能量流动角度分析了这些不匹配问题,主要有太阳能间隙性带来的需要额外热源输入问题,和太阳能不稳定性带来的能源品位浪费问题。针对这两个问题本文进行了以下研究并得出相关结论:(1)由于太阳能具有间隙性,太阳能吸收式制冷系统大多需要和化石燃料互补以确保系统连续运行。由于化石燃料燃烧所得能量品位高,采用单效溴化锂-水吸收式制冷机为冷量输出单元的系统在使用额外热源时,存在很大的能源品位浪费。这种品位浪费可以通过采用单/双效吸收式制冷机来解决,即系统在太阳能驱动下以单效吸收式制冷模式运行,在燃气驱动下以双效吸收式制冷模式运行。本文对一个太阳能/燃气驱动单/双效吸收式供能系统进行了实地运行分析,得到了系统一整年的运行情况。系统的两种模式均可以稳定运行,太阳能驱动模式可以达到0.62的COP,相比纯燃气驱动系统整年燃气消耗量减少50.3%。(2)针对低温太阳能热源的不稳定性,提出使用低温太阳能变效(0.n效)吸收式制冷循环。该吸收制冷循环是在半效循环的基础上将内部换热结构改为外部换热结构而得到,通过改变中压蒸发器冷量分流比例可以得到从半效到单效的变效制冷。基于模型对该制冷方式进行了计算,在蒸发温度5oC,冷却水温分别为32oC和40oC的工况下,循环可工作热源范围分别为83.5oC-110oC和104oC-127oC,相比单效循环先比工作温度范围分别扩大了2倍和6倍,而COP则在0.3到0.7之间变动。(3)针对中温太阳能热源的不稳定性,提出使用具有更高经济性的中温太阳能变效(1.n效)吸收式制冷循环。为了得到1.n效吸收式制冷循环,对吸收式制冷循环进行了理论分析和构建方式分析,将循环构建方式主要归纳为溶液回路外的热质耦合和溶液回路内的热质耦合。传统循环对热源适应性差是因为这些循环采用回路外耦合构成,循环被这些耦合锁死所以在热源温度变化时无法做出相应改变。通过分析得到吸收循环构建的几个基本准则。针对中温太阳能利用,依据这些准则对1.5效系统进行基于回路外耦合的构建,得到8种新型1.5效吸收式制冷循环形式。再通过浓度变化延展增加回路内耦合过程,提高循环自由度,得出另外4种循环方式。其中一种即为所需要的中温变效(1.n效)循环。(4)对以溴化锂-水为工质的中温变效(1.n效)循环进行理论分析。循环将高压发生器产生蒸汽分为两部分,一部分进入冷凝器,一部分进入高压吸收器。进入高压吸收器的蒸汽降低了溶液浓度和平衡温度,此时即便高压冷凝热温度没有双效循环高,也可以驱动溶液的发生过程,从而达到了对高压冷凝热的回收。根据发生温度不同,可以通过调整进入高压吸收器溶液流量来改变循环。通过建模计算,在85 oC到150 oC之间的发生温度下,循环可以得到0.75到1.08的COP。(5)基于1.n效循环对1.n效溴冷机进行设计和实验分析。通过计算,确定发生温度125oC、冷凝温度40 oC、吸收温度35 oC和蒸发温度5 oC的设计工况。对所加工的50kW机组测试得到机组可以在95 oC到120 oC的发生温度工况下得到0.69到1.08的COP。根据实验数据和理论计算数据的对比可以得知,实验COP和相应工况下理论计算COP的平均误差为7.3%。(6)基于实验数据得到了1.n效溴冷机的人工神经网络模型。模型以热源进口温度、冷却水进口温度、冷水进口温度和所需冷量为输入参数,以冷水出口温度和冷却水出口温度为输出参数。基于TRNSYS平台建立CPC集热器和1.n效溴冷机的模块,并组建CPC驱动1.n效溴冷机的系统,并进行模拟计算,对系统进行优化计算。得到该太阳能制冷系统的制冷机在运行中可以达到1.1的瞬时COP和超过0.8的平均COP。