Advances in Solar Heating and Cooling
太阳能加热和冷却方面的进展
在全球范围内，空调 (涵盖供暖与制冷功能) 的能源消耗正呈现出迅猛的增长态势。据估算，今年共计售出1.11亿台空调，这些空调一部分用于新的安装项目，另一部分则用于替换老旧设备。目前，全球建筑物内安装的空调数量已超过9.18亿台。
传统空调向来存在耗电量居高不下的问题，并且所使用的制冷剂对环境并不友好。在此种形势下，经合组织国家，像欧洲各国、美国以及澳大利亚等，在太阳能供暖与制冷领域 (包括热能与光伏方向) 积累了极为丰富的技术经验。然而，令人遗憾的是，在将这些先进的技术经验应用并推广至其他具有不同运营条件和市场环境的国家方面，所付出的努力却极为有限。这些国家包括非洲、中东、北非地区以及亚洲的诸多国家，它们均是充满发展活力的新兴经济体。
基于上述背景，本专题确定为“太阳能加热和冷却方面的进展”，旨在征集相关论文，展示基于太阳能 (无论是热能还是光伏技术) 的加热和冷却系统的创新性想法、前沿研究进展以及各类创新成果。这些系统需具备经济实惠、安全可靠且环保的特性，并且适用于全球范围内气候宜人、经济处于增长阶段的地区。
本专题感兴趣的研究方向广泛，包括但不限于以下诸多方面：加热和冷却过程中吸附技术的优化改良；适用于太阳能辅助加热和冷却系统的适配组件研发；针对恶劣运行条件设计的太阳能加热和冷却系统；对太阳能加热和冷却系统展开火用分析；在恶劣气候条件下对太阳能加热和冷却系统进行精确的动态模拟研究；探索吸附式制冷机所适用的新材料；研发应用于光伏/热能太阳能加热和冷却系统的混合制冷机；对建筑物内的太阳能冷却系统进行改造以提升其运行效率；深入研究被动式太阳能冷却系统与被动式太阳能加热系统；开发地面辅助太阳能加热和冷却系统；改进用于空调的太阳能收集技术；为温暖气候环境构建太阳能辅助空调系统的模型；以及探寻可持续供暖和制冷领域的全新发展趋势等。
了解更多专题信息：https://www.mdpi.com/topics/Solar_Heating_Cooling
# 专题关键词 #
太阳能制冷；太阳能供暖；太阳能空调；太阳能交流电；光伏制冷；光伏制冷；光伏供暖；热泵；建筑效率；能量分析；阳光地带；严酷的夏季条件；炎热气候；建筑效率；吸附；热驱动制冷机；吸附式制冷机；太阳能辅助制冷机；太阳能辅助热泵；严酷的夏季条件
学术编辑团队
Salvatore Vasta 博士
尼古拉吉奥达诺能源先进技术研究所
研究领域：吸附；太阳能制冷；热储存；沸石
Sotirios Karellas 教授
雅典国立科技大学
研究领域：热电厂；蒸汽发生器；能源系统优化；电力生产成本；有机朗肯循环的热力学分析和应用；工业过程的废热利用；联合 (多) 发电、分散
Marina Bonomolo 博士
巴勒莫大学
研究领域：热传递；热交换器
Alessio Sapienza 博士
意大利国家研究委员会
研究领域：能源效率；建筑物理；照明；暖通空调系统；楼宇自动化控制系统；室内外舒适度
Uli Jakob 教授
Jakob博士能源研究所
研究领域：能源效率；热交换器；太阳能制冷；热储存
精选文章
Compact Ammonia/Water Absorption Chiller of Different Cycle Configurations: Parametric Analysis Based on Heat Transfer Performance
不同循环配置的紧凑型氨/水吸收式制冷机：基于传热性能的参数分析
Xuan Tao et al.
https://www.mdpi.com/1996-1073/15/18/6511
1. 本文针对单级氨/水吸收式制冷机，基于热交换器性能建立了一个数值模型，该模型能够捕捉热交换器性能的变化并描述不同边界条件下的实际循环。通过实验数据验证了该模型的准确性，并定量分析了制冷剂杂质在不同操作条件下的有害影响。
2. 通过比较热力学性能，本文分析了一个基本循环和三个高级循环，特别关注零度以下制冷的情况。研究发现，压缩辅助循环可以将活化温度从80 ℃降低至60 ℃。在120 ℃的热源下，使用逆流解吸器或旁路富溶液时，COP (性能系数) 分别从0.51提升至0.58和0.57。
3.研究还探讨了热源温度、散热器温度、富溶液的质量流速和质量浓度等操作参数对系统性能的影响。较高的热源温度能够显著提高冷却能力，特别是在零下制冷的基本循环中，冷却能力可增加约20 kW。然而，存在一个最佳热源温度以最大化COP。此外，较高的热源温度会增加制冷剂的质量流量并降低其质量浓度，质量浓度可从0.999降至0.960。
Impact of Geometry on a Thermal-Energy Storage Finned Tube during the Discharging Process
几何形状对热能储存翅片管放电过程的影响
Emanuela Privitera et al.
https://www.mdpi.com/1996-1073/15/21/7950
1. 本工作聚焦潜热储能系统建模，熔化和凝固过程数学建模含时变边界条件，因其固液界面为移动边界，传热分析需界面位置随时间变化以预测温度。先通过Matlab实现的分析模型解决经典两相 (一维) Stefan问题，再用ANSYS FLUENT进行数值模拟，分析与数值结果良好匹配，验证数值模型。
2. 利用已验证的数值模型，比较潜热储能系统放电过程中三种不同潜热TES配置，评估在最大平均放电功率方面最有效的配置。三种轴向导热结构仅翅片形状 (矩形、梯形和分形) 不同，保持钢、铝和PCM体积分数不变以便恰当比较。
3. 研究结果表明，梯形翅片轮廓性能优于矩形翅片轮廓，分形翅片轮廓在凝固边界远离钢环时热交换更快。对应液体分数参考值 (10%) 的时间内，平均放电功率分别为：矩形翅片轮廓950.8 W，梯形翅片轮廓979.4 W，分形翅片轮廓1136.6 W，证实分形翅片轮廓性能优于其他两种几何形状。
Spatial Distribution of Future Demand for Space Cooling Applications and Potential of Solar Thermal Cooling Systems
未来空间冷却应用需求的空间分布和太阳能热冷却系统的潜力
Damien Calluaud et al.
https://www.mdpi.com/2071-1050/15/12/9486
1. 全球对空间冷却系统的需求呈上升趋势，主要归因于社会经济的发展，如世界人口增长、经济财富增加，尤其在发展中国家，且此发展与全球变暖并存，进一步提升了冷却需求。
2. 本研究开发了冷却需求市场指数 (CDMI)，以1公里空间分辨率指示全球冷却设备需求，其基于人口密度、人均GDP及各气候区冷却度日数。依据空间社会经济路径和代表性浓度路径，计算2020年与2050年四种未来情景下的CDMI。同时开发太阳能热冷却指数 (STCI)，基于太阳能可用性与最高散热温度限制，评估全球使用太阳能热冷却系统的潜力。
3. CDMI结果表明，发展中国家对制冷解决方案的经济需求增长显著，预计到2050年印度将成为最大市场，布隆迪和刚果民主共和国等国增长强劲。STCI显示，氨吸收式制冷机和沸石吸附式制冷机因能在高冷凝器温度下运行，可满足多数市场需求。
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