制冷新技術大賞
發(fā)布時間:2018/11/15 信息來源：武漢中央空調(diào)精品超市
武漢約克中央空調(diào)
一、太陽能驅(qū)動的制冷技術
太陽能取之不竭，用之不盡，對環(huán)境沒有污染，是很有前途的能源之一。如今，人們正在考慮利用太陽能制冷，
由于夏季太陽能很豐富，也是武漢國投力信很需要空調(diào)制冷的時候，利用太陽能對房間進行溫度調(diào)節(jié)，首先要解
決如何用太陽能制冷的問題。
太陽能吸收式制冷
太陽能吸收式制冷系統(tǒng)簡圖如上圖所示。它的特點與系統(tǒng)使用的制冷劑有關，常用于吸收式制冷系統(tǒng)的制冷劑有
水、氨、乙醇、氟里昂4大類。其中，用水作制冷劑是 目前研究很熱門的課題之一，對它的研究主要是針對現(xiàn)今
大量生產(chǎn)的商用溴化鋰吸收式制冷機存在的易結晶、腐蝕性強、蒸發(fā)溫度只能在0℃以上等缺陷上；對氨的 研究
主要是針對一些缺點，如：制冷性能系數(shù)比溴化鋰小，工作壓力高，具有危險性，有毒，氨和水之間沸點相差不
夠大，需要精餾等。吸收式制冷雖然技術 相對成熟，但系統(tǒng)成本較蒸汽壓縮式制冷高，主要用在大型中央空調(diào)
。
太陽能吸附式制冷
太陽能吸附式制冷系統(tǒng)如上圖所示。它的特點是結構簡單、一次投資少、使用壽命長、無結晶等，且能用于振動
、傾顛、旋轉(zhuǎn)的場所。但與壓縮式和吸收式系統(tǒng)相比， 該技術還很不成熟。主要問題在于固體吸附劑為多孔介
質(zhì)，導熱性能低，因而吸附和解吸所需時間長，制冷功率小，制冷性能系數(shù)COP值偏低。
太陽能噴射式制冷
太陽能噴射式制冷系統(tǒng)簡圖如圖3所示。該系統(tǒng)的特點是結構簡單、運行穩(wěn)定、可靠性好，但COP值較低。因而出
現(xiàn)了用電能輔助提高噴射器的引射壓力以提高系統(tǒng) 性能的趨勢。利用太陽能集熱器獲得較高溫度的熱水為熱源
，采用低沸點工質(zhì)輔以機械壓縮噴射制冷循環(huán)稱為太陽能增強型噴射制冷系統(tǒng)。此系統(tǒng)主要以提高引射流 壓力
來提高噴射器性能，它綜合了機械壓縮式制冷循環(huán)和蒸汽噴射式制冷循環(huán)的優(yōu)點，具有較高的熱經(jīng)濟性，其COP
比傳統(tǒng)的噴射制冷高50％。
太陽能半導體制冷技術
太陽能半導體制冷系統(tǒng)就是利用半導體的熱電制冷效應，由太陽能電池直接供給所需的直流電，達到制冷制熱的
效果，又稱為熱電制冷或溫差電制冷。太陽能制冷具有 很好的季節(jié)匹配性，夏季，天氣越熱，空調(diào)的負荷越大
，需要的制冷量就越大，而此時太陽幅射很強，提供的熱能很多，太陽能空調(diào)提供的冷量也就很高。冬季，太陽
能輻射減弱，但所需的制熱循環(huán)水溫度不高，在滿足制冷工況的集熱面積下，同樣能滿足制熱負荷的要求，這一
特點使太陽能制冷技術受到重視和發(fā)展。實現(xiàn)太陽 能制冷有“光－熱－冷”、“光－電－冷”、“光－熱－電
－冷”等方式。太陽能半導體制冷系統(tǒng)由太陽能光電轉(zhuǎn)換器、數(shù)控匹配器、儲能設備和半導體制冷裝置等 部分
組成。太陽能光電轉(zhuǎn)換器輸出直流電，一部分直接供給半導體制冷裝置，另一部分進入儲能設備儲存，以供陰天
或晚上用，以便系統(tǒng)可以全天候正常運行。
當前，隨著太陽能電池和熱電材料的價格逐步下降，發(fā)電效率的快速提高，太陽能半導體制冷系統(tǒng)的成本也在大
幅下降，更樂觀的是在性能方面也得到了明顯的提高， 這在推動了太陽能半導體制冷系統(tǒng)的廣泛應用。照此發(fā)
展下去可推測出，清潔、低噪聲的各式太陽能制冷系統(tǒng)在不久的將來都將一一實現(xiàn)。
二、天然氣驅(qū)動的制冷技術
我們知道煤炭和石油是世界兩大常規(guī)能源。與之相比天然氣是更清潔優(yōu)秀的一種燃料，并且儲存量相當豐富，自
然就成為繼煤炭和石油之后的世界第三大常規(guī)能源。以天然氣為能源的內(nèi)燃機或燃氣輪機驅(qū)動的壓縮式制冷空調(diào)
系統(tǒng)已經(jīng)走向市場取代了某些電力驅(qū)動的壓縮式制冷空調(diào)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的推廣使用節(jié)省了很多能源，也減少電力
方面的投資，而且還使壓縮機使用壽命延長了，提高了能源利用率。根據(jù)泵送熱能的驅(qū)動力可分為以下３類，它
們均可利用天然氣的熱能來達到送熱的目的。
用天然氣發(fā)動機驅(qū)動的壓縮式制冷
制冷采用的制冷劑多為氟氯烴，制冷劑只有相態(tài)變化，動力機主要采用電動機。近年推進使用天然氣發(fā)動機，其
原理如圖４所示，用它代替電動機驅(qū)動，可較靈活調(diào)節(jié)制冷能力，部分負荷時效率較高，總操作費用較低。
熱驅(qū)動的吸收式制冷
采用工質(zhì)為蒸發(fā)溫度顯著不同的物質(zhì)組成工質(zhì)對，蒸發(fā)溫度較低的組分為制冷劑，蒸發(fā)溫度較高的組分為吸收劑
。制冷循環(huán)過程中，工質(zhì)對只有濃度變化，不產(chǎn)生化學變化。其驅(qū)動力為天然氣燃燒熱或各種熱源，甚至廢熱。
吸收式制冷系統(tǒng)原理如圖５所示，該制冷系統(tǒng)與壓縮制冷系統(tǒng)主要區(qū)別在于：以發(fā)生器、吸收器和溶液泵代替壓
縮機；以熱能代替電能或機械能；冷量產(chǎn)生是工質(zhì)對在發(fā)生器中被加熱產(chǎn)生水蒸氣，在冷凝器中凝結成液態(tài)水，
經(jīng)節(jié)流閥后進人蒸發(fā)器吸熱蒸發(fā)進行制冷。然后 水蒸氣在吸收器中被濃溴化鋰溶液吸收，再用溶液泵將變稀的
溴化鋰溶液送回發(fā)生器，完成循環(huán)。系統(tǒng)在低壓或真空狀態(tài)下操作，不使用氟氯烴，沒有大的轉(zhuǎn)動部 分，操作
安靜、安全、可靠性高，且維修費用低。
干燥劑除濕系統(tǒng)
制冷空調(diào)系統(tǒng)一般是讓空氣冷卻，除去空氣中的水份，即潛熱冷卻，并且降溫，即顯熱冷卻。潛熱冷卻往往要消
耗一半的制冷能量。利用干燥劑的吸附（吸收）系統(tǒng)是 在不冷卻空氣下直接除去空氣水分。干燥系統(tǒng)和冷卻系
統(tǒng)聯(lián)合就可靈活控制空氣的濕度和溫度。聯(lián)合系統(tǒng)可避免單一制冷時在導管處出現(xiàn)凝液，可降低室內(nèi)物品的濕
度，減少霉菌生長，提高空氣質(zhì)量；低濕度可使人體在較高溫度下感到舒適，例如相對濕度低到３０％時，其感
覺和溫度下降２ ℃時同等舒適，低濕度允許空調(diào)中的冷卻器溫度設定值提高，節(jié)約能量；使用干燥系統(tǒng)可降低
制冷系統(tǒng)負荷，節(jié)省投資和運行費。干燥系統(tǒng)適用于需低露點處或潛熱 冷卻與顯熱冷卻負荷比高的地方。
三、熱聲驅(qū)動的制冷技術
熱聲制冷是一種全新的制冷技術，在很近的２０年，世界各地的許多物理學家和機械工程師們都在致力于研究這
種基于熱聲理論的新型熱機和冷機，無論在理論方面還 是在工程應用上都取得了突破性進展，許多研究都進入
了實用的商業(yè)化階段。與傳統(tǒng)的蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)相比，熱聲熱機具有無可比擬的優(yōu)勢：無需使用制冷劑，
而是使用惰性氣體或其混合物作為工質(zhì)，因此，不會導致使用的ＣＦＣｓ和ＨＦＣｓ產(chǎn)生臭氧層的破壞和溫室效
應危害；其基本機構是非常簡單和可靠，無需貴重材 料，成本上具有很大優(yōu)勢；它們無需振蕩的活塞和油密封
或潤滑，無運動部件的特點使得其壽命大大延長。熱聲制冷技術幾乎克服了傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)的所有缺點，可成 為
下一代制冷新技術的發(fā)展方向。
熱聲裝置工作原理
所有的熱聲產(chǎn)品的工作原理都基于所謂的熱聲效應，熱聲效應機理可以簡單描述為在聲波稠密時加入熱量，在聲
波稀疏時排出熱量，則聲波得到加強；反之聲波稠密時 排出熱量，在聲波稀疏時吸入熱量，則聲波得到削弱。
實際的熱聲理論遠比這復雜得多。熱聲裝置是指利用熱聲技術的各種能量轉(zhuǎn)換功能制成的裝置，包括各種制熱
機和制冷機，如利用熱聲技術的功率引擎、脈動燃燒、熱泵、制冷機和混合物分離機等，是應用十分廣泛的一類
裝置�？偟膩碚f，熱聲裝置可以分為兩個方向，一個是熱聲發(fā)動機，將熱聲轉(zhuǎn)化為聲能，通過自激振蕩的方式實
現(xiàn)的；另一個是熱聲制冷機，利用聲波泵熱，實現(xiàn)制冷，其關鍵在于聲場的相位匹配。熱聲制冷技術和熱 聲制
冷裝置只是熱聲技術和熱聲裝置中一個重要的分支。
熱驅(qū)動的吸收式制冷
熱聲制冷機的主要結構如上圖所示，主要包括聲驅(qū)動器、諧振腔、熱端和冷端換熱器及板疊。聲驅(qū)動器的作用是
諧振腔中產(chǎn)生高幅的聲能，是能量源，聲驅(qū)動器可以是 喇叭、活塞振膜或線性電機。諧振腔的作用是與聲驅(qū)動
器相匹配而產(chǎn)生諧振的聲波。熱端和冷端換熱器是將熱量或冷量輸出。板疊是熱聲制冷機的很重要的部件，它
可以是平行疊加的板疊，也可以是其他多孔介質(zhì)材料，熱聲效應就是在板疊內(nèi)完成的。板疊內(nèi)的氣體微團在聲波
的作用下左右運動，同時被壓縮或擴張，在合適的相 位下，氣體微團在壓縮時向左運動并對板疊放熱，在擴張
時向右運動并從板疊吸熱。大量微團微觀上的協(xié)調(diào)一致的周期性運動不斷將熱量從冷端泵向熱端，便板疊產(chǎn) 生
溫度梯度，從而形成宏觀的泵熱效應，同時也不斷地消耗聲功。
四、其他制冷新技術
氨制冷新技術
近年來，由于發(fā)現(xiàn)氟利昂類制冷劑對大氣臭氧層有破壞作用以及能產(chǎn)生溫室效應等環(huán)境問題，國際上已達成完全
禁用CFCs，逐漸限制使用HCFCs制冷劑的共識。在全球積極研究氟利昂替代技術以解決對臭氧層破壞及“溫室效
應”問題的今天，氨制冷技術以其強大的應用潛力不但在冷凍冷藏方面占有很大比率，而且在越來越廣泛的領域
（如中央空調(diào)、商場的大型食品展示柜等）得到應用，被國際社會重新認識和評價。氨作為制冷劑已被使用達
130年之久，其臭氧層消耗潛能 （ODP）為０，全球變暖潛能（GWP）也為０，標準沸騰溫度低，在冷凝器和蒸發(fā)
器中的壓力適中，單位容積制冷量大，并且其導熱系數(shù)大，蒸發(fā)潛熱也大，節(jié)流損失小，能溶解水，有漏氣現(xiàn)象
時易被發(fā)現(xiàn)，價格低廉，是非常具有應用前景的自然工質(zhì)。
電廠余熱制冷新技術
自然界的各種能量是可以相互轉(zhuǎn)換的，熱能可以轉(zhuǎn)化為電能，電能也可以轉(zhuǎn)化為熱能。同樣，熱也可以轉(zhuǎn)化為冷
，只是存在的形態(tài)不同。對不同的能量存在形式只需采 取不同的技術手段進行收集，通過技術設備既可實現(xiàn)能
量的相互轉(zhuǎn)換。熱－電－乙二醇降溫技術，就是利用矸石電廠的蒸氣余熱，通過溴化鋰吸收式冷水機組一級制
出5.2℃的乙二醇低溫水。乙二醇是一種無色、無味、粘稠有甜味的液體，冰點溫度-12.5℃，沸點197℃，極易
吸、放熱的液體。乙二醇溶液的配制由設 在制冷機組旁的乙二醇制備池配兌，其在純水中的濃度必須控制在25
％以上，否則會對制冷機組及管理造成腐蝕。配兌后的溶液通過設在池中的潛水泵打入膨脹水箱，補入溴化鋰機
組。
空氣制冷新技術
隨著冷藏運輸對制冷技術需求質(zhì)量的不斷提高以及運輸過程中環(huán)保問題的日益突出，空氣制冷技術又一次成為世
界關注的焦點。先后有美國、澳大利亞、德國、日本、英國等進行了空氣制冷裝置的研究試驗，研究范圍涉及食
品冷凍、冷藏儲存及冷藏運輸?shù)壤滏溛锪鞯母鱾�環(huán)節(jié)。美國是空氣制冷技術應用很早、技術很成熟的國家之一。
空氣制冷系統(tǒng)在低溫下的寬溫度范圍內(nèi)，具有運行性能優(yōu)良、無臭無害且制冷速度快的特性，非常適合于食品的
冷凍冷藏。而傳統(tǒng)的單級蒸汽壓縮制冷技術，很難滿足易腐食品冷藏及運輸?shù)牡蜏匾蠛瓦\行工況；多級壓縮或
復疊式蒸汽制冷，則導致系統(tǒng)COP（制冷效率）的降低和投資的增加。
蓄冰空調(diào)制冷新技術
蓄冰空調(diào)與一般空調(diào)的主要差別是制冷劑的變化，采用低凝固點的制冷劑完成制冷的吸熱、放熱全過程將制冷設
備及管路內(nèi)全部灌滿了鹵水溶液，制出的低溫鹵水流入 儲冰槽內(nèi)保存，儲冰槽內(nèi)溫度一般可達-4℃～-６℃，夜
間儲冷，白天放冷。儲冰槽實際是個換熱器，內(nèi)有許多小管組成，鹵水在小管內(nèi)流動，管外為清水，利用 兩者
溫差換熱，鹵水經(jīng)管外水溫傳送溫度上升后回制冷機內(nèi)重新制冷，出來的低溫水再進入冰槽，如此重復循環(huán)；槽
內(nèi)清水吸冷后溫度逐漸下降直至接近０℃為止冰 槽內(nèi)實際儲存的都是流體，只是清水面上有些微薄的冰片。
水源熱泵空調(diào)制冷新技術
水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)是既可供熱又可供冷的高效建筑節(jié)能技術，水源中央空調(diào)系統(tǒng)是由末端（室內(nèi)空氣處理末端等
）系統(tǒng)，水源中央空調(diào)主機（又稱為水源熱泵）系統(tǒng)和 水源水系統(tǒng)３部分組成。為用戶供熱時，水源中央空調(diào)
系統(tǒng)從水源中提取低品位熱能，通過電能驅(qū)動的水源中央空調(diào)主機（熱泵）“泵”送到高溫熱源，以滿足用戶
供熱需求。為用戶供冷時，水源中央空調(diào)將用戶室內(nèi)的余熱通過水源中央空調(diào)主機（制冷）轉(zhuǎn)移到水源中，以滿
足用戶制冷需求。既節(jié)約常規(guī)能源又使可再生能源充 分利用。
蓄能空調(diào)制冷新技術
蓄能空調(diào)系統(tǒng)能夠轉(zhuǎn)移電力高峰用電量，平衡電網(wǎng)峰谷差，因此可以減少新建電廠投資，提高現(xiàn)有發(fā)電設備和輸
變電設備的使用率，同時，可以減少環(huán)境污染，充分利 用有限的不能再生資源，有利于生態(tài)平衡。蓄能系統(tǒng)與
常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的根本不同點在于：常規(guī)空調(diào)只需考慮滿足很大小時的負荷，其他時段冷機部分負荷運行就可 以
。而蓄能系統(tǒng)必須對一個運行周期內(nèi)的逐時冷負荷進行均衡配，通常以日為周期，作出典型設計日的運行周期負
荷表：確定冷機和冰槽的容量和各個時段的開啟情 況。冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)比常規(guī)電制冷空調(diào)系統(tǒng)初投資增加16％
，而年運行費用減少38％，初投資增加費用的投資回收周期約為３年。因此，冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)具有良好的推廣意
義。
來源：筑龍暖通
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