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[論文關鍵詞]制冷與空調新技術

[論文摘要]我國現(xiàn)代化過程中面臨能源短缺的問題。因此，目前國家倡導節(jié)能減排提倡使用清潔優(yōu)質高效能源，大力推廣節(jié)能環(huán)保新技術。對于制冷與空調行業(yè)，應注重新技術的研發(fā)和應用，以及制冷空調技術與相關技術的融合與交叉，以適應二十一世紀的能源戰(zhàn)略新需要。

一、天然制冷劑的研究

目前在天然制冷劑中以氨、丙烷與其他烴的混合物及CO2制冷技術，其中CO2制冷技術最有可能成為R22的長期替代物。由于CO2的高密度和低粘度，CO2的流動損失小，傳熱效果好。通過強化傳熱可以彌補它循環(huán)不高的缺點，增加回熱器或者采用兩級壓縮即可達到與常規(guī)制冷劑相似的效率，而不設膨脹機，這也是各公司開發(fā)CO2小型制冷或者汽車空調的研究方向。

CO2制冷技術已經(jīng)跨進實際應用的門檻。日本幾大公司開發(fā)的CO2熱泵熱水器已上市多年，年產已達十萬臺。日本冷凍空調協(xié)會標準JRA-4050-2004家電熱泵熱水機(二氧化碳冷媒)對這類產品的性能、安裝等有嚴格的規(guī)定。實際上熱水器稍加改裝，即可變?yōu)橛袩峄厥盏募矣每照{,所以將CO2用于家用空調也只有一步之遙。在汽車空調方面,可以說國際上各大汽車公司都進行了CO2汽車空調的研制,并能過專門協(xié)調機構聯(lián)合攻關,國際汽車工程學會不斷有關報告。歐盟正在講座相關CO2汽車空調的標準,準備在2008-2010年將歐洲的汽車空調全部改為CO2系統(tǒng)。

二、熱聲制冷技術

熱聲制冷是21世紀以來發(fā)展的一種新的制冷技術,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:無需使用污染環(huán)境的制冷劑,而是使用惰性氣體或其混合物作為工質,因此不會導致使用的CFCS或HFCS臭氧層的破壞和溫室效應而危害環(huán)境;其基本機構是非常簡單和可靠,無需貴重材料,成本上具有很大的優(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)的缺點,可成為下一代制冷新技術的發(fā)展方向。

所有的熱聲產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的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。當然,實際的熱聲理論遠比這復雜的多。

當然,熱聲制冷的設計水平及制造工藝也在不斷的提高。目前,美國在熱聲領域內的投入最大,研究機構最多,取得了許多突破性的進展。如上世紀90年代早期,美國海軍研究生院(NPS)的Garrett教授開發(fā)的熱聲制冷機;2000年左右,開發(fā)了太陽能驅動的熱聲制冷機;還有在美國LOSAlamos國家實驗室(LANL),SWIFT教授領導著世界著名的熱聲研究組,他們主要研發(fā)的熱聲驅動的脈管制冷(低溫制冷);另外還有開式熱聲制冷和空調、高頻微型熱聲機制冷以及還在研發(fā)中的種種技術。

三、太陽能空調

太陽對地球的年輻射總量為1.8×1018kW·h。如果0.01%能夠被利用,折合到每人為1.8×1018×0.01%÷(60×108)=30000kW·h/a。

太陽能制冷具有很好的季節(jié)匹配性,夏季,天氣越熱,空調的負荷越大,需要的制冷量就越大,而此時太陽幅射最強,提供的熱能最多,太陽能空調提供的冷量也就最高。冬季,太陽能輻射減弱,但所需的制熱循環(huán)水溫度不高(65℃即可),在滿足制冷工況的集熱面積下,同樣能滿足制熱負荷要求;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”等途徑。

四、水源熱泵空調系統(tǒng)

水源熱泵是既可供熱又可供冷的高效建筑節(jié)能技術,水源中央空調系統(tǒng)是由末端(室內空氣處理末端等)系統(tǒng),水源中央空調主機(又稱為水源熱泵)系統(tǒng)和水源水系統(tǒng)三部分組成。為用戶供熱時,水源中央空調系統(tǒng)從水源中提取低品位熱能,通過電能驅動的水源中央空調主機(熱泵)“泵”送到高溫熱源,以滿足用戶供熱需求。為用戶供冷時,水源中央空調將用戶室內的余熱通過水源中央空調主機(制冷)轉移到水源中,以滿足用戶制冷需求。

水源熱泵根據(jù)對水源的利用方式的不同,可以分為閉式系統(tǒng)和開式系統(tǒng)兩種:閉式系統(tǒng)需要構造地下埋管換熱器或者地表水埋管換熱器,形成封閉的地源水循環(huán)系統(tǒng),向地下土壤或者地表水散熱或者取熱。開式系統(tǒng)的特點是抽取地下水或者地表水,在板式換熱器中與機組的循環(huán)工質進行熱交換,實現(xiàn)散熱或者取熱后,再回灌到地下或者河流。

我國的水源熱泵剛剛起步,發(fā)展前景看好。目前已經(jīng)有數(shù)個示范工程。在華東地區(qū),越來越多的用戶開始熟悉水源熱泵,并深感興趣。主要是因為常規(guī)能源的節(jié)約和可再生能源的充分利用;另一方面是因為有較好的熱泵科研與應用基礎。

五、天然氣(燃氣)吸收式制冷系統(tǒng)

天然氣是一種清潔優(yōu)質的燃料,且儲量豐富,已逐漸成為繼煤炭和石油之后的世界第三大常規(guī)能源。以天然氣為能源的制冷空調技術上世紀中期在發(fā)達國家已經(jīng)走向市場,目前,大多數(shù)壓縮式制冷空調系統(tǒng)都是采用電力驅動的,而以天然氣為能源的內燃機或燃氣輪機驅動的壓縮式制冷空調系統(tǒng)在制冷空調工業(yè)中的比重越來越大。該種系統(tǒng)不但具有節(jié)能、減少電力投資的優(yōu)點,還具有延長壓縮機使用壽命,提高能源利用率的優(yōu)勢。

吸收式制冷是一種以“熱化學壓縮機”為特點的制冷循環(huán)。燃氣吸收式制冷系統(tǒng)一般為氨水系統(tǒng),水溴化鋰系統(tǒng)。其特點是系統(tǒng)中無機械運動部件,無機械磨損,有利于延長機組使用壽命、降低噪聲污染。天然氣較高的燃燒品質,有利于提高制冷循環(huán)勢力系數(shù),減少能耗,減小冷熱水機組的結構。通常,直燃式Li-Br雙效吸收式制冷機組COP值可分達到1.1-1.2,而三效機組的COP值可達1.65左右。