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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制冷劑相似的效率，而不設膨脹機，這也是各公司開發CO2小型制冷或者汽車空調的研究方向。

CO2制冷技術已經跨進實際應用的門檻。日本幾大公司開發的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、安裝等有嚴格的規定。實際上熱水器稍加改裝，即可變為有熱回收的家用空調,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,并能過專門協調機構聯合攻關,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。

二、熱聲制冷技術

熱聲制冷是21世紀以來發展的一種新的制冷技術,與傳統的蒸汽壓縮式制冷系統相比,熱聲熱機具有無可比擬的優勢:無需使用污染環境的制冷劑,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制冷系統的缺點,可成為下一代制冷新技術的發展方向。

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教授開發的熱聲制冷機;2000年左右,開發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展。實現太陽能制冷有“光熱冷”、“光電冷”、“光熱電冷”等途徑。

四、水源熱泵空調系統

水源熱泵是既可供熱又可供冷的高效建筑節能技術,水源中央空調系統是由末端(室內空氣處理末端等)系統,水源中央空調主機(又稱為水源熱泵)系統和水源水系統三部分組成。為用戶供熱時,水源中央空調系統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。

水源熱泵根據對水源的利用方式的不同,可以分為閉式系統和開式系統兩種:閉式系統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系統,向地下土壤或者地表水散熱或者取熱。開式系統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工質進行熱交換,實現散熱或者取熱后,再回灌到地下或者河流。

我國的水源熱泵剛剛起步,發展前景看好。目前已經有數個示范工程。在華東地區,越來越多的用戶開始熟悉水源熱泵,并深感興趣。主要是因為常規能源的節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

天然氣是一種清潔優質的燃料,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能源。以天然氣為能源的制冷空調技術上世紀中期在發達國家已經走向市場,目前,大多數壓縮式制冷空調系統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在制冷空調工業中的比重越來越大。該種系統不但具有節能、減少電力投資的優點,還具有延長壓縮機使用壽命,提高能源利用率的優勢。

吸收式制冷是一種以“熱化學壓縮機”為特點的制冷循環。燃氣吸收式制冷系統一般為氨水系統,水溴化鋰系統。其特點是系統中無機械運動部件,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勢力系數,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。