現(xiàn)代空調(diào)制冷系統(tǒng)技術(shù)的探究

【摘 要】隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，目前兩種空調(diào)制冷技術(shù)熱點(diǎn)，即熱聲制冷技術(shù)和太陽(yáng)能制冷技術(shù)，目前空調(diào)節(jié)能的新機(jī)術(shù)進(jìn)行分析，主要包括變頻技術(shù)、太陽(yáng)能技術(shù)及蓄能技術(shù)，對(duì)空調(diào)節(jié)能技術(shù)的研究，論述了太陽(yáng)能空調(diào)系統(tǒng)、水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)和天然氣（燃?xì)猓┪帐街评湎到y(tǒng)。注重新技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，以及制冷空調(diào)技術(shù)與相關(guān)技術(shù)的融合與交叉，以適應(yīng)新時(shí)期能源戰(zhàn)略的需要。

【關(guān)鍵詞】空調(diào)制冷；空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)；探究

一、空調(diào)制冷技術(shù)的前期背景

低溫領(lǐng)域的應(yīng)用空氣制冷機(jī)極易制取低溫，并在很寬的冷卻負(fù)荷和低溫運(yùn)行工況范圍內(nèi)具有優(yōu)良的性能，特別適用于需要低溫和工況條件變化較大的場(chǎng)合。現(xiàn)代食品冷凍和冷藏工藝有不斷向低溫方向發(fā)展的趨勢(shì)，根據(jù)不同的食品和不同的冷凍或冷藏工藝要求，要求庫(kù)溫在0～-100℃大范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)，并要求制冷系統(tǒng)長(zhǎng)期在-30℃以下運(yùn)行，采用單級(jí)蒸氣壓縮制冷很難滿足這種低溫要和運(yùn)行工況，采用多級(jí)壓縮或復(fù)疊式蒸氣制冷，則導(dǎo)致系統(tǒng)COP的降低和投資的增加。除此之外，空氣制冷在冷凝回收工業(yè)有害揮發(fā)性有機(jī)化合物、天然氣液化、冷藏運(yùn)輸、制藥業(yè)的控制低溫反應(yīng)及冷凍干燥處理和石化工業(yè)的存貯及加工等領(lǐng)域具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

二、熱聲制冷技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用

熱聲制冷是21世紀(jì)以來發(fā)展的一種新的制冷技術(shù)，與傳統(tǒng)的蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)相比，熱聲熱機(jī)具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)：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(zhì)，因此不會(huì)導(dǎo)致使用的CFCS或HFCS臭氧層的破壞和溫室效應(yīng)而危害環(huán)境；其基本機(jī)構(gòu)是非常簡(jiǎn)單和可靠，無需貴重材料，成本上具有很大的優(yōu)勢(shì)；它們無需振蕩的活塞和油密封或潤(rùn)滑，無運(yùn)動(dòng)部件的特點(diǎn)使得其壽命大大延長(zhǎng)。熱聲制冷技術(shù)幾乎克服了傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)的缺點(diǎn)，可成為下一代制冷新技術(shù)的發(fā)展方向。所有的熱聲產(chǎn)品的工作原理都基于所謂的熱聲效應(yīng)，熱聲效應(yīng)機(jī)理可以簡(jiǎn)單的描述為在聲波稠密時(shí)加入熱量，在聲波稀疏時(shí)排出熱量，則聲波得到加強(qiáng)；反之聲波稠密時(shí)排出熱量，在聲波稀疏時(shí)吸入熱量，則聲波得到削弱。當(dāng)然，實(shí)際的熱聲理論遠(yuǎn)比這復(fù)雜的多。

三、當(dāng)代太陽(yáng)能空調(diào)制冷系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用

太陽(yáng)對(duì)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(yáng)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(fù)荷越大，需要的制冷量就越大，而此時(shí)太陽(yáng)輻射最強(qiáng)，提供的熱能最多，太陽(yáng)能空調(diào)提供的冷量也就最高。冬季，太陽(yáng)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(fù)荷要求；這一特點(diǎn)使太陽(yáng)能制冷技術(shù)受到重視和發(fā)展。實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能制冷有“光-熱-冷”、“光-電-冷”、“光-熱-電-冷”等途徑。

1.新能源的太陽(yáng)能溴化鋰機(jī)組

該機(jī)組利用聚焦集熱技術(shù)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的光熱轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化的熱能提供給溴化鋰吸收式空調(diào)機(jī)組制冷或采暖。具體形式為反射鏡將陽(yáng)光反射并聚焦到真空管上，真空管吸收反射的陽(yáng)光加熱管內(nèi)循環(huán)水，被加熱的循環(huán)水以汽液狀態(tài)進(jìn)入汽包；汽包是汽液分離的場(chǎng)所，分離的蒸汽進(jìn)入溴化鋰吸收式空調(diào)機(jī)組，為機(jī)組提供制冷或制熱的能源。

（1）制冷過程為。陽(yáng)光照射在反射板并聚焦到真空管上時(shí)，管內(nèi)的循環(huán)水被加熱，180℃的高溫?zé)嵩此M(jìn)入主機(jī)高發(fā)，主機(jī)以熱水機(jī)的循環(huán)進(jìn)行制冷運(yùn)行。熱源水在高發(fā)內(nèi)換熱后，由集熱泵再送入集熱管路循環(huán)加熱。太陽(yáng)能制冷過程中，如果光強(qiáng)減弱使集熱器不能獲取足夠熱量時(shí)，通過改變熱源泵運(yùn)行頻率改變熱源水流量，使熱源水溫度保持在180℃，同時(shí)，啟動(dòng)燃燒機(jī)，由太陽(yáng)能和補(bǔ)燃共同完成制冷運(yùn)行。

（2）制熱過程為。陽(yáng)光照射在反射板并聚焦到真空管上時(shí)，管內(nèi)的循環(huán)水被加熱至130℃進(jìn)入主機(jī)高發(fā)，加熱采暖熱水器進(jìn)行制熱運(yùn)行。太陽(yáng)能制熱過程中，如果光強(qiáng)減弱使集熱器不能獲取足夠熱量時(shí)，通過改變熱源泵運(yùn)行頻率改變熱源水流量，使熱源水溫度保持130℃，同時(shí)，啟動(dòng)燃燒機(jī)，由太陽(yáng)能和補(bǔ)燃共同完成制熱運(yùn)行。

2.新時(shí)代太陽(yáng)能半導(dǎo)體制冷技術(shù)

半導(dǎo)體制冷是利用熱電制冷效應(yīng)的一種制冷方式，因此又稱為熱電制冷或溫差電制冷。半導(dǎo)體制冷器的基本元件是熱電偶對(duì)，即把一個(gè)p型半導(dǎo)體元件和一只n型半導(dǎo)體元件連成的熱電偶，當(dāng)直流電源接通，上面接頭的電流方向是n-p，溫度降低，并且吸熱，形成冷端；下面接頭的電流方向是p-n，溫度上升，并且放熱，形成熱端。把若干對(duì)熱電偶連接起來就構(gòu)成了常用的熱電堆，借助各種傳熱器件，使熱電堆的熱端不斷散熱，并保持一定的溫度，把熱電堆的冷端放到工作環(huán)境中去吸熱，產(chǎn)生低溫，這就是半導(dǎo)體制冷的工作原理。太陽(yáng)能半導(dǎo)體制冷系統(tǒng)就是利用半導(dǎo)體的熱電制冷效應(yīng)，由太陽(yáng)能電池直接供給所需的直流電，達(dá)到制冷制熱的效果。

四、當(dāng)代情況下水源熱泵空調(diào)系統(tǒng)

1.水源熱泵是既可供熱又可供冷的高效建筑節(jié)能技術(shù)，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(jī)（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(shí)，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(dòng)的水源中央空調(diào)主機(jī)（熱泵）\"泵\"送到高溫?zé)嵩矗詽M足用戶供熱需求。為用戶供冷時(shí)，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(jī)（制冷）轉(zhuǎn)移到水源中，以滿足用戶制冷需求。

2.水源熱泵根據(jù)對(duì)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(gòu)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(diǎn)是抽取地下水或者地表水，在板式換熱器中與機(jī)組的循環(huán)工質(zhì)進(jìn)行熱交換，實(shí)現(xiàn)散熱或者取熱后，再回灌到地下或者河流。我國(guó)的水源熱泵剛剛起步，發(fā)展前景看好

參考文獻(xiàn)：

[1]林宙，肖李強(qiáng).中央空調(diào)制冷站節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用研究[J].中國(guó)電力教育學(xué)報(bào)，2011（25）

[2]劉小華，章眼盛.關(guān)于空調(diào)制冷站節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用研究的思考[I].經(jīng)濟(jì)學(xué)刊，2006（12）：39-46

個(gè)人簡(jiǎn)歷：肖曉軍，男，1981年10月8日，江西電子信息工程學(xué)校助理教師，研究方面：制冷專業(yè)和電子類專業(yè)