制冷与空调技术（快来看看最新的制冷空调技术吧）

1.太阳能驱动制冷技术

太阳能取之不尽，用之不竭，对环境无污染。它是最有前途的能源之一。如今，人们正在考虑利用太阳能制冷。由于夏季太阳能最丰富，也是人们最需要空调节降温的时候。利用太阳能调节房间温度，首先要解决如何利用太阳能制冷的问题。

太阳能吸收制冷

太阳能吸收式制冷系统的示意图如图1所示。其特性与系统中使用的制冷剂有关。吸收式制冷系统中常用的制冷剂有水、氨、乙醇和氟利昂。其中，用水作为制冷剂是目前最热门的研究课题之一。对它的研究主要是针对商用溴化锂吸收式制冷机易结晶、腐蚀性强、蒸发温度只能在0℃以上的缺陷。对氨的研究主要是针对它的一些缺点，如:制冷性能系数比溴化锂小，工作压力高，有危险性和毒性，氨和水的沸点差不够大，需要精馏等。虽然吸收式制冷技术相对成熟，但系统成本高于蒸汽压缩式制冷，主要用于大型中央空空调。

图1太阳能吸收式制冷系统示意图

太阳能吸附制冷

太阳能吸附制冷系统如图2所示。它具有结构简单、投资少、使用寿命长、不结晶等特点。，可用于振动、倾斜和旋转的场所。然而，与压缩和吸收系统相比，这项技术还不成熟。主要问题是固体吸附剂为多孔介质，导热系数低，吸附和解吸时间长，制冷功率低，制冷性能系数COP值低。

图2太阳能吸附制冷系统示意图

太阳能喷射制冷

太阳能喷射制冷系统示意图如图3所示。该系统具有结构简单、运行稳定、可靠性好的特点，但COP值较低。因此，存在用电能增加喷射器压力以改善系统性能的趋势。太阳能强化喷射制冷系统是以太阳能集热器为热源获得的高温热水，辅以机械压缩的低沸点工质的喷射制冷循环。该系统主要通过提高射流压力来改善喷射器的性能。它结合了机械压缩制冷循环和蒸汽喷射制冷循环的优点，热经济性高。其COP比传统喷射制冷高50%。

图3太阳能喷射制冷系统示意图

半导体制冷技术

太阳能半导体制冷系统利用半导体的热电制冷效应，由太阳能电池直接供给所需的直流电，达到制冷制热的效果，也称热电制冷或热电制冷。太阳能制冷有很好的季节匹配性。夏季天气越热，空调制的负荷越大，所需制冷量也越大。此时太阳辐射最强，提供热能最多，太阳能空调制提供的制冷量也最高。冬季太阳能辐射减弱，但供热所需循环水温度不高，在满足制冷条件的情况下，也能满足供热负荷的要求。这一特点使得太阳能制冷技术得到重视和发展。太阳能制冷有光-热-冷、光-电-冷、光-热-电-冷几种实现方式。半导体制冷系统由太阳能光电转换器、数控匹配器、储能设备和半导体制冷器件组成。光电转换器输出直流电，一部分直接供给半导体制冷装置，另一部分储存在储能装置中供阴天或夜晚使用，使系统全天正常运行。

目前，随着太阳能电池和热电材料价格的逐渐下降，发电效率的快速提高，太阳能半导体制冷系统的成本也大大降低，更乐观的是，性能也有了显著提高，这在一定程度上促进了太阳能半导体制冷系统的广泛应用。照此发展下去，可以推断，各种清洁、低噪音的太阳能制冷系统将在不久的将来实现。

二是天然气驱动的制冷技术

我们知道煤和石油是世界上两种主要的常规能源。与此相比，天然气是更清洁、更优质的燃料，储存量相当丰富，自然成为继煤炭、石油之后的世界第三大常规能源。以天然气为动力的内燃机或燃气轮机驱动的压缩制冷空调制系统已经走向市场，取代部分电动驱动的压缩制冷空调制系统。该系统的推广使用节约了大量能源，减少了电力投资，延长了压缩机的使用寿命，提高了能源利用率。

根据泵送热能的驱动力，可分为以下三类，都是利用天然气的热能来达到供热的目的。

天然气发动机驱动的压缩制冷

制冷用的制冷剂大多是含氯氟烃，只发生相变，电动机主要用作动力机。近年来推广使用天然气发动机的原理如图4所示。用它代替电机驱动可以灵活调节制冷量，在部分负荷下效率更高，总运行成本更低。

图4天然气发动机或马达

热驱动吸收式制冷

工作介质由蒸发温度相差很大的物质组成。蒸发温度较低的成分是制冷剂，蒸发温度较高的成分是吸收剂。在制冷过程中，工质对只发生浓度变化，而不产生化学变化。其驱动力是天然气燃烧热或各种热源，甚至是余热。吸收式制冷系统的原理如图5所示。这种制冷系统与压缩式制冷系统的主要区别在于压缩机被发生器、吸收器和溶液泵所代替。用热能代替电能或机械能；冷能的产生是工质对在发生器中受热产生水蒸气，水蒸气在冷凝器中凝结成液态水，再经过节流阀进入蒸发器吸热蒸发制冷。然后水蒸气被吸收器中的浓溴化锂溶液吸收，稀溴化锂溶液被溶液泵送回发生器，完成循环。该系统在低电压或真空状态下运行，不使用氢氯氟烃、大型旋转部件、安静运行、安全、高可靠性和低维护成本。

图5热驱动吸收式制冷系统示意图

干燥剂除湿系统

制冷空调制系统一般对空气体进行冷却，去除空气体中的水分，即潜热冷却，降低温度，即显热冷却。潜在冷却通常消耗一半的制冷能量。使用干燥剂的吸附(吸收)系统直接去除空气体中的水分，无需冷却空气体。干燥系统和冷却系统的组合可以灵活控制空气体的湿度和温度。组合系统可以避免单次制冷时风管处的结露，降低室内物品的湿度，减少霉菌的生长，提高空气体的质量；低湿度可以使人体在较高的温度下感到舒适。比如相对湿度低至30%时，感觉和气温下降2℃时一样舒服。低湿度允许空中的冷却器温度设定值增加，节省能源；使用干燥系统可以降低制冷系统的负荷，节省投资和运行费用。干燥系统适用于低露点或显冷负荷比高的地方。

第三，热声驱动制冷技术

热声制冷是一种全新的制冷技术。在过去的20年里，世界各地的许多物理学家和机械工程师一直在研究这种基于热声理论的新型热机和冷机。无论在理论上还是在工程应用上，都取得了突破性的进展，很多研究已经进入了实际商业化阶段。与传统的蒸汽压缩制冷系统相比，热声发动机具有不可比拟的优势:不需要使用制冷剂，而是使用惰性气体或其混合物作为工质，因此不会造成臭氧层的破坏和CFCs、HFCs带来的温室效应的危害；其基本机构非常简单可靠，不需要昂贵的材料，在成本上有很大优势。它们不需要摆动活塞和油封或润滑，由于没有运动部件的特点，寿命大大延长。声学制冷技术几乎克服了传统制冷系统的所有缺点，可以成为下一代制冷技术的发展方向。

声学装置的工作原理

所有热声产品的工作原理都是基于所谓的热声效应。热声效应的机理可以简单描述为声波密集时加热，声波稀疏时放热，使声波得到加强。反之，声波密集时热量排出，声波稀疏时热量吸入，使声波减弱。实际的热声理论要比这复杂得多。热声装置是指利用热声技术的各种能量转换功能制成的装置，包括各种加热器和制冷机，如动力机、脉冲燃烧、热泵、制冷机和混合物分离器等。，被广泛使用。一般来说，热声装置可以分为两个方向。一种是热声发动机，将热声转化为声能，通过自激振荡来实现。另一种是热声制冷机，利用声波抽热，实现制冷。关键在于声场的相位匹配。热声制冷技术和热声制冷装置只是热声技术和热声装置的一个重要分支。

热驱动吸收式制冷

声制冷机的主要结构如图6所示，主要包括声学驱动器、谐振腔、冷热热交换器和板叠。声学驱动器的作用是在谐振腔中产生高振幅的声能，这是能量源。声学驱动器可以是喇叭、活塞隔膜或线性马达。共振腔的作用是配合声学驱动器产生共振声波。冷热热交换器输出热量或冷量。板叠是热声制冷机最重要的组成部分，可以是平行堆叠的板或其他多孔材料，热声效应在板叠中实现。在声波的作用下，堆中的气体团簇左右移动，同时被压缩或膨胀。在适当的相位下，气体团簇在压缩期间向左移动并向堆释放热量，在膨胀期间向右移动并从堆吸收热量。大量微团簇的协同周期运动不断从冷端向热端泵热，通过板块叠加产生温度梯度，从而形成宏观的泵热效应，同时不断消耗声功率。

图6热声制冷系统示意图

相反，热声发动机将热能转化为声能，其结构与热声制冷机相同。当热端的热交换器升温时，电池堆将产生温度梯度。当温度梯度达到一定阈值时，就会自振荡，产生共振声波。此时，堆中气体团簇的热力学循环是相反的。压缩时，气体团向左移动，从电池堆吸收热量，膨胀时向右移动，向电池堆释放热量。从而使宏观声波不断加强，热能转化为声能。理想的结构是将热声发动机和热声制冷机结合起来，形成热驱动制冷机。系统图如图7所示。

图7热驱动制冷或加热系统示意图

这种装置最大的优点是完全没有运动部件，而且使用寿命非常长。是Tai 空冰箱的最佳选择。同时，这种装置直接将热能转化为冷能。对于太阳能丰富的夏季，它直接将清洁的太阳能转化为冷能，堪称纯天然冰箱。此外，还可以利用燃气、工业余热、太阳能等低品位或可再生能源。作为装置的驱动热源，以满足节能环保的要求。

四。其他新型制冷技术

氨制冷新技术

近年来，由于氟利昂制冷剂引起的臭氧层破坏、温室效应等环境问题的发现，国际上已达成全面禁用CFCs、逐步限制HCFCs的共识。当今世界正在积极研究氟利昂的替代技术，以解决臭氧层破坏和“温室效应”问题。氨制冷技术以其强大的应用潜力，不仅在制冷中占有很大的比重，而且在越来越广泛的领域得到了应用(如中央空调节、商场大型食品展示柜等)。)，并得到了国际社会的认可和重新评价。氨作为制冷剂，已经使用了130年。它的臭氧消耗潜能值(ODP)和全球变暖潜能值(GWP)为零，它的标准沸腾温度低，它的冷凝器和蒸发器中的压力适中，它的单位体积制冷量大，它的热导率大，它的蒸发潜热也大，它的节流损失小，它能溶解水，它的泄漏现象容易被发现，它的价格低。这是一个很有应用前景的性质。

电厂余热制冷新技术

但是，世界上各种能量是可以相互转化的，热能可以转化为电能，电能也可以转化为热能。同样，热也可以转化为冷，只是以不同的形式存在。不同形式的能量只需要通过不同的技术手段收集，通过技术设备就可以实现能量的相互转换。热电-乙二醇冷却技术是利用煤矸石电厂蒸汽的余热，通过溴化锂吸收式制冷机的第一级，生产5.2℃的乙二醇低温水。乙二醇是一种无色、无味、粘稠、味甜的液体，冰点为-12.5℃，沸点为197℃，易吸热和放热。乙二醇溶液由位于制冷机组旁的乙二醇配制池配制，其在纯水中的浓度必须控制在25%以上，否则会对制冷机组和管理造成腐蚀。混合溶液由设置在水池中的潜水泵泵入膨胀水箱，然后加入溴化锂机组。

空气体制冷新技术

随着冷藏运输对制冷技术需求质量的不断提高和运输中环境问题的日益突出，空气体制冷技术再次成为世界关注的焦点。美国、澳大利亚、德国、日本、英国等。先后开展了空气体制冷装置的研究实验，研究范围涵盖了食品冷冻、冷藏、冷藏运输等冷链物流的各个环节。是美国空应用气体制冷技术最早、最成熟的国家之一。空气体制冷系统具有低温下运行性能优良、无气味、无害、制冷速度快等特点，非常适合食品制冷。然而，传统的单级蒸汽压缩制冷技术难以满足易腐食品冷藏运输的低温要求和运行条件。多级压缩或复叠蒸汽制冷导致系统COP(制冷效率)降低，投资增加。

冰蓄冷空调制制冷新技术

冰蓄冷空调制与普通空调制的主要区别在于制冷剂的变化。采用低凝固点的制冷剂来完成制冷的吸热和放热全过程，所有制冷设备和管路都充满盐水溶液。产生的低温盐水流入蓄冰槽保存，蓄冰槽内温度一般可达-4℃ ~-6℃，用于夜间蓄冷，白天降温。储冰罐实际上是一个热交换器，由许多小管组成。盐水在小管中流动，清水在管外。利用两者的温差，将盐水的温度传递到管外，温度升高，再返回冰箱再次冷藏。低温水出来再进入冰槽，循环往复。冰槽中的清水吸冷后，温度逐渐下降，直至接近0℃。实际上，冰槽中储存的所有液体都只是清水表面的一些微薄的冰片。

水源热泵空调制制冷新技术

水源热泵空空调系统是一种既能供热又能供冷的高效建筑节能技术。水源中央空调节系统由终端(室内空气体处理终端等组成。)系统、中央空空调主机(又称水源热泵)系统和水源系统。在为用户供热时，中央水源空调节系统从水源中提取低品位热能，通过电能驱动的中央水源空调节主机(热泵)的“泵”送至高温热源，满足用户的供热需求。在为用户提供制冷时，中央水源空会将用户室内的余热通过中央水源空主机(制冷)传递给水源，满足用户的制冷需求。节约常规能源，充分利用可再生能源。