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制冷空调新技术

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[论文关键词]制冷与空调新技术

[论文摘要]我国现代化过程中面临能源短缺的问题。因此,目前国家倡导节能减排提倡使用清洁优质高效能源,大力推广节能环保新技术。对于制冷与空调行业,应注重新技术的研发和应用,以及制冷空调技术与相关技术的融合与交叉,以适应二十一世纪的能源战略新需要。

一、天然制冷剂的研究

目前在天然制冷剂中以氨、丙烷与其他烃的混合物及CO2制冷技术,其中CO2制冷技术最有可能成为R22的长期替代物。由于CO2的高密度和低粘度,CO2的流动损失小,传热效果好。通过强化传热可以弥补它循环不高的缺点,增加回热器或者采用两级压缩即可达到与常规制冷剂相似的效率,而不设膨胀机,这也是各公司开发CO2小型制冷或者汽车空调的研究方向。

CO2制冷技术已经跨进实际应用的门槛。日本几大公司开发的CO2热泵热水器已上市多年,年产已达十万台。日本冷冻空调协会标准JRA-4050-2004家电热泵热水机(二氧化碳冷媒)对这类产品的性能、安装等有严格的规定。实际上热水器稍加改装,即可变为有热回收的家用空调,所以将CO2用于家用空调也只有一步之遥。在汽车空调方面,可以说国际上各大汽车公司都进行了CO2汽车空调的研制,并能过专门协调机构联合攻关,国际汽车工程学会不断发布有关报告。欧盟正在讲座相关CO2汽车空调的标准,准备在2008-2010年将欧洲的汽车空调全部改为CO2系统。

二、热声制冷技术

热声制冷是21世纪以来发展的一种新的制冷技术,与传统的蒸汽压缩式制冷系统相比,热声热机具有无可比拟的优势:无需使用污染环境的制冷剂,而是使用惰性气体或其混合物作为工质,因此不会导致使用的CFCS或HFCS臭氧层的破坏和温室效应而危害环境;其基本机构是非常简单和可靠,无需贵重材料,成本上具有很大的优势;它们无需振荡的活塞和油密封或润滑,无运动部件的特点使得其寿命大大延长。热声制冷技术几乎克服了传统制冷系统的缺点,可成为下一代制冷新技术的发展方向。

所有的热声产品的工作原理都基于所谓的热声效应,热声效应机理可以简单的描述为在声波稠密时加入热量,在声波稀疏时排出热量,则声波得到加强;反之声波稠密时排出热量,在声波稀疏时吸入热量,则声波得到削弱。当然,实际的热声理论远比这复杂的多。

当然,热声制冷的设计水平及制造工艺也在不断的提高。目前,美国在热声领域内的投入最大,研究机构最多,取得了许多突破性的进展。如上世纪90年代早期,美国海军研究生院(NPS)的Garrett教授开发的热声制冷机;2000年左右,开发了太阳能驱动的热声制冷机;还有在美国LOSAlamos国家实验室(LANL),SWIFT教授领导着世界著名的热声研究组,他们主要研发的热声驱动的脉管制冷(低温制冷);另外还有开式热声制冷和空调、高频微型热声机制冷以及还在研发中的种种技术。

三、太阳能空调

太阳对地球的年辐射总量为1.8×1018kW·h。如果0.01%能够被利用,折合到每人为1.8×1018×0.01%÷(60×108)=30000kW·h/a。

太阳能制冷具有很好的季节匹配性,夏季,天气越热,空调的负荷越大,需要的制冷量就越大,而此时太阳幅射最强,提供的热能最多,太阳能空调提供的冷量也就最高。冬季,太阳能辐射减弱,但所需的制热循环水温度不高(65℃即可),在满足制冷工况的集热面积下,同样能满足制热负荷要求;这一特点使太阳能制冷技术受到重视和发展。实现太阳能制冷有“光热冷”、“光电冷”、“光热电冷”等途径。

四、水源热泵空调系统

水源热泵是既可供热又可供冷的高效建筑节能技术,水源中央空调系统是由末端(室内空气处理末端等)系统,水源中央空调主机(又称为水源热泵)系统和水源水系统三部分组成。为用户供热时,水源中央空调系统从水源中提取低品位热能,通过电能驱动的水源中央空调主机(热泵)“泵”送到高温热源,以满足用户供热需求。为用户供冷时,水源中央空调将用户室内的余热通过水源中央空调主机(制冷)转移到水源中,以满足用户制冷需求。

水源热泵根据对水源的利用方式的不同,可以分为闭式系统和开式系统两种:闭式系统需要构造地下埋管换热器或者地表水埋管换热器,形成封闭的地源水循环系统,向地下土壤或者地表水散热或者取热。开式系统的特点是抽取地下水或者地表水,在板式换热器中与机组的循环工质进行热交换,实现散热或者取热后,再回灌到地下或者河流。

我国的水源热泵刚刚起步,发展前景看好。目前已经有数个示范工程。在华东地区,越来越多的用户开始熟悉水源热泵,并深感兴趣。主要是因为常规能源的节约和可再生能源的充分利用;另一方面是因为有较好的热泵科研与应用基础。

五、天然气(燃气)吸收式制冷系统

天然气是一种清洁优质的燃料,且储量丰富,已逐渐成为继煤炭和石油之后的世界第三大常规能源。以天然气为能源的制冷空调技术上世纪中期在发达国家已经走向市场,目前,大多数压缩式制冷空调系统都是采用电力驱动的,而以天然气为能源的内燃机或燃气轮机驱动的压缩式制冷空调系统在制冷空调工业中的比重越来越大。该种系统不但具有节能、减少电力投资的优点,还具有延长压缩机使用寿命,提高能源利用率的优势。

吸收式制冷是一种以“热化学压缩机”为特点的制冷循环。燃气吸收式制冷系统一般为氨水系统,水溴化锂系统。其特点是系统中无机械运动部件,无机械磨损,有利于延长机组使用寿命、降低噪声污染。天然气较高的燃烧品质,有利于提高制冷循环势力系数,减少能耗,减小冷热水机组的结构。通常,直燃式Li-Br双效吸收式制冷机组COP值可分达到1.1-1.2,而三效机组的COP值可达1.65左右。

制冷空调新技术责任编辑:刘老师    阅读:人次