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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(shù)，其中CO2制冷技術(shù)最有可能成為R22的長(zhǎng)期替代物。由于CO2的高密度和低粘度，CO2的流動(dòng)損失小，傳熱效果好。通過強(qiáng)化傳熱可以彌補(bǔ)它循環(huán)不高的缺點(diǎn)，增加回?zé)崞骰蛘卟捎脙杉?jí)壓縮即可達(dá)到與常規(guī)制冷劑相似的效率，而不設(shè)膨脹機(jī)，這也是各公司開發(fā)CO2小型制冷或者汽車空調(diào)的研究方向。

CO2制冷技術(shù)已經(jīng)跨進(jìn)實(shí)際應(yīng)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(chǎn)已達(dá)十萬(wàn)臺(tái)。日本冷凍空調(diào)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)JRA-4050-2004家電熱泵熱水機(jī)(二氧化碳冷媒)對(duì)這類產(chǎn)品的性能、安裝等有嚴(yán)格的規(guī)定。實(shí)際上熱水器稍加改裝，即可變?yōu)橛袩峄厥盏募矣每照{(diào),所以將CO2用于家用空調(diào)也只有一步之遙。在汽車空調(diào)方面,可以說國(guó)際上各大汽車公司都進(jìn)行了CO2汽車空調(diào)的研制,并能過專門協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)聯(lián)合攻關(guān),國(guó)際汽車工程學(xué)會(huì)不斷有關(guān)報(bào)告。歐盟正在講座相關(guān)CO2汽車空調(diào)的標(biāo)準(zhǔn),準(zhǔn)備在2008-2010年將歐洲的汽車空調(diào)全部改為CO2系統(tǒng)。

二、熱聲制冷技術(shù)

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(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì):無(wú)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(wú)需貴重材料,成本上具有很大的優(yōu)勢(shì);它們無(wú)需振蕩的活塞和油密封或潤(rùn)滑,無(wú)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。

當(dāng)然,熱聲制冷的設(shè)計(jì)水平及制造工藝也在不斷的提高。目前,美國(guó)在熱聲領(lǐng)域內(nèi)的投入最大,研究機(jī)構(gòu)最多,取得了許多突破性的進(jìn)展。如上世紀(jì)90年代早期,美國(guó)海軍研究生院(NPS)的Garrett教授開發(fā)的熱聲制冷機(jī);2000年左右,開發(fā)了太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的熱聲制冷機(jī);還有在美國(guó)LOSAlamos國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(LANL),SWIFT教授領(lǐng)導(dǎo)著世界著名的熱聲研究組,他們主要研發(fā)的熱聲驅(qū)動(dòng)的脈管制冷(低溫制冷);另外還有開式熱聲制冷和空調(diào)、高頻微型熱聲機(jī)制冷以及還在研發(fā)中的種種技術(shù)。

三、太陽(yáng)能空調(diào)

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)幅射最強(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。

四、水源熱泵空調(diào)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(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?以滿足用戶供熱需求。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。

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。目前已經(jīng)有數(shù)個(gè)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?yàn)槌Ｒ?guī)能源的節(jié)約和可再生能源的充分利用;另一方面是因?yàn)橛休^好的熱泵科研與應(yīng)用基礎(chǔ)。

五、天然氣(燃?xì)?吸收式制冷系統(tǒng)

天然氣是一種清潔優(yōu)質(zhì)的燃料,且儲(chǔ)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(diào)技術(shù)上世紀(jì)中期在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)走向市場(chǎng),目前,大多數(shù)壓縮式制冷空調(diào)系統(tǒng)都是采用電力驅(qū)動(dòng)的,而以天然氣為能源的內(nèi)燃機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)驅(qū)動(dòng)的壓縮式制冷空調(diào)系統(tǒng)在制冷空調(diào)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(diǎn),還具有延長(zhǎng)壓縮機(jī)使用壽命,提高能源利用率的優(yōu)勢(shì)。

吸收式制冷是一種以“熱化學(xué)壓縮機(jī)”為特點(diǎn)的制冷循環(huán)。燃?xì)馕帐街评湎到y(tǒng)一般為氨水系統(tǒng),水溴化鋰系統(tǒng)。其特點(diǎn)是系統(tǒng)中無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件,無(wú)機(jī)械磨損,有利于延長(zhǎng)機(jī)組使用壽命、降低噪聲污染。天然氣較高的燃燒品質(zhì),有利于提高制冷循環(huán)勢(shì)力系數(shù),減少能耗,減小冷熱水機(jī)組的結(jié)構(gòu)。通常,直燃式Li-Br雙效吸收式制冷機(jī)組COP值可分達(dá)到1.1-1.2,而三效機(jī)組的COP值可達(dá)1.65左右。