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【摘 要】随着经济的发展,目前两种空调制冷技术热点,即热声制冷技术和太阳能制冷技术,目前空调节能的新机术进行分析,主要包括变频技术、太阳能技术及蓄能技术,对空调节能技术的研究,论述了太阳能空调系统、水源热泵空调系统和天然气(燃气)吸收式制冷系统。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,以适应新时期能源战略的需要。
【关键词】空调制冷;空调系统技术;探究
一、空调制冷技术的前期背景
低温领域的应用空气制冷机极易制取低温,并在很宽的冷却负荷和低温运行工况范围内具有优良的性能,特别适用于需要低温和工况条件变化较大的场合。现代食品冷冻和冷藏工艺有不断向低温方向发展的趋势,根据不同的食品和不同的冷冻或冷藏工艺要求,要求库温在0~-100℃大范围内可调节,并要求制冷系统长期在-30℃以下运行,采用单级蒸气压缩制冷很难满足这种低温要和运行工况,采用多级压缩或复叠式蒸气制冷,则导致系统COP的降低和投资的增加。除此之外,空气制冷在冷凝回收工业有害挥发性有机化合物、天然气液化、冷藏运输、制药业的控制低温反应及冷冻干燥处理和石化工业的存贮及加工等领域具有很大的发展潜力。
二、热声制冷技术的开发及应用
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。
三、当代太阳能空调制冷系统的技术应用
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,而此时太阳辐射最强,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。
1.新能源的太阳能溴化锂机组
该机组利用聚焦集热技术实现太阳能的光热转化,转化的热能提供给溴化锂吸收式空调机组制冷或采暖。具体形式为反射镜将阳光反射并聚焦到真空管上,真空管吸收反射的阳光加热管内循环水,被加热的循环水以汽液状态进入汽包;汽包是汽液分离的场所,分离的蒸汽进入溴化锂吸收式空调机组,为机组提供制冷或制热的能源。
(1)制冷过程为。阳光照射在反射板并聚焦到真空管上时,管内的循环水被加热,180℃的高温热源水进入主机高发,主机以热水机的循环进行制冷运行。热源水在高发内换热后,由集热泵再送入集热管路循环加热。太阳能制冷过程中,如果光强减弱使集热器不能获取足够热量时,通过改变热源泵运行频率改变热源水流量,使热源水温度保持在180℃,同时,启动燃烧机,由太阳能和补燃共同完成制冷运行。
(2)制热过程为。阳光照射在反射板并聚焦到真空管上时,管内的循环水被加热至130℃进入主机高发,加热采暖热水器进行制热运行。太阳能制热过程中,如果光强减弱使集热器不能获取足够热量时,通过改变热源泵运行频率改变热源水流量,使热源水温度保持130℃,同时,启动燃烧机,由太阳能和补燃共同完成制热运行。
2.新时代太阳能半导体制冷技术
半导体制冷是利用热电制冷效应的一种制冷方式,因此又称为热电制冷或温差电制冷。半导体制冷器的基本元件是热电偶对,即把一个p型半导体元件和一只n型半导体元件连成的热电偶,当直流电源接通,上面接头的电流方向是n-p,温度降低,并且吸热,形成冷端;下面接头的电流方向是p-n,温度上升,并且放热,形成热端。把若干对热电偶连接起来就构成了常用的热电堆,借助各种传热器件,使热电堆的热端不断散热,并保持一定的温度,把热电堆的冷端放到工作环境中去吸热,产生低温,这就是半导体制冷的工作原理。太阳能半导体制冷系统就是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。
四、当代情况下水源热泵空调系统
1.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。
2.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
参考文献:
[1]林宙,肖李强.中央空调制冷站节能技术的应用研究[J].中国电力教育学报,2011(25)
[2]刘小华,章眼盛.关于空调制冷站节能技术的应用研究的思考[I].经济学刊,2006(12):39-46
个人简历:肖晓军,男,1981年10月8日,江西电子信息工程学校助理教师,研究方面:制冷专业和电子类专业
【关键词】空调制冷;空调系统技术;探究
一、空调制冷技术的前期背景
低温领域的应用空气制冷机极易制取低温,并在很宽的冷却负荷和低温运行工况范围内具有优良的性能,特别适用于需要低温和工况条件变化较大的场合。现代食品冷冻和冷藏工艺有不断向低温方向发展的趋势,根据不同的食品和不同的冷冻或冷藏工艺要求,要求库温在0~-100℃大范围内可调节,并要求制冷系统长期在-30℃以下运行,采用单级蒸气压缩制冷很难满足这种低温要和运行工况,采用多级压缩或复叠式蒸气制冷,则导致系统COP的降低和投资的增加。除此之外,空气制冷在冷凝回收工业有害挥发性有机化合物、天然气液化、冷藏运输、制药业的控制低温反应及冷冻干燥处理和石化工业的存贮及加工等领域具有很大的发展潜力。
二、热声制冷技术的开发及应用
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。
三、当代太阳能空调制冷系统的技术应用
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,而此时太阳辐射最强,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。
1.新能源的太阳能溴化锂机组
该机组利用聚焦集热技术实现太阳能的光热转化,转化的热能提供给溴化锂吸收式空调机组制冷或采暖。具体形式为反射镜将阳光反射并聚焦到真空管上,真空管吸收反射的阳光加热管内循环水,被加热的循环水以汽液状态进入汽包;汽包是汽液分离的场所,分离的蒸汽进入溴化锂吸收式空调机组,为机组提供制冷或制热的能源。
(1)制冷过程为。阳光照射在反射板并聚焦到真空管上时,管内的循环水被加热,180℃的高温热源水进入主机高发,主机以热水机的循环进行制冷运行。热源水在高发内换热后,由集热泵再送入集热管路循环加热。太阳能制冷过程中,如果光强减弱使集热器不能获取足够热量时,通过改变热源泵运行频率改变热源水流量,使热源水温度保持在180℃,同时,启动燃烧机,由太阳能和补燃共同完成制冷运行。
(2)制热过程为。阳光照射在反射板并聚焦到真空管上时,管内的循环水被加热至130℃进入主机高发,加热采暖热水器进行制热运行。太阳能制热过程中,如果光强减弱使集热器不能获取足够热量时,通过改变热源泵运行频率改变热源水流量,使热源水温度保持130℃,同时,启动燃烧机,由太阳能和补燃共同完成制热运行。
2.新时代太阳能半导体制冷技术
半导体制冷是利用热电制冷效应的一种制冷方式,因此又称为热电制冷或温差电制冷。半导体制冷器的基本元件是热电偶对,即把一个p型半导体元件和一只n型半导体元件连成的热电偶,当直流电源接通,上面接头的电流方向是n-p,温度降低,并且吸热,形成冷端;下面接头的电流方向是p-n,温度上升,并且放热,形成热端。把若干对热电偶连接起来就构成了常用的热电堆,借助各种传热器件,使热电堆的热端不断散热,并保持一定的温度,把热电堆的冷端放到工作环境中去吸热,产生低温,这就是半导体制冷的工作原理。太阳能半导体制冷系统就是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。
四、当代情况下水源热泵空调系统
1.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。
2.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
参考文献:
[1]林宙,肖李强.中央空调制冷站节能技术的应用研究[J].中国电力教育学报,2011(25)
[2]刘小华,章眼盛.关于空调制冷站节能技术的应用研究的思考[I].经济学刊,2006(12):39-46
个人简历:肖晓军,男,1981年10月8日,江西电子信息工程学校助理教师,研究方面:制冷专业和电子类专业