制冷空調(diào)節(jié)能設(shè)計技術(shù)的發(fā)展

摘要：隨著不可再生資源日益短缺、環(huán)境污染日趨嚴(yán)峻，節(jié)能己成為科技發(fā)展的必然路線。那么制冷空調(diào)技術(shù)的發(fā)展要圍繞著節(jié)能展開。當(dāng)前，在制冷這個行業(yè)里已經(jīng)研究出了很多項新節(jié)能技術(shù)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的制冷技術(shù)。本文著重介紹幾種比較節(jié)能的制冷技術(shù)，并探討未來制冷節(jié)能技術(shù)發(fā)展的方向。

關(guān)鍵詞：制冷空調(diào)；節(jié)能新技術(shù)；太陽能

中圖分類號：TP311文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044(2008)23-1080-02

The Design Technique Development of Refrigeration Air Conditioning Energy Conservation

HUANG Cui-yun

(Longmen County (Huizhou) Co.， Ltd. Jun Industry Decoration Works， Huizhou 516000， China)

Abstract: along with the non-renewable resources was reduced and the environmental pollution was stern， day by day. The conserves energy has become the inevitable route for technological progress. Then the refrigeration air conditioning technology's development must revolve to conserve energy launches. Presently， Many new energy conservation technologies for replacing traditional refrigeration technology has been applied. So this article introduced emphatically several kind of technologies of refrigeration energy conservation， and we discuss the development direction of refrigeration energy conservation technological in the future.

Key words: refrigeration air conditioning; new conserves energy technology; solar energy

眾所周知，制冷空調(diào)系統(tǒng)的出現(xiàn)為人們創(chuàng)造了舒適的空調(diào)環(huán)境。但是在21世紀(jì)，幾乎任何國家都面臨著能源緊缺問題。節(jié)能已成為世界各國最關(guān)心的首要問題，也是我國政府和研究部門廣大科研工作者探討中最注重的一環(huán)，政府在積極地頒布節(jié)能的法令、法規(guī)，已把節(jié)能問題列入考察、衡量和鑒定一個建筑工程優(yōu)劣的首要標(biāo)準(zhǔn)之一。據(jù)統(tǒng)計，我國建筑能耗約占全國總能能耗的35％，空調(diào)能耗又約占建筑能耗的50％-60％左右。由此可見，制冷空調(diào)能耗占總能耗的比例可高達(dá)21％。因此，如何在制冷空調(diào)設(shè)計與運行中運用節(jié)能思想和技術(shù)，已成為廣大暖通空調(diào)運行管理人員的迫切任務(wù)。

1 利用太陽能的節(jié)能技術(shù)

太陽能是一種取之不盡、用之不竭的可再生綠色能源，地球每年接受的太陽能總量為1 x10 18kWh，太陽能驅(qū)動制冷空調(diào)系統(tǒng)具有環(huán)保和節(jié)能的雙重優(yōu)勢，太陽能用于現(xiàn)代制冷空調(diào)的方式很多，本文主要探討其中兩種利用太陽能的制冷空調(diào)技術(shù)。

1.1 太陽能除濕蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)

太陽能除濕蒸發(fā)冷卻制冷方式分為固體除濕蒸發(fā)冷卻和溶液除濕蒸發(fā)冷卻兩種，由于固體除濕存在系統(tǒng)龐大、再生溫度高、系統(tǒng)相對比較復(fù)雜等缺點，溶液除濕蒸發(fā)冷卻制冷越來越受到重視，得到了廣泛的研究。其常用的除濕劑有氯化鋰、氯化鈣、溴化鋰及它們的混合物，溶液再生溫度通常在55-75°，能較好地利用太陽能作為系統(tǒng)主要驅(qū)動能源，太陽能驅(qū)動的溶液除濕蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)的熱力系數(shù)可達(dá)到0.7，是一種具有節(jié)能和環(huán)保雙重優(yōu)勢的新型制冷空調(diào)方法，溶液除濕蒸發(fā)冷卻空調(diào)系統(tǒng)跟吸收式制冷系統(tǒng)一樣，都是利用溶液濃度的變化來制取冷量，但相對于吸收式制冷方式，溶液除濕蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)有著顯著的優(yōu)勢：(1)需要的驅(qū)動熱源溫度低，能有效地利用如太陽能、工業(yè)余熱、廢氣余熱等低品位熱源；(2)空調(diào)系統(tǒng)所有裝置設(shè)備均在大氣壓環(huán)境下運行，無真空密封要求；(3)系統(tǒng)主要部件少，結(jié)構(gòu)簡單；(4)系統(tǒng)風(fēng)量大，溫濕度容易控制調(diào)節(jié)，新風(fēng)量大，空氣品質(zhì)好。

1.2 吸收式太陽能空調(diào)系統(tǒng)

吸收式制冷是利用溶液濃度的變化來獲取冷量的裝置，即制冷劑在一定的壓力下蒸發(fā)吸熱，再利用吸收劑吸收蒸汽。它相當(dāng)于用吸收器和發(fā)生器代替壓縮機(jī)，熱能可以利用太陽能，低壓蒸汽、熱水、燃?xì)獾榷喾N形式。該系統(tǒng)應(yīng)用較為廣泛，它將常規(guī)的溴化鋰或氨水吸收式空調(diào)機(jī)與太陽能熱水系統(tǒng)相結(jié)合， 實現(xiàn)夏季制冷、冬季供熱功能。

2 熱電冷聯(lián)產(chǎn)技術(shù)

熱電冷聯(lián)產(chǎn)技術(shù)是一種綜合的能源利用系統(tǒng)，該技術(shù)不僅提高了低品位熱能的利用率，而且增加了熱電聯(lián)產(chǎn)中夏季的熱負(fù)荷，增大了汽輪機(jī)組的負(fù)荷率，從而提高了整個機(jī)組的效率。利用天然氣作為動力源供燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電，燃?xì)廨啓C(jī)的排熱進(jìn)入吸收式冷熱水機(jī)組，所產(chǎn)生的冷凍水用于制冷，從冷熱水機(jī)組排出的熱量則用于除濕型空調(diào)，該機(jī)組為液體式吸收型除濕處理機(jī)，吸收式機(jī)組的排熱用于其溶液再生，以提高熱電冷聯(lián)產(chǎn)的綜合效率。比如20世紀(jì)90年代初建成的日本新宿區(qū)域供熱供冷中心的熱電冷聯(lián)產(chǎn)是一個大規(guī)模系統(tǒng)的典型實例，該系統(tǒng)能適應(yīng)一年中冷、熱負(fù)荷的變化而保持高效運行，節(jié)能達(dá)10%。近年來我國上海浦東國際機(jī)場和上海市黃浦區(qū)中心醫(yī)院也建成了燃?xì)廨啓C(jī)熱電冷聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，節(jié)能效果明顯。

3 冰蓄冷技術(shù)

眾所周知，冰蓄冷空調(diào)就利用非峰值電能，使制冷機(jī)在最佳節(jié)能狀態(tài)下運行，將空調(diào)系統(tǒng)所需要的顯熱與潛熱的形式部分或全部釋放的冷量來滿足空調(diào)系統(tǒng)冷負(fù)荷時，即用融冰釋放的冷量來滿足空調(diào)系統(tǒng)冷負(fù)荷的需要，用來儲存冰的容器成為蓄冷設(shè)備。其主要優(yōu)點是：1）平衡電網(wǎng)峰谷負(fù)荷，優(yōu)化電力資源配置，空調(diào)用電高峰與電網(wǎng)負(fù)荷高峰正好重疊，電網(wǎng)低谷時段也正是空調(diào)用電最少的時段，而蓄冷空調(diào)可將部分或全部用電高峰期的空調(diào)負(fù)荷轉(zhuǎn)移至電網(wǎng)負(fù)荷低容期，平衡電網(wǎng)峰谷負(fù)荷，提高電網(wǎng)負(fù)荷利用率，從而可減緩電廠和供配電設(shè)施的建設(shè)，既節(jié)約投資有減少了環(huán)境的污染；2）降低空調(diào)運行費用。蓄冷空調(diào)用電避開了電網(wǎng)負(fù)荷高峰時段的高價電力，充分利用了低谷時段的廉價電力，大大節(jié)省了空調(diào)的運行費用；3）減少制冷主機(jī)容量，可降低機(jī)組及變配電系統(tǒng)的原始投資費用；4）可作應(yīng)急冷冷源。對要求較高的空調(diào)用戶，采用蓄冷空調(diào)相當(dāng)于配置了一個備用冷源，一旦臨時停電，自備電源投入運行，啟動蓄冷裝置，即可滿足部分或全部空調(diào)負(fù)荷需要。

4 熱泵技術(shù)

熱泵技術(shù)包括土壤源熱泵技術(shù)和水源熱泵技術(shù)。熱泵技術(shù)是一種高效節(jié)能、環(huán)保無污染、性能可靠的綠色環(huán)保冷暖空調(diào)；可以冬季制熱、夏季制冷以及供生活熱水；熱泵系統(tǒng)設(shè)計簡單，運行可靠，自控精度高，節(jié)能效果顯著。熱泵技術(shù)發(fā)展很快，在國外廣泛應(yīng)用，在我國也有許多設(shè)計和運行良好的實例。有研究對北京、寧波及廣州的三座美國土一氣型地源熱泵示范工程情況進(jìn)行了各個方面的論述，并指出：熱泵技術(shù)的投資費用比傳統(tǒng)的中央空調(diào)的投資費用略低，但是運行費用遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的中央空調(diào)。建設(shè)熱泵技術(shù)工程需要在經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析的層面上，就初投資、采暖制冷效果、技術(shù)穩(wěn)定性、運行費用、節(jié)能效果以及環(huán)保等方面進(jìn)行詳細(xì)的、科學(xué)的論證，進(jìn)而提出合理的方案進(jìn)行建設(shè)。

5 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，熱聲機(jī)具有無可比擬的優(yōu)勢：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)，因此不會導(dǎo)致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)是非常簡單和可靠，無需貴重材料，成本上具有很大的優(yōu)勢；它們無需振蕩的活塞和油密封或潤滑，無運動部件的特點使得其壽命大大延長。熱聲制冷技術(shù)幾乎克服了傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)的缺點，可成為下一代制冷新技術(shù)的發(fā)展方向。

6 極性活化分子技術(shù)

AR極化冷凍油添加劑是利用“極性活化分子”技術(shù)，通過與制冷劑和冷凍油配合使用，來改善空調(diào)及制冷系統(tǒng)效率的極化冷凍油添加劑，節(jié)電效果可達(dá)1O%-25%。制冷系統(tǒng)內(nèi)傳導(dǎo)熱能的內(nèi)部組件，如壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器等，經(jīng)過一段時間運轉(zhuǎn)后，由于制冷劑，冷凍油或其化學(xué)混合物沉積于內(nèi)部組件的流路上，妨礙了正常的熱傳導(dǎo)效應(yīng)，致使系統(tǒng)必須運轉(zhuǎn)更長時間，才能達(dá)到預(yù)期的制冷效果。AR極化冷凍油添加劑的獨特節(jié)能機(jī)理在于其有極分子，這種攜帶負(fù)電荷的分子對金屬表面有極強(qiáng)的親和力，能在制冷系統(tǒng)的壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器的金屬內(nèi)表面形成一層僅有單分子的薄膜層，增加熱傳導(dǎo)效應(yīng)，同時能清除附著在其表面的沉積物和冷凍油膜，改善制冷能效比。AR極化冷凍油添加劑能夠在壓縮機(jī)各摩擦副表面形成網(wǎng)狀內(nèi)層、表面極為柔韌、光滑且硬度僅次于鉆石，使金屬表面摩擦系數(shù)接近零，從而達(dá)到提高功效，節(jié)約電耗和延長機(jī)器壽命的目的。

7 人工智能技術(shù)

人工智能的研究，發(fā)展和應(yīng)用是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的一個重要特征。目前人工智能主要應(yīng)用于：智能控制、故障檢測和診斷，負(fù)荷預(yù)測等方面。人工智能技術(shù)在發(fā)展階段，雖然在不少方面可以克服傳統(tǒng)仿真的不足之處，但也有相當(dāng)部分的功能在短期內(nèi)還沒法達(dá)到傳統(tǒng)仿真現(xiàn)有效果。將傳統(tǒng)仿真與人工智能相結(jié)合的智能化仿真，是制冷空調(diào)裝置仿真技術(shù)發(fā)展的方向，它可以取長補短，充分發(fā)揮兩者各自長處，而且傳統(tǒng)仿真領(lǐng)域與人工智能應(yīng)用的研究成果，又為兩者的結(jié)全提供基礎(chǔ)。所以說仿真技術(shù)、人工智能技術(shù)為制冷空調(diào)的準(zhǔn)確控制提供了理論依據(jù)。采用計算機(jī)實現(xiàn)制冷系統(tǒng)控制后，控制器在保證系統(tǒng)冷量輸出，并安全、可靠運行的前提下，更明確的任務(wù)就是使系統(tǒng)在更加經(jīng)濟(jì)的狀態(tài)下運行。因此，在系統(tǒng)的控制中，加入一系列的自適應(yīng)控制與智能控制方法，與常規(guī)控制系統(tǒng)相比，系統(tǒng)具有更高的能效比。

總之，節(jié)能不僅關(guān)系到人類未來的生存，也關(guān)系到中國制冷空調(diào)業(yè)面向二十一世紀(jì)的進(jìn)步與發(fā)展。我們應(yīng)當(dāng)積極開發(fā)新能源，積極推動太陽能、地?zé)崮堋⒃幽艿刃履茉丛谥评淇照{(diào)中的應(yīng)用，為構(gòu)建和諧社會，實現(xiàn)全行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

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