從學科交叉看空氣調節新技術

陳菲菲馬紅月

（1石家莊鐵路職業技術學院，河北 石家莊 050041 2河北軌道運輸職業技術學院 河北石家莊 050051）

從學科交叉看空氣調節新技術

陳菲菲1馬紅月2

（1石家莊鐵路職業技術學院，河北 石家莊 050041 2河北軌道運輸職業技術學院 河北石家莊 050051）

以變頻技術、蓄能技術和太陽能熱泵技術為例來介紹空氣調節與其他學科結合的應用，分析學科交叉在科學技術發展中的重要性，得出各學科之間的相互滲透已成為新技術發展的特點這一結論。

空氣調節；學科交叉；新技術

1 前 言

隨著科學技術向縱深方向發展，學科之間表現出既高度分化又高度綜合的大趨勢，學科的交叉融合成為科技發展的時代特征和創新源泉。學科的交叉、融合成為當代科學技術發展的關鍵點。

空氣調節技術作為一門涉及空氣品質、節能、全球環境保護與自動控制領域的學科，與其他學科相結合形成新技術是其發展的必然趨勢。下面主要以變頻技術、蓄能技術和太陽能熱泵技術為例來介紹空氣調節與其他學科結合的應用。

2 與自動控制相結合的空調變頻技術

早期的傳統空調對溫度的控制，是通過溫度傳感器感知室內溫度變化，依靠其不斷地開、停壓縮機調整室內溫度[1]。因此，傳統空調器存在著溫度控制方式機械、能源浪費大、舒適性差等問題。近年來，隨著制冷技術、電機控制技術、電力電子技術和智能控制技術的發展，人們采用模糊邏輯控制與變頻技術相結合的辦法，應用于空調控制系統，使得一種高效節能、高舒適度的空調——常規模糊變頻空調應運而生[2]。這種空調可以通過改變壓縮機的轉速來連續的調節壓縮機的負荷，以適應動態變化的空調房間負荷需要。與傳統控制方法相比，模糊控制具有制冷（制熱）迅速、控溫精確、適應范圍寬、節能等優點。

3 與相變傳熱相結合的空調蓄能技術

冰蓄冷技術，是在非空調使用時間或利用電力負荷低谷時的電力運轉制冷機，將冷能以濕熱或潛熱的方式儲存起來，在用電高峰期把儲存的冷量釋放出來，以滿足建筑物空調需冷量的全部或者其中一部分，從而達到轉移高峰電力負荷、提高電廠一次能源利用效率、降低窄調運行費用和提高空調品質的目的[3]。

冰蓄冷是常用的相變蓄冷方式，利用水/冰的相變來儲存和釋放冷量，其蓄冷密度可達水蓄冷的數倍，同時蓄冷槽體積小，供冷溫度低且供冷穩定[4]。下面主要介紹冰盤管式蓄冷和冰球式蓄冷。

3.1 冰盤管式蓄冷

直接蒸發式冰蓄冷系統，其制冷系統的蒸發器直接放在蓄冷槽內，冰結在蒸發器盤管的外表面。夜間制冰時，蓄冷槽中的水處于相對靜止狀態，-5℃以下的制冷劑在盤管內流動，首先盤管外表面水開始結冰，附著在盤管外表面。隨著時間的推移，冰層愈來愈厚。由于冰的熱阻較大，所以冰層厚度應控制在 36mm以內為宜，否則冷凍機的蒸發溫度要更低，壓縮機所需功率加大，耗電率增大，并且制冷時間長，用電量增多。

3.2 冰球式蓄冷

冰球式蓄冷裝置和盤管式蓄冷裝置的主要不同點在于，后者的防凍液乙二醇水溶液在盤管內流動，盤管外面的水在盤管外表面上結冰；而冰球蓄冷裝置內，乙二醇水溶液是在球與球之間流動，球內的水結冰。一般蓄冰球外殼用高密度聚合烯烴材料制成，內部裝填水和冰成核劑作為蓄冷介質，形狀及大小視不同的廠家而異。為防止冰形成后體積增大對殼體的破壞，通常在殼體內預留水凍成冰時所需的空間；或者球表面做成多處凹渦，當結冰體積膨脹時凹處向外凸成平滑的圓球型。防凍液通過冰球殼體傳熱，使球內的水溫度下降，接著在殼體內壁結冰；冰層逐漸加厚，由于冰的傳熱性能較差，隨著冰層厚度的增加，處于內側的水結冰速度愈來愈慢。在融冰過程中，由于冰的密度比水小，所以，冰浮在水的上部。120℃的乙二醇水溶液首先通過冰球殼體向冰傳熱，在殼體內側的冰先融化成水，冰塊逐漸變小，水逐漸增加。此時，由于水下部受熱，上部是冰塊受冷，這時水的對流傳熱效果較好，而冰塊上部主要以傳導為主。因此，冰球在蓄冷裝置內，只要防凍液流場分布均勻，釋冷效果還是較好的。

4 與太陽能相結合的制冷空調技術

太陽能以其取之不盡、用之不竭、清潔安全、無需開采和運輸等優點，成為近年來研究的熱點之一[5]。在空調行業，太陽能既可用來供熱，也可用來制冷。供暖方面，太陽能主要與地板采暖和吊頂輻射結合，通過制取熱水實現供暖；制冷方面，一般將太陽能光熱轉換，以熱驅動制冷，或可進行光電轉換，以電制冷，但后者的效率太低。

近年來發展的太陽能制冷新技術如太陽能熱泵。例如直膨式太陽能熱泵，將太陽能集熱器直接作為空調系統的蒸發器，這會提高系統的蒸發溫度，使系統的性能得到提高。另外，可將直膨式太陽能熱泵與熱水、采暖和蓄能系統結合起來實現復合能量系統，可大幅度的提高熱泵系統的全年利用效率，改善機組的多項性能，實現多項節能。

5 結論

各學科之間內在的連續性，學科是科學界因為研究的重點和研究方便而逐漸劃分和成立的。各個學科之間本身就有一定的內在聯系性。找到相互之間有連續性的學科，應該促進其相互交流，力求使科學能夠和諧平穩發展。

各學科之間的相互滲透已成為現代科學發展的一個特點。各門學科的邊緣區域，本來就是研究不充分的地方，而各門學科之間的交叉點，則往往是空白。但科學的“無人區”并不是禁區，而是待開墾的科學處女地。科學的發展說明，兩學科或多學科之間的交叉點、接觸點，往往是新的突破口。原來認為彼此沒有什么關系的兩個學科，居然有相通之處，開辟出新的領域，這是現代科學創新常見的情況。在現代科學學科分工越來越細的情況下，如果只注重本專業而忽視其他領域，就不能符合現代科學高度綜合的要求，也難以創新。

由學科知識模型可以看出，學科之間沒有真正的界限，而是相互交叉、動態發展的。因此，應該注重培養自己的學科交叉意識，開闊知識面，為將來掌握新學科、新專業的知識和科研打下良好的基礎。這樣，在未來的成長和科研過程中，就不會僅僅局限于自己專業的小圈子，從而閉門造車，避免重復別人早已做過的工作。

[1]區正源.實用中央空調設計指南[M].中國建筑工業出版社,2007.

[2]高明.淺談變頻空調[J].電子世界,2004(06).

[3]吳喜平.蓄冷技術和蓄熱電鍋爐在空調中的應用[M].同濟大學出版社,2000.

[4]劉冬華,符永正,石三平,朱傳斌.冰蓄冷空調系統的評價方法及其應用[J].暖通空調,2009(03).

[5]李曉云.淺談空調節能新技術[J].中國勘察設計,2010(09).

Introduction to The Discipline Overlapping New Technology of Air Conditioning

ChenFeifei1)，MaHongYue2)
(Shijiazhuang Istitute of Railway Technology；Hebei Vocational College of Rail Transportation)

Based on the frequency conversion technology,energy storage technology and solar energy heat pump technology,the application of combination of air conditioning with other subjects is introduced,the importance of the development of science and technology of interdisciplinarity is analyzed.Mutual penetration between various disciplines has become the characteristics of the new technology development.

Air conditioning;Discipline overlapping;New technology

G322

B

1007-6344（2017）02-0295-01