可再生能源在空調制冷中的應用

唐國永

摘 要：近年來，由于城市化的快速發(fā)展，高層建筑的數量增多大量的侵占城市綠地，人口從周圍的郊區(qū)農村涌向市中心二者共同作用導致城市熱島效應的出現。人們對物質生活水平的需求上升，夏天空調制冷的功能的利用率也隨之升高。目前大部分的空調制冷系統(tǒng)采用的是壓縮式制冷技術使得能源緊缺與環(huán)境污染成為當今發(fā)展的主要障礙。

關鍵詞：可再生能源；空調制冷；應用

城市化導致的建筑物封閉性以及人們對于物質生活的向往，大規(guī)模使用壓縮式空調制冷系統(tǒng)造成了日益嚴峻的能源短缺與環(huán)境污染形勢。人類的生存環(huán)境受到全球變暖，臭氧層擴張和異常氣候頻發(fā)的威脅。因此為從根本上解決這一問題就要用清潔能源取代壓縮制冷系統(tǒng)。

一、減少氯氟利昂使用量，采用地道風供冷

人類生存環(huán)境失衡主要體現在臭氧層擴張趨勢日益明顯，全球變暖加劇，海平面上升極端異常天氣頻發(fā)等方面。這類現象都是由于人類大量使用化石燃料排放二氧化碳等氣體所導致的，同時片面追求經濟發(fā)展的高速度而開采各種非可再生資源也使得能源出現短缺問題。因此為實現資源節(jié)約與環(huán)境保護，應減少化石燃料和可能造成污染的化工燃料的使用量，采用清潔能源代替。

例如針對空調制冷系統(tǒng)大量使用非可再生的氯氟利昂而帶來的酸雨環(huán)境破壞等問題，研究人員應用清潔新能源來予以代替。傳統(tǒng)的空調制冷主要是通過各種化學試劑反應產生氯氟利昂來實現冷氣的輸送。研究人員為改進其不足，應轉變冷氣的輸送模式，采用地道風供冷的方式。地道風系統(tǒng)是利用地下空氣冷凝再輸送到地上實現降溫的一項技術，空氣在地下進行交換自然冷卻。研究人員在地上建筑物內安裝自動感溫裝置設定一定的溫度上限，當室內溫度到達上限后。感溫系統(tǒng)向建筑物中自帶的電子控制系統(tǒng)傳遞信息，控制系統(tǒng)將打開地下與地上之間的氣體交流通道。地下的冷空氣受到控制系統(tǒng)操縱的泵機的強力推送，冷空氣上涌熱氣被迫擠壓進入到地下冷凝室自然冷卻。以此類推由電子控制系統(tǒng)推動氣體的循環(huán)流動。地道風降溫充分利用了建筑物內現有的中央空調通道和地道，節(jié)省了初期建設的費用以及后期的化工燃料的投入，結構系統(tǒng)簡單，無需其他大型的耗能設備，沒有環(huán)境污染問題。

二、緩解能源短缺，利用地源熱泵系統(tǒng)

在各種設施設備日益完善的今天，人居生活水平得到了極大的保障。化工燃料和化石燃料的需求量也隨之增大，在帶來能源短缺問題的同時也對環(huán)境造成了不可逆轉的影響，全球變暖海平面上升，極端異常天氣頻發(fā)，能源開采過度等現象頻發(fā)給人們的生存空間構成威脅。所以為緩解上述問題，研究人員應從采用清潔能源與可再生新能源方面入手實現人與自然的和諧共生。

例如針對現存的能源短缺和環(huán)境污染問題，研究人員應采用清潔并且儲量豐富的地熱能來代替含有氯氟利昂的化學燃料。地熱源泵主要以地下淺層保存的地熱能作為冷熱源進行能量的交換。地熱源泵通過輸送部分以電能為主的高位能源，將高溫熱源轉移到低溫熱源。在夏季室外溫度高于室內溫度時，地表成為排熱磁場把室內的熱量通過土壤和地下水遷移至地下冷源冷卻。在地源熱泵系統(tǒng)中冬季被取出的熱量在夏季得到補償，使得能量守恒不斷的可再生。建筑物內的電子靈敏感溫系統(tǒng)輔助地源熱泵系統(tǒng)進行熱能的交互，體現在到達預設溫度后自動開啟冷氣流動與電子刺激地熱能活躍。室內的電子控制系統(tǒng)是信息的中轉站，感溫裝置把溫度信息反饋給中心，中心直接給地下熱源分布發(fā)布指令并進行激活及時功能。

三、大量使用清潔能源，實現太陽能供能模式

大量使用壓縮制冷系統(tǒng)滿足人們對人居生活環(huán)境舒適度要求的提高的同時也帶來了日益嚴峻的能源短缺危機與環(huán)境污染問題。目前解決這一問題的主要途徑有兩種：一是在提高化石燃料的同時積極尋找替代氯氟利昂的清潔制冷劑；二是根據需要使用清潔可再生的新能源。為從根本上使壓縮制冷帶來的一系列問題得以改善，研究人員應研發(fā)一種可以合理科學綜合利用可再生清潔能源的途徑將其應用于空調制冷，有效保護和改善人居生活環(huán)境，相應國家資源節(jié)約和環(huán)境保護的號召。

例如針對現有壓縮制冷系統(tǒng)帶來的能源短缺與環(huán)境污染問題，研究人員應開發(fā)一種囊括太陽能，地熱源泵等清潔可再生能源為一體的制冷途徑。首先，通過太陽能板吸收太陽輻射帶來的熱能驅動制冷系統(tǒng)在不使用氯氟利昂的情況下進行制冷。接下來，再講太陽能轉換為電能如太陽能光電制冷系統(tǒng)。白天沸石吸附劑被集熱器加熱產生大量的水蒸氣之后進入到冷凝器中冷卻保存到儲存箱內，到夜間沸石吸附水蒸氣，吸收周圍的熱量達到降溫的效果。當太陽能不足時，由太陽能轉化的電能將進行補足，把太陽能吸附制冷廣泛應用到空調蓄冷中。

總結

針對目前人居生活環(huán)境所面臨的能源短缺與環(huán)境破壞嚴重的問題，應該從減少煤炭等非可再生能源的使用量與開發(fā)利用清潔可再生新能源兩個方面入手，貫徹開源節(jié)流的發(fā)展理念實現發(fā)展與保護的同時并舉。所以在空調制冷系統(tǒng)中，設計人員可以選擇利用地道通風供冷系統(tǒng)，地源熱泵系統(tǒng)和太陽能供能來達到供冷與環(huán)保的目的。

參考文獻

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