供热制冷技术

供热制冷技术（精选七篇）

供热制冷技术 篇1

太阳能具有普遍、量大、无污染等常规能源无法比拟的特点,开发利用太阳能已成为世界性的趋势。由于太阳能的分散性、不稳定性及利用效率低、成本高等缺陷,目前对太阳能的收集和利用一般多集中在太阳能热水器方面,即以水作为工质或者媒介来储存太阳能并提供生活或者工业用热水。若利用联合制冷供热供暖设备将大大提高能源综合利用率,因此随着集热蓄热技术的发展,开发利用联合制冷供热供暖设备将成为太阳能利用方向。

为解决单一系统效率低的问题,设计出了以太阳能热力驱动的吸收式制冷、供暖、供热水联供运行系统。该装置通过采用全玻璃真空太阳能集热管[1]和固液联合蓄热装置[2]对低品位的太阳能进行集热、蓄热处理,将太阳辐射能不断地收集,最终转换为较高品位的热能并存储,有效地解决太阳能的分散性和不稳定性问题,使吸收式制冷及房屋供暖成为可能。另外,针对效率低和成本高问题,该装置对同一套设备进行3个主体功能的应用,实现了该套设备装置的全年综合化利用,进而提高了设备利用率和综合效益,对降低成本、扩大使用规模起到积极作用。

1 系统设计方案

1.1 系统总图(见图1)

系统由3部分构成。

1)太阳能集热-蓄热部分:

为系统储能、供能;

2)储存的热能完成三个功能用途:

热力驱动吸收式制冷、供暖、供热水;

3)自动化控制及电路系统部分。

1-太阳能集热器;2-固液联合蓄热器;3-换热器及其管路;4-单向阀;5-阀门;6-三通阀门;7-控制电路;8-油性液体;9-砾石堆 注:蓄热装置2及其他需要加装保温装置的管道等的保温设备未在图中标注,箭头方向为工质流向。

1.2 主要功能

图1所示系统三大主要循环回路及功能如下:

回路1——以夏季运行为主,集热蓄热装置供给溴化锂吸收式制冷装置热能,实现制冷循环的热力驱动;

回路2——以冬季运行为主,集热蓄热装置供给房屋取暖所需热量;

回路3——全年运行,集热蓄热装置供给水箱中冷水升温所需热量。

1.3 工作过程

针对因气候等客观原因而导致的集热和蓄热能量不足问题,该装置增设辅助热源。当能量不能满足回路中溴化锂吸收式制冷、供暖及供热水所需热量时,启动辅助热源,此时关闭图1中的阀门5。

在以夏天为主的高温天气时,系统设备主要完成回路1溴化锂吸收式制冷和回路3供热水,此时图1中三通阀门6开启1回路并关闭2回路。在以冬季为主的低温天气时,系统设备主要完成回路2对房间的供暖和回路3供热水,此时图1中三通阀门6开启2回路并关闭1回路。通过控制回路3中循环泵(图1中未显示,具体将在下述中出现)的开闭,实现蓄热器中的热能经过换热器对水箱中冷水的加热。

对图1蓄热装置2中的液体蓄热器来说,当其中液体经太阳能热管加热转化为气体的压力超过设定的允许值时,单向阀门4打开,气体进入调压容器,进而将液体蓄热容器压力降低,当进入调压容器中的气体放热液化后再经管道流入蓄热容器。

自动控制装置部分将对整个系统实现实时、适时自动化控制,如控制系统图1中的部分阀门的开闭,控制系统各个循环中泵或风机的开闭和功率大小调整。

2 系统三大循环工作原理

2.1 热驱动溴化锂吸收式制冷循环(见图2)

图2中的吸收式制冷装置为无泵型溴化锂制冷机[3]。整套制冷装置除输送冷却水或者冷媒水及其控制部件外,不再有其他部件消耗电能。通过换热装置将蒸发器中的冷量送到储冷装置或者直接送入房间,此过程噪声较小,运行过程更具舒适感。溴化锂吸收式制冷机的发生器中所需热能来源于在蓄热装置中通过热交换所得热空气所承载的热能。如图2所示,热空气通过风机沿管路进行输送。

1-太阳能集热器;2-固液联合蓄热器;3-换热器及其管路;4-单向阀;5-阀门;6-油性液体;7-砾石堆;8-风机

该装置在溴化锂吸收式制冷中的运行原理和运行过程如下所述。

传统电力驱动制冷设备,以氟氯烃化合物作为工质,对环境臭氧层造成破坏及造成温室效应[4]。吸收式制冷以溴化锂水溶液为工质,无臭、无毒,有利于达到环保要求,噪声低,安装方便,维护简单,该制冷方式可以利用较低温度的低品位能源,如蓄积太阳能而得到的低品位热能。该装置符合国家的环保政策要求。

在夏季,全玻璃真空太阳能集热管接收太阳电磁辐射能,将沸点高于100℃的油性液体加热成蒸气状态,蒸气通过管道回到蓄热器中,将热量传递给外部的砾石堆。砾石堆具有成本低廉、易于取得等优点,且比热容较小,相对于水来说,易于获得较高的温度。当固液联合蓄热装置中的砾石堆储存一定的能量且达到合适的温度,开启风机,同时阀门5打开,利用空气在砾石床中加热并达到一定的温度时,再将热量输送到溴化锂吸收式制冷装置的发生器完成换热,供给制冷装置所需要的驱动热能。最后利用冷媒水将取得的冷量送入房间,以满足生活需要。

此装置系统适用于单户家庭,尤其是广大农村地区。在夏天,集热蓄热装置可以利用整个上午和下午蓄存的热能,分别满足单户家庭中午和晚上较短时间制冷负荷所需要的驱动热负荷。同样,当太阳能集热蓄热装置所得到的热量不能满足运行负荷要求时,可以开启辅助热源。常用的辅助能源加热形式有:内置式电加热器、电锅炉、燃气锅炉、燃油锅炉、燃煤炉等。

该装置可以实现自动化控制,在蓄热装置中的砾石堆处安装有温度传感器,当达到一定温度时,风机启动,溴化锂吸收式制冷机开始工作,若无需利用冷量,可以加装一个蓄冷装置[5],将冷媒水的冷量存于蓄冷装置中。当房间需要冷量时,开启房间输冷设备,将冷量由蓄冷装置引入房间;当房间温度降低到设定值时,输冷设备关闭,实现自动化控制,有利于节约能源,提高能源的利用率。

2.2 房间供暖的热循环(见图3)

1-太阳能集热器;2-固液联合蓄热器;3-风机4-单向阀;5-阀门;6-油性液体;7-砾石堆

供暖工作过程中集热蓄热原理与上述一致。冬季,在房间中安装温度传感器,当温度低于设定值时,温度传感器将信号传递给控制器,控制器控制风机的开启,使得空气经过蓄热器中的砾石堆加热后将高温气体送入房间,当温度达到或超过设定值时,控制器使得风机停机,从而实现房屋供暖的自动化控制。当蓄热能量不能满足房间负荷时,开启辅助热源。房间中的热空气进口处位于房屋上端,冷空气出口位于房屋下端。

2.3 供热水循环(见图4)

供热水工作过程中集热蓄热原理与上述一致。与制冷和供暖不同的是,在该加热循环回路中,没有将空气作为传热工质,而是通过换热管将蓄热器中的热量传递给水箱。液体工质在管道中通过泵循环流动,在水箱中同样安装温度传感器,当温度低于设定值时,控制部分将泵打开,液体工质在管内开始循环流动,进而完成传热过程,当温度达到或者超过设定值,控制部分使泵停机。此装置根据实际需要,可以一年四季提供热水。

1-太阳能集热器;2-固液联合蓄热器;3-换热器及其管路4-单向阀;5-泵;6-油性液体;7-砾石堆

2.4 部分控制电路(见图5)

感温元件安放在房间、水箱等位置。调节对象为各个功能循环回路中的泵、风机、开关等设备。控制电路可以实现系统的自动化集中化控制,提高设备的运行可靠性和调节灵活性,使系统安全、高效、经济运行。

以上三种循环所用到的控制电路部分可以集中在同一个控制面板上。

3 系统的计算

3.1 设备参数计算

在吸收式制冷循环过程中,根据房间所需冷量负荷的大小q1及其溴化锂制冷装置的性能系数COP可以得到制冷所需热负荷Q2=q1/COP[6]。由热负荷Q2,再根据太阳能集热管的单位面积集热量a、集热效率b、蓄热装置的蓄热效率c,并除去系统的各种热损失d,进而计算出蓄热装置中蓄热物质的质量M或体积V,同时可以算出所需要的太阳能集热管的面积S。

在房间供暖循环、供热水循环过程中,可以采用上述相同的方法,计算出太阳能集热管的面积S和蓄热物质的质量M或体积V。通过比较各个独立的计算数值,并根据实际需要确定系统最终的太阳能集热管的面积S和蓄热物质的质量M或体积V。

3.2 设备经济性计算

在进行经济性分析的过程中,可以利用以上数据计算出太阳能集热管的价格、蓄热装置的价格、溴化锂制冷机的价格,及其各种管道等的价格,进而求出系统总的造价。

3.3 最优化设计

若该系统装置能够得到推广和规模应用,可以采用先进的系统优化设计软件PROE对该系统进行最优化设计,以期实现系统效能最高、造价最低。

4 应用范围

该系统装置适用于单户型家庭,要求其房屋顶部具有较为宽阔的面积。根据不同地区接受太阳能辐射量的大小,具体使用应因地制宜:对中原地区,其气候表现为冬冷夏热,四季分明,利用该套系统装置可以实现上述的三个循环,即夏季用吸收式制冷循环、冬季房间供暖、全年供给热水;对于东北地区,夏季温度不高,则上述系统装置只需考虑冬季供暖和供热水问题;对于华南地区,冬季温度较高,则上述系统装置只需考虑夏季供冷和供热水问题。

不同使用环境下,应该对系统装置及其相关部件进行针对性的设计,以提高系统设备的适应性。同时,可以将该装置与建筑进行一体化设计,实现装置和建筑的完美结合。为延长系统设备的使用寿命,要对系统的电路部分作优化设计,加装防雷设施,定期对设备进行维护。

5 结语

农村地区对生活质量的要求日益提高。与此同时,传统能源价格日益攀升以及社会环保意识的增强,两者矛盾逐渐凸显。该系统对解决上述矛盾具有重要的现实意义。对太阳能这种清洁、免费、可再生的能源进行收集和综合利用,可以部份替代传统能源,降低对环境的污染。

随着相关技术的进步,这种供冷、供暖、供热水联合技术有望在新农村建设中规模化应用。随着国家相继出台节能减排方面的政策,这项技术会搭上政策的“快车”,为降低能源消耗、保护环境、促进经济又好又快发展。

参考文献

[1]吴振一,窦建清.全玻璃真空太阳集热管热水器及热水系统[M].北京:清华大学出版社,2008.

[2]崔海亭,杨锋.蓄热技术及其应用[M].北京:化学工业出版社,2004.

[3]李跃智,吴裕远,孙韶华,等.无泵溴化锂热水型吸收式制冷系统设计[A].第六届全国低温与制冷工程大会会议论文集,2003.

[4]王志远.制冷原理与应用[M].北京:机械工业出版社,2009.

[5]陈胜立,童明伟.空调共晶盐高温相变蓄冷技术的分析[J].制冷空调与电力机械,2007,(28):27-29.

制冷技术考点总结 篇2

1.几个概念

（1）制冷：利用人工的方法，把某物体和对象进行冷却，使其温度降低到低于周围环境的温度，并使之维持在这一低温的过程。实质：将热量从被冷却对象中转移到环境中制冷的温度范围:(环境温度——绝对零度)• 制冷： t＞120K • 低温： t＜120K（2）、制冷机： 实现制冷所需的机器和设备。

机器：压缩机、泵、风机

设备：蒸发器、冷凝器 特点：必须消耗能量——电能、机械能等（3）、制冷装置：将制冷机同消耗冷量的设备结合一起的装置。（4）、制冷剂 ：制冷机中把热量从被冷却介质传给环境介质的内部循环流动的工作介质。（5）、制冷循环： 在制冷机中，制冷剂周而复始吸热、放热的流动循环。2.热力学基础知识

一.热力学两大基本定律

1、热力学第一定律（数量问题）

（能量转换和守恒定律）

热能与其它形式的能量进行转换时，能的总量保持恒定。Q1+W= Q2

2、热力学第二定律（质量问题）

热不能自发地、不付代价地从低温物体传到高温物体。

二.热力系统：将研究的对象从周围物体中分割出来，这种人为分离出来，作为热力分析的对象，就称作热力系统。

绝热系统：热力系统与外界无热量的交换。

孤立系统：热力系统与外界既无能量交换，又无物质交换。闭口系统 开口系统

6个基本状态参数（这个PPT上那一页被覆盖了，需要另行总结）

四、热力过程：系统连续不断地从一个状态变化到另一个状态，这期间所经历的过程。可逆过程

系统与外界传递能量的方式: 作功，传热。

功：通过工质的容积变化（膨胀或压缩）来实现的。

热量：系统与外界之间仅仅由于温度的不同而传递的能量。1.卡诺循环——理想可逆热机循环

1-2定温吸热过程，q1 = T1(s2-s1)

2-3绝热膨胀过程，对外作功 3-4定温放热过程，q2 = T2(s2-s1)

4-1绝热压缩过程，对内作功

2.逆向卡诺循环

3.制冷系数：在制冷循环中，制冷剂从被冷却物体中所制取的冷量q0与所消耗的机械功w之比值称为制

冷系数，在给定的温度条件下，制冷系数越大，则循环的经济性越高。

在可逆循环中，制冷系数

在不可逆循环中，制冷系数5.标准单级蒸气压缩式制冷循环

4.蒸气压缩式制冷循环和热泵循环区别主要有两点：（1）.两者的目的不同。

（2）.两者的工作温区往往有所不同。6.标准单级蒸气压缩式制冷机两大特点 特点1 ：干压缩行程代替湿压缩行程。

即，制冷剂的吸热，过程延长到干饱和蒸气线，使压缩过程处于干压缩条件下。特点2： 膨胀过程采用一可逆的节流过程。• 用节流阀代替了膨胀机。（简化装备）将绝热的膨胀过程，替换为不可逆的绝热节流过程。7.why“湿压行程” 在生产中不受欢迎？ a.采用湿压缩行程时，湿蒸气进入气缸，热的气缸壁与冷的湿蒸气进行强烈的热交换。使压缩机的工作效率大大降低。

b.– 采用湿压行程时，大量液态制冷剂进入压缩机气缸，可能引起“液击” 现象，而使压缩机发生事故。

故实际蒸气制冷机都要求压缩机在干压缩行程下运转。8.蒸气压缩式制冷循环 温——熵图

蒸气压缩式制冷循环 压——焓图

第二章

制冷设备与系统

1.四大部件

(1).制冷压缩机：用机械的方法使气体压力升高的一种机器。作用：关键核心设备

压缩和输送制冷剂的作用 空气压缩机：为了获得压缩空气。制冷压缩机：为了制取冷量。(2)节流阀

作用：将冷凝器出来的高温高压制冷剂液体，节流降温降压至蒸发压力和蒸发温度，同时根据负荷的变化，调节进入蒸发器制冷剂的流量。（3）冷凝器（4）蒸发器 2.制冷压缩机根据工作原理分类：

a.容积型压缩机：• 通过汽缸容积的变化来实现气体压缩的目的。

b.速度型压缩机：• 则由旋转部件连续将角动量转换给蒸气，再将该动量转为压力，提高蒸气压力，达到压缩气体的目的。

补充：从压缩机结构分: 开启式、半封闭式、全封闭式

按制冷剂分：氨压缩机、氟利昂压缩机 按汽缸数目分：单缸、双缸、多缸 3.制冷压缩机的热力性能分析 1、制冷量

式中： qv ——单位容积制冷量，kJ／ m3； Vh——压缩机的理论输气量，m3／ h； λ——压缩机的输气系数。

2、耗用功率

理论耗功率：Pa  G(h2  h1)指示功率：Pi 指示效率：Pa P

4.描述活塞式制冷压缩机理想/实际工作过程 5.节流阀的分类：

① 手动膨胀阀② 浮球调节阀③ 热力膨胀阀④ 毛细管⑤ 热电膨胀阀 6.毛细管的优缺点

优点：毛细管具有结构简单、无运动部件、价格便宜，使用时不需安装贮液器、充液量少，停机后冷凝器与蒸发器的压力可以快速自动达到平衡、减轻压缩机启动负载等优点 缺点：其调节性能差，供液量不能随工况变动而调节。

7.冷凝器的作用：是将压缩机排出的高温、高压制冷剂过热蒸气冷却及冷凝成液体。制冷剂在冷凝器中放出的热量由冷却介质（水或空气）带走。

蒸发器的作用：

是利用液态制冷剂在低压下沸腾，转变为蒸气并吸收被冷却物体或介质的热量，达到制冷目的。因此蒸发器是制冷系统中制取冷量和输出冷量的设备。8.冷凝器的分类：水冷式冷凝器、空气冷却式冷凝器、水和空气联合冷却式冷凝器

第三章 食品制冷装置

1.引起食品腐败变质的主要原因：

微生物和酶的作用、呼吸作用、化学作用 2.简述动、植物食品的冷藏原理 防止食品的腐败，对动物性食品来说，主要是降低温度，防止微生物的活动和生物化学变化；对植物性食品来说，主要是保持恰当的温度（因品种不同而异），控制好蔬菜水果的呼吸作用。

3.食品的冷却（10ºC以下，其下限为4～-2ºC）

冷却是指将食品的温度降低到某一指定的温度，但不低于食品汁液的冻结点。（冷却的动物性食品只能作短期贮藏）

食品的冻结（国际上推荐为-18ºC以下）

冻结是指将食品的温度降低到食品汁液的冻结点以下，使食品中的水分大部分冻结成冰。（可进行食品的长期贮藏）

差异：冷却是将食品的品温降低到接近食品的冰点，但不发生冻结

4.食品的冷却方法有真空冷却、差压式冷却、通风冷却、冷水冷却、碎冰冷却等 5.冻结的基本方式

• 鼓风式冻结• 接触式冻结• 液化气体喷淋冻结• 沉浸式冻结 6.真空冷却原理及装置简图 原理：真空冷却是利用真空降低水的沸点，促进食品中水分蒸发，所需的潜热来自于食品本身，使食品温度降低而冷却。

供热制冷技术 篇3

成果评价委员会由中国建筑学会暖通空调分会理事长/中国建筑科学研究院建筑环境与节能研究院院长徐伟研究员、中国建筑节能协会秘书长/北京建筑大学李德英教授、华南理工大学孟庆林教授、哈尔滨工业大学马最良教授、同济大学谭洪卫教授、南京建筑设计研究院总工程师张建忠教授级高工、广东省建筑设计研究院副总工程师王顺林高工共七位专家组成,由徐伟理事长担任委员会主任,李德英教授和孟庆林教授担任委员会副主任。

广西住房和城乡建设厅总工杨栋、科技处处长陈勇前、广西大学副校长马少健、科技处处长廖小平、成果科科长韦汉西出席会议。

成果评价会由项目负责人胡映宁教授做项目工作和技术总结汇报,参加评价会的项目团队代表有广西大学林俊教授、广东工业大学副校长王成勇教授、广东欧科空调制冷有限公司陈千驹高工等。

成果评价委员会通过听取项目完成单位所做的研究技术总结、测试报告,审阅了相关材料,考察了项目实施工程现场,经质询并讨论,对该项目成果评价如下:

制冷技术的应用与发展 篇4

1制冷空调新技术的发展应用

1.1 冰蓄冷技术的发展应用

发展冰蓄冷技术的重要性和必要性:现代空调设备已成为人们生产与生活的迫切需要。空调用电量已占建筑物总耗电量的60%～70%。当前由于能源紧缺, 电力紧张, 空调事业的发展受到极大的影响。众所周知, 冰蓄冷空调就利用非峰值电能, 使制冷机在最佳节能状态下运行, 将空调系统所需要的显热与潜热的形式部分或全部释放的冷量来满足空调系统冷负荷时, 即用融冰释放的冷量来满足空调系统冷负荷的需要, 用来储存冰的容器成为蓄冷设备, 冰蓄冷空调技术可以对用电起到移峰填谷的作用, 且可增强系统的稳定性, 并能大大提高经济效率。

1.2 低温空气源热泵在城市供热和制冷上的应用

空气源热泵技术是基于逆卡若循环原理建立起来的一种节能、环保制热技术。空气源热泵系统通过自然能 (空气蓄热) 获取低温热源, 经系统高效集热整合后成为高温热源, 用来取 (供) 暖或供应热水, 整个系统集热效率甚高。空气源热泵使用范围广, 产品适用温度范围在-10 ℃～40 ℃, 并且一年四季全天候使用, 不受阴、雨、雪等恶劣天气和冬季夜晚的影响, 都可以正常使用;热效率高:产品热效率全年平均在300%以上;热泵产品无任何燃烧排放物, 制冷剂选用了环保制冷剂R417A, 对臭氧层零污染, 是较好的环保型产品。因此, 低温空气源热泵特别在北方夏热冬冷的城市供热和制冷有着广泛的应用。

1.3 太阳能制冷空调技术

太阳能作为一种可再生清洁能源, 长期以来一直受到科学家的研究和重视。在太阳能的利用中, 太阳能制冷空调是一个极具发展前景的领域, 也是当前制冷技术研究中的热点。

太阳能制冷具有以下几个优点:首先是节能, 据统计, 国际上用于民用空调所耗电能约占民用总耗电的50%。而太阳能是取之不尽, 用之不竭的。其次是环保, 根据《蒙特利尔议定书》, 目前压缩式制冷机主要使用的CFC 类工质因为对大气臭氧层有破坏作用应停止使用, 现在各国都在研究CFC 类工质的替代技术。太阳能制冷一般采用非氟氯烃物质作为制冷剂, DOP (臭氧层破坏系数) 和GWP (温室效应系数) 均为0, 适合当前环保要求, 同时可以减少燃烧石化能源发电带来的环境污染。

太阳能制冷的另外一个优势是热量的供给和冷量的需求在季节和数量上高度匹配。太阳辐射越强、气温越高, 冷量需求也就越大。太阳能制冷还可以设计成多能源系统, 充分利用余热、废气、天然气等其他能源。

目前常用的太阳能制冷空调技术主要有以下几种类型:1) 吸收式太阳能空调。吸收式制冷是利用溶液浓度的变化来获取冷量的装置, 即制冷剂在一定的压力下蒸发吸热, 再利用吸收剂吸收蒸汽。它相当于用吸收器和发生器代替压缩机, 热能可以利用太阳能、低压蒸汽、热水、燃气等多种形式。该系统应用较为广泛, 它将常规的溴化锂或氨水吸收式空调机与太阳能热水系统相结合, 实现夏季制冷、冬季供热功能。2) 喷射式太阳能空调。喷射式制冷系统制冷剂在换热器中吸热 (太阳能) 后汽化、增压, 产生饱和蒸汽, 蒸汽进入喷射器, 经过喷嘴高速喷出、膨胀, 在喷嘴附近产生真空, 再将蒸发器中的低压蒸汽吸入喷射器, 经过喷射器出来的混合气体进入冷凝器放热、凝结, 然后冷凝液的一部分通过节流阀进入蒸发器吸收热量后汽化, 这部分工质完成的循环是制冷循环。另一部分通过循环泵升压后进入换热器, 重新吸热汽化。3) 光电式太阳能空调。这种制冷系统实质是太阳能发电的一种应用。它利用光伏转换装置将太阳能转化成电能, 经过逆变 (高频或者工频) 后驱动一般的压缩式制冷机, 其制冷系统与通常的压缩式制冷系统完全一样。4) 金属氢化物空调。该系统利用金属氢化物在不同温度下放氢和吸氢过程中吸放热原理进行工作, 可在低温下进行。一旦金属氢化物成本降低, 吸放氢性能与寿命进一步提高, 将会是一种有前景的太阳能空调技术, 目前它已成为国内外专家研究开发的热点之一。

2空调制冷技术的发展趋势

总的来说, 节能、环保、健康、智能化是空调制冷技术的发展趋势。近期主要是针对九大热点技术开展研究, 即自动清洁技术、直流变频技术、节能技术、静音技术、加湿技术、彩板技术、新冷媒技术、铝替铜技术、远程网络控制技术。

许多国家已开始对家电产品严格控制能耗指标, 我国对空调节能技术亦十分重视, 我国空调行业在高效压缩机、高效换热器等方面掌握着世界前沿的技术。目前领先世界的PAM节能技术已被海尔集团用在“金元帅”系列空调中。现行的空调能效门槛已跟不上国家“节能减排”的迫切步伐, 计划今年将空调的能效门槛由现行的5级 (能效比2.6) 提高到2级 (能效比3.2) , 能效比较高的直流变速将成为空调变频技术发展的主方向。

环保技术也被广泛应用。1998年, 海尔空调根据市场需求和环境保护的需求, 首家研制成功R22替代空调器, 采用臭氧层破坏度ODP值为0的“HFC系列”制冷剂R407c及R410a, 经过重新对空调器的制冷系统进行合理设计和配置, 在实现绿色环保的同时实现了高效节能。

人们越来越重视健康, 空调理所当然担负了营造健康舒适环境的任务。目前空调健康技术共有9种:离子集尘技术、负离子发生技术、双向保湿换新风技术、健康除湿技术、多元光触媒技术、环绕立体自然风技术、三重防御技术、抗菌技术和静音技术。

追求最大舒适度的享受型空调将成为“卖点”。从美国供暖制冷空调工程学会和堪萨斯州大学有关资料中发现, 最佳舒适度应是由温度、相对湿度和风速等几方面获得, 而其中起决定作用的因素即为风速 (量) 。人们在大海边、草原、森林的感觉舒适, 最主要的因素是风速 (量) 不同所致。海尔集团最新开发成功的环绕风空调, 具有智能化的风量调节器, 解决了现有空调出风方向固定不变、冷热不均、舒适性差等缺点。它的环绕摆叶和立体送风风轮可进行上下左右自动调节, 对空气进行三维立体交叉扫描式送风, 上下导风板自由组合, 立体交叉, 可以最大形成48种送风模式, 达到人在中间坐, 风从周围绕的舒适效果。

3结语

保护环境, 节约能源, 从大概念上讲都是保护地球、关爱地球的最重要因素, 但考虑到开发周期、制造成本以及使用成本, 广大科学工作者、专业技术人员正在不懈地从易到难、由浅入深地研究既节约成本又有益于环保、节能和可持续发展的制冷设备。

参考文献

[1]赵婷婷.当前空调制冷技术发展动态和研究状况[J].数字家电, 2006 (6) :15-17.

空调制冷技术与能源 篇5

关键词：空调与制冷,制冷技术,吸附制冷,空气源热泵

1 空气源热泵

1.1 意义

我国传统能源短缺, 一直以来的“电荒”“煤荒”“缺油”让我们不得不实实在在地节约能源。作为制冷新技术的空气源热泵, 其驱动力为用之不尽, 取之不竭的空气源能量。空气源分布广泛, 获取方便, 使用清洁无污染, 是很好的一项能源。

经实验证明, 空气源热泵使用过程中每度电的消耗能产生3度电及以上的热量, COP值≥3, 相比电加热方式能源节约率占到67%以上, 同燃煤、油、气锅炉相比, 能源节约率也占到了40%以上。

1.2 原理

夏天, 空气源热泵以制冷剂 (一般为R22和R41) 作为冷媒, 在空气中获得冷量 (在冷凝器中实现间接换热) , 经压缩机将高温位的热能转化为低温位的冷能, 制冷系统中用于循环的水 (在蒸发器中间接换热) ;冬天, 空气源热泵以制冷剂 (R22和R41) 作为热媒, 在空气中获得热能 (在蒸发器中实现间接换热) 经压缩机将低温位的冷能转化为高温位的热能, 加热系统中用于循环的水 (在冷凝器中间接换热) 。

系统示意图如下 (图1) :

热平衡等式:

1.3 现状与发展前景

就目前而言, 人们对空气源热泵的印象停留在“夏季不制冷, 冬季不制热”上。并且, 空气源热泵空调在冬季使用时要求室外最低平均温度为-8℃, 过低的温度会导致管道冻坏;在夏季使用时受限较小, 室外气温平均35℃也能正常工作, 此时的CO值可达3。

1.3.1 优点

1) 空气作为重要原材料, 可以无节制且无偿地获取。

2) 运行稳定, 不受天气和时间影响。

3) 为空调作驱动力的同时, 冬季还能提供热水, 减少了天然气的开支。

4) 设备简单易于安装和使用。

1.3.2 缺点

1) 地区及季节的变化对空气源热泵供热能力、制热性能等的影响较大。

2) 由于空气的热容量较小, 热泵每千瓦的供热量需要非常大的空气量通过蒸发器才能得到。

我们大致按气候变化分成以下几个区域:严寒, 寒冷, 夏热冬冷, 夏热冬暖。对每个区域取代表城市:哈尔滨 (严寒) , 北京 (寒冷) , 南京 (夏热冬冷) , 广州 (夏热冬暖) 。

经过长期观察记录, 我们发现在以广州为代表的夏热冬冷的地区, 很适合使用空气源热泵技术的空调。在这样的地区, 由于湿度低, 配备使用空气加湿器, 舒适性是很容易达到的。这些地区可以长期使用空气源热泵空调。即使在严寒区域, 比如哈尔滨, 采暖期内, 30%以及上的供暖时间其供暖源也可以用空气源热泵;在大部分寒冷地区, 采暖期内, 一半以上时间都可以使用空气源热泵进行供暖。但不可忽视, 在空气源热泵机组工作时, 若温度低于0℃蒸发器表面开始结霜, 这将导致热阻和风阻变大, 同时会直接影响到热转换的效率。且由于不能保证整个采暖期的供暖, 所以这些地区应当在使用空气源热泵的同时配备好其他采暖供暖设施, 这样能做到最优的节能环保和省钱。除夏热冬暖地区外, 其他三种地区冬季都会有结霜的问题, 但如果我们对设备进行改进, 是可以提高制热系数以解决结霜带来的问题的。也就是说, 空气源热泵空调非常有发展前景。

2 吸附制冷

2.1 意义

吸附制冷技术节能环保, 其系统结构简单且运行稳定, 因较少使用运动部件故而运行过程无任何噪音。系统制冷剂采用的是非氟氯烃类物质, 驱动力为工业产生的余热、太阳能等较为天然的能源, 因而污染较少。

2.2 原理

首先吸附制冷系统是一个能源转换系统, 它以热能为动力。某些固体吸附剂对一些相应的制冷剂气体具有吸附作用。且吸附作用的强度随吸附温度会发生相应的改变。系统周期性对吸附剂进行冷却和加热, 使得解吸和吸附交替进行。吸附时, 蒸发器中液体制冷剂蒸发, 产生热量;解吸时, 系统释放出制冷气体, 并在冷凝器内凝结为液体带走热量。

图2为节流阀控制系统吸附和解吸的变换。

吸附制冷循环系统大致有四个过程构成, 如图3。等容升压和等压解吸过程需要加热, 等容降压和等压吸附过程需要冷却。冷剂循环过程即为上图循环示意图, 当吸附床处于等压吸附状态时, 系统吸热, 产生冷量。

2.3 现状与应用前景

目前, 吸附制冷技术在空调制冷领域的实践与使用较少, 它主要使用于冰箱冷藏和制冰两方面。没有在空调领域使用, 主要是因为暂时没法较好地克服吸附制冷系统体积相对较大而制冷量相对较小的缺点, 除此之外, 吸附制冷产生的冷量输出的稳定性、连续性以及可控性暂时均不能很好地适应空调制冷的需求。

吸附制冷与常规制冷方式相比, 它有一个最大的优势, 吸附制冷利用工业余热与太阳能作驱动, 对电的消耗极少, 而且它自身良好的抗震性是同样使用热能作为驱动的吸收式制冷无法企及的。

因此在现有的技术下, 我们考虑将冰蓄冷和吸附制冷相结合, 以冰蓄冷作为常规冷源补充而将吸附制冷技术用于建筑空调。这样的组合与应用, 扬长避短发挥自身优势, 在太阳能或余热充足的场合和电力比较贫乏的偏远地区, 吸附制冷应用前景是非常好的。

参考文献

[1]蒋能照.空调用热泵技术与应用[M].北京:机械工业出版社, 1997.

农村制冷技术与维修培训探讨 篇6

一、家电维修培训内容的选择

曾经的家电维修, 是从收录机、黑白电视机开始的。进入新世纪, 随着我国人民生活水平的提高, 制冷设备逐渐成为家电的主流。制冷设备的逐渐普及, 制冷维修又有着相对较高的收费, 所以农村对精通制冷装置原理及维修的高级技术人才需求十分旺盛。为适应形势, 应把制冷培训作为家电培训的重点, 以此成为农村家电维修新的利润增长点。

二、制冷培训的“学习情境”课程设计

农村家电维修人员整体素质低, 突出表现在文化程度低和专业技能水平低两方面, 他们大多是靠学徒身份传承技术、手艺、经验, 缺乏系统理论学习、培训。培训时要针对此特点, 适当降低理论难度, 以真实工作任务及其工作过程为依据, 结合职业资格证书进行内容的组织与安排。

根据最为常见的电冰箱维修、家用空调维修等真实工作任务的需要来选择课程内容。以“工作项目”为主线, 每个制冷设备都可概括为三个情境:设备拆装、制冷设备维修与电气系统维修, 这三个情境属于递进关系。

由此设计出电冰箱制冷设备拆装、电冰箱制冷系统维修、电冰箱电气系统维修、家用空调器拆装、家用空调器制冷系统维修、家用空调器电气系统维修等六个工作情景。每个工作场景都是一个完整的工作过程, 都设置详细的课程内容和教学要求, 并对学习项目进行细化, 从而可以使参加培训的人员尽可能掌握学习的内容。

三、培训教学方法设计

参加培训人员大多为成人, 文化程度低和专业技能水平低, 并且由于年龄较大, 事务繁多, 难于安心坐在教室, 培训时要摈弃单纯的理论、轻实训的教学方法。要选取必要的理论知识, 配上相关的实践教学内容, 形成理论与实践相融合的课程体系。要灵活运用案例分析、分组讨论、启发引导等教学方法, 引导参培人员积极思考, 乐于实践, 从而提高教、学效果, 切实使参加培训人员学有所得。

1、现场教学法。

以实验室或实训中心作为第一课堂, 必需的原理讲过以后, 紧接着把培训人员带入现场, 旨在加强培训人员感性认识, 解决教学中理论与实践脱节的问题。同时, 开放式教学满足了各种水平层次的学员的实践需求, 有利于动手能力的提高。比如, 培训“电冰箱制冷系统连接”时, 模拟工作现场, 选用典型的家用电冰箱 (直冷式和间冷式) 为载体, 教师示范与学员操作训练相结合, 首先满足了没有制冷基础的学员的认识各制冷部件的要求, 又使有一定维修基础的维修人员在动手焊接、试压检漏、抽真空、充注制冷剂的完整过程中, 学会了系统检修, 规范操作的技能。这样, 各层次维修人员在培训中都得到了相应的提高。

2、项目教学法。

培训教师与学员以团队的形式共同实施一个完整的项目工作而进行教学活动。其中, 项目以工作任务的形式出现, 通过工作任务的完成, 就得到了一个具体的、具有实用价值的产品。比如“电冰箱制冷系统维修”, 首先让学员知道, 制冷故障不外乎“堵”和“漏”。“堵”根据情况又分为冰堵和脏堵, “漏”也有两种情况:严重泄漏和轻微泄露。实际培训中, 教师可以根据电冰箱故障检测的方法, 提出学员要做的项目:故障的现象是什么?故障的原因是什么?如何进一步确定出现的部位?如何排除故障?在任务解决的过程中, 学员不但提高了分析问题、解决问题的能力, 维修技能也大大提高。

3、案例教学法。

案例教学法是通过一个具体的教育情境的描述, 引导学员对这些特殊情境进行讨论的一种教学方法。培训时首先提出案例, 比如“电冰箱不制冷”, 引导学生思考电冰箱为什么能制冷?是电冰箱由制冷系统制冷, 而通过电气系统控制制冷系统运行。如果不制冷, 电冰箱制冷系统、电气控制系统都可能出现问题。怎样确定问题出在哪里?学员应该思考到问题的核心在于压缩机, 它连接了两大系统。引导学生看压缩机是否工作。压缩机工作了, 不制冷故障问题出在制冷系统;压缩机不工作, 不制冷故障问题出在电气系统。而制冷系统, 可能“堵”和“漏”;电气系统, 则围绕着压缩机电动机及其控制和保护。这个过程下来, 由学员进行讨论和思考, 引导学员挖掘知识点, 从而增强学习的兴趣, 从“要我学”为“我要学”, 对案例的理论和相关技能得到深入掌握。

四、培训建议

1、针对学员知识水平的特点, 培训时要多利用投影仪、课件、教学视频等教学辅助资源, 帮助学员理解教学内容。

2、在培训过程中, 应根据学员知识技能水平, 立足于将理论知识融贯于实际操作中, 加强学员理论与实践相结合的能力, 要着重培养学员分析问题、解决问题的能力。

3、培训过程中, 创设工作情景, 加强实际操作训练, 提高学员综合维修能力。

巨大的制冷维修市场需求, 科学的制冷培训体系, 相信在培训机构及家电维修人员的共同努力之下, 广大的农村必将产生一批又一批的制冷维修人才, 为我国的家电维修事业和新农村建设做出自己的贡献。

摘要：进入新世纪, 家电特别是制冷设备涌入农村消费市场, 但其售后服务问题却一直被社会忽视。笔者就制冷技术与维修培训问题, 探讨培训的“学习情境”课程设计, 教学方法设计, 并提供几点培训的建议。

关键词：农村,制冷技术与维修培训,探讨

参考文献

[1]诸惠伟.破解农村家电售后服务难建立健全长效运行机制.现代营销, 2011.6.

[2]赵婷婷.当前空调制冷技术发展动态和研究状况[J].数子家电, 2006.6.

半导体制冷技术及其应用 篇7

半导体制冷作为一种新兴发展起来的制冷技术, 是一种具有良好前景的制冷方式。由于半导体制冷具有清洁、无噪声污染和无有害物质排放、寿命长、坚固、可靠性高、稳定性好等一系列优点, 符合绿色环保要求, 因此, 对国民经济的可持续发展具有重要的战略意义。半导体制冷与其他的制冷方式相比具有以下优点: (1) 没有机械制冷的运动部件; (2) 不使用制冷剂; (3) 冷、热端转换方便, 只要电流方向转变即可; (4) 其制冷器件可以做成各种形状; (5) 半导体制冷片的单个制冷元件对的功率很小, 但可以通过串、并联的方法将其组合成制冷系统, 这样功率就可以做的很大, 因此制冷功率范围区间比较大; (6) 能量调节性能好, 通过调节工作电压或电流即可; (7) 半导体制冷片热惯性非常小, 制冷制热时间短[1]。总之, 由于半导体制冷结构紧凑、制冷迅速、操作简单、容易实现高精度的温度控制等优点, 其应用范围渗透到各个行业。但由于其效率比较低, 再加上加工制造工艺比较复杂, 在很大程度上限制了半导体制冷的推广和应用。

1 半导体制冷的工作原理

半导体制冷是利用半导体材料组成P-N结, 通过两端施加的直流电进行制冷, 将电能直接转化为热能的技术[2]。半导体制冷工作原理如图1所示, 把一只P型半导体元件和一只N型半导体元件连接成热电偶, 接上直流电源后, 在接头处就会产生温差和热量转移。在上端处, 电流方向是N→P, 温度下降并吸热, 这就是冷端;而在下端处, 电流方向是P→N, 温度上升并放热, 这就是热端。

2 半导体制冷技术研究现状

半导体制冷一直是半导体工业和材料工业领域的主要研究对象, 由于其材料、工艺和其他条件的限制, 致使半导体制冷设备的整体技术性能还不能与机械式制冷相抗衡。研究者们已经做了许多工作, 并且取得了很大的成果。

2.1 理论方面

吴兆琳[3]经实测给出了半导体制冷的最佳设计。杨玉顺分析了热电循环中获得最大制冷量、最大制冷温差和最大制冷系数的条件, 并给出了两种不同设计方法的最佳特性参数选择的原则。Kenichi[4]对稳态的数值模拟方法作了阐述。J.G.Stockholm[5]等通过建立数学模型, 从热力学和传热学角度对半导体制冷过程作了深入的理论讨论。在实验中, 总结出散热量等于其制冷量与输入功率之和, 散热问题对制冷效率的提高起到了至关重要的作用, 热端温度越高, 冷热端温差越大, 其制冷量越小, 效率越低。从文献研究来看, 半导体制冷技术的理论研究基本成熟。

2.2 半导体材料

目前世界上大多数的半导体材料的无量纲值在1左右, 还远小于由固体理论模型和较为实际的数据计算所得的上限4, 故对材料领域的研究仍有很长的路要走, 这是半导体制冷技术能否取得突破的关键所在。Min.G, D M Rowe和Kontostavlakis K等[6]还探讨了在大温差下材料优值系数的变化问题。宜向春、蔡德坡和吴雄等在考察半导体制冷材料发展的基础上, 详细分析了影响半导体材料优值系数的几个因素[7]。Mole等[8]认为, 减少声子传导率, 即可大大提高半导体制冷堆的优值系数。半导体材料的优值系数除与电极材料有关, 也与电极的截面和长度有关。

2.3 结构设计

通过优化设计半导体制冷模块, 减小半导体制冷模块的理想性能系数和实际性能系数间的差值, 提高半导体制冷器的实际制冷性能。M.Yamanashi[9]提出了半导体制冷系统优化设计的新方法, Taylor[10]建立了半导体制冷设备非稳态温度场的简单模型。王宏杰和陈金灿对耦合半导体制冷系统性能特性进行了优化分析, 导出了多级制冷最大制冷系数和制冷率的公式、最大工作电流的范围和两级半导体元件的最佳比的取值范围。文献[11]指出加工工艺对半导体制冷的影响因素有:附加传热温差、焊缝电阻、散热交换和原件性能。

2.4 传热方式

由于半导体制冷的散热量等于其制冷量和输入功率之和, 因此半导体制冷热端散热效果是影响半导体制冷性能的重要因素。国内外学者在文献[12, 13]中指出, 强化散热的方式有空气自然对流散热、强迫对流散热、水冷散热、相变沸腾换热等方式, 均可以收到良好的效果。由于散热方式的选择在半导体制冷设计中很重要, 因此选择何种方式应综合考虑半导体制冷器的用途及散热效率。李茂德讨论了散热强度对制冷器的影响分析[14];殷亮对半导体制冷器进行了瞬态的数值计算以及冷端温度的分析[15]。并有学者指出适当提高散热强度可以改善半导体制冷的制冷性能, 但是不能无限制地提高其制冷性能。

通过对半导体制冷的影响因素分析, 总结出的研究方法有:理论研究、计算分析、实验、对比分析。通过对半导体以及半导体制冷的原理研究, 可以提供理论基础, 从中得到的计算公式可以得出理论最优值, 为以后的工作奠定基础和方向。通过对具体的工况进行实验, 可以找到其中的内在联系和相互影响, 并且纠正之前的理论。最终进行系统的综合分析和研究, 得到相应的结论, 指导生产实际和下一步研究。

3 半导体制冷的热点、难点及存在的主要问题

3.1 半导体制冷的热点和难点

通过上文的分析可以看出, 近年来有关半导体制冷的研究得到了国内外学者的广泛关注。其相关的研究对象包罗万象, 几乎涉及到所有领域, 如军事、航空航天、工业、农业、医疗卫生、生化和日常生活用品等。目前的研究水平还局限于半导体制冷的材料、最大制冷量和最大制冷效率, 距离实现半导体制冷的广泛应用还有较大差距。由于半导体制冷的材料和热端散热效果一直是半导体制冷的热点和难点, 目前, 国内外学者对半导体制冷的研究主要集中在半导体材料研究开发、模块设计制造和系统优化设计等方面。与此同时, 半导体制冷的性能特性优化和系统的散热条件也是半导体制冷研究的热点, 通过研究半导体制冷优值系数Z、半导体制冷器的制造工艺过程、设计外部换热方式以及优化内部热电偶结构, 可为半导体制冷成熟理论的提出和推广应用提供一定的理论基础。目前半导体制冷新理论和半导体制冷新技术仍是各国关注的热点研究课题, 不断开发研究新型半导体材料以及努力提高现有半导体材料的性能是目前和今后半导体材料研究的主要目标。

关注热点的同时, 也面临诸多难点。首先, 半导体制冷材料性能的优劣取决于其半导体制冷优值系数Z。其次, 半导体制冷是一个参数多、工况变化复杂的过程, 几何结构参数、散热传热条件等对其影响都很大, 采用常规的针对性实验方法难以满足多种需要, 并且在进行优化设计的参数选择时需要实验对比不同工况从而选择最优方案, 所以如何选择和设计研究过程和方案就显得十分重要。再次, 根据传热学原理、热力学定律以及帕尔帖效应可知, 半导体制冷过程中冷、热端的温度差对半导体制冷的热量和冷量的传递有极大的影响, 两端换热性能差, 就会大幅度地减小同等功率下的制冷能力, 若热端散热效果差, 往往达不到设计要求, 因而冷、热端散热也是半导体制冷的又一个困难。总而言之, 半导体制冷的难点在于:高优值系数的材料、复杂的多参数以及冷热端散热的设计。

3.2 半导体制冷当前存在的主要问题

国内外学者从不同角度去提高半导体的制冷效率, 可以欣喜地看到当前研究仍然呈现出一片欣欣向荣的景象。但是半导体制冷的研究当前还存在以下问题:

(1) 半导体制冷要想达到与机械压缩制冷相当的制冷效率, 材料的优值系数就必须提高。材料的优值系数不高是阻碍半导体制冷发展的最主要因素。

(2) 有关冷、热端散热系统优化设计的研究较少, 这使得半导体制冷的设计多半处于理论计算阶段, 半导体制冷的实际运行效果不能得到很好的保证, 所以要对半导体散热设计和系统性能优化进行不断研究。

(3) 相关领域和不同领域的技术与手段的引用较少, 材料的优值系数的停滞影响了整个半导体制冷行业的发展, 所以运用新理论和新技术来研究和完善就变得非常重要。

(4) 随着科学技术的飞速发展, 产品器件的尺寸也越来越复杂, 需要考虑多种因素。如何解决大功率半导体多级制冷的优化问题、小尺寸器件的局部散热问题和多因素的半导体热电能量转换问题就成为今后不断努力研究的内容。

4 结束语

随着科技的发展, 半导体制冷技术已经在诸多领域得到应用, 在这浩瀚的研究成果中, 着重通过对半导体制冷材料优值系数的提高和半导体制冷的优化两方面综述国内外相关文献所取得的成就, 得出的结论如下:

(1) 半导体制冷技术的理论研究基本成熟, 优值系数Z低, 表明其在理论上有很大的发展空间, 进一步研究和开发新材料, 不断提高其优值系数将有广阔的前景。

(2) 在生产技术和工艺方面要多做实验, 有机地结合计算机辅助设计对降低实验成本、加速理论的完善和提高半导体的性能有很大的帮助。

(3) 在应用方面应在不同的领域采用不同的研究方法。因为半导体制冷的运作过程受多因素的影响, 最好采用系统分析和综合分析的方法, 在适用性下进行应用性研究, 让技术成为生产力。