10大新型制冷技术

从事制冷领域的技术工程人员，很多只知道压缩机制冷或者吸附式制冷，对于一些新型的制冷技术却比较陌生，今天将给大家介绍一些新型制冷技术。

     一、太阳能制冷

原理： 主要有吸收式、吸附式、冷管式、除湿式、喷射式和光伏等制冷类型。

1、 太阳能吸收式制冷

用太阳能集热器收集太阳能来驱动吸收式制冷系统，利用储存液态冷剂的相变潜热来储存能量，利用其在低压低温下气化而制冷,目前为止示范应用最多的太阳能空调方式。多为溴化锂—水系统，也有的采用氨—水系统。

2、太阳能吸附式制冷

将收式制冷相结合的一种蒸发制冷，以太阳能为热源，采用的工质对通常为活性碳—甲醇、分子筛—水、硅胶—水及氯化钙一氨等，可利用太阳能集热器将吸附床加热后用于脱附制冷剂，通过加热脱附——冷凝——吸附——蒸发等几个环节实现制冷。

3、 太阳能除湿空调系统

是一种开放循环的吸附式制冷系统。基本特征是干燥剂除湿和蒸发冷却，也是一种适合于利用太阳能的空调系统。

4、太阳能喷射式制冷

通过太阳能集热器加热使低沸点工质变为高压蒸汽，通过喷管时因流出速度高、压力低，在吸入室周围吸引蒸发器内生成的低压蒸汽进入混合室，同时制冷剂任蒸发器中汽化而达到制冷效果。

5、太阳能冷管制冷

这是一种间歇式制冷，主要结构是由太阳能冷管、集热箱、制冷箱、蓄冷器和冷却水回路等组成，是一种特殊的吸附式制冷系统。

6、太阳能半导体制冷

该系统由太阳能光电转换器(太阳能电池)、数控匹配器、储能设备(蓄电池)和半导体制冷装置四部分组成。太阳能光电转换器输出直流电,一部分直接供给半导体制冷装置进行制冷运行,另一部分则进入储能设备储存,以供阴天或晚上使用,保证系统可以全天候正常运行。

    二、燃气驱动制冷

以天然气为能源的内燃机或燃气轮机驱动的压缩式制冷空调系统已经走向市场取代了某些电力驱动的压缩式制冷空调系统。该系统的推广使用节省了很多能源，也减少 电力方面的投资，而且还使压缩机使用寿命延长了，提高了能源利用率。

根据泵送热能的驱动力可分为以下３类：

1、用天然气发动机驱动的压缩式制冷

制冷采用的制冷剂多为氟氯烃，制冷剂只有相态变化，动力机主要采用电动机。近年推进使用天然气发动机，其原理如下图所示，用它代替电动机驱动，可较灵活调节制冷能力，部分负荷时效率较高，总操作费用较低。

2、热驱动的吸收式制冷

采用工质为蒸发温度显著不同的物质组成工质对，蒸发温度较低的组分为制冷剂，蒸发温度较高的组分为吸收剂。制冷循环过程中，工质对只有浓度变化，不产生化学 变化。其驱动力为天然气燃烧热或各种热源，甚至废热。

吸收式制冷系统原理如下图所示，该制冷系统与压缩制冷系统主要区别在于：以发生器、吸收器和溶液泵代 替压缩机；以热能代替电能或机械能；冷量产生是工质对在发生器中被加热产生水蒸气，在冷凝器中凝结成液态水，经节流阀后进人蒸发器吸热蒸发进行制冷。

3、干燥剂除湿系统

制冷空调系统一般是让空气冷却，除去空气中的水份，即潜热冷却，并且降温，即显热冷却。潜热冷却往往要消耗一半的制冷能量。利用干燥剂的吸附（吸收）系统是 在不冷却空气下直接除去空气水分。干燥系统和冷却系统联合就可灵活控制空气的湿度和温度。

联合系统可避免单一制冷时在导管处出现凝液，可降低室内物品的湿 度，减少霉菌生长，提高空气质量；低湿度可使人体在较高温度下感到舒适，例如相对湿度低到３０％时，其感觉和温度下降２ ℃时同等舒适，低湿度允许空调中的冷却器温度设定值提高，节约能量；使用干燥系统可降低制冷系统负荷，节省投资和运行费。干燥系统适用于需低露点处或潜热 冷却与显热冷却负荷比高的地方。

    三、余热制冷

原理： 汽车预热制冷技术有喷射式，吸收式，混合式等方式。

1、 吸收式制冷技术：

余热驱动吸收式制冷装置以溴化锂水溶液为工质，各换热器独立安装于车厢底板下且位于同一平面内，利用特殊设计的连接管道连接形成密闭回路，合理利用车上的有限空间，解决现有汽车发动机余热驱动吸收式制冷设备因体积和重量过于庞大而无法应用于车辆上的问题。

2、喷射式制冷：

由蒸汽喷射器、蒸发器和冷凝器（即凝汽器）等设备组成，依靠蒸汽喷射器的抽吸作用在蒸发器中保持一定的真空，使水在其中蒸发而制冷。

   四、磁制冷

1、基本原理

磁制冷 （又称磁卡效应，Magneto-CaloricEffect）即利用磁热效应制冷。磁制冷工质在等温磁化时向外界放出热量，而绝热去磁时从外界吸收热量。对与铁磁性材料，磁热效应在其居里温度（磁有序 - 无序转变的温度）附近最为显著制冷特点：当作用有外磁场时，该材料的磁熵值降低并放热；反之当去除外磁场时，材料的磁熵值升高并吸热。

2、制冷特点：

采用磁性物质作为制冷工质，也不导致温室效应。其运动部件少，减小了机械振动和噪声，可靠性高，效率高（能达到卡诺循环的 30％～60%）。

其应用范围广，从μK、m K 直到室温以上均适用；在低温（制取液氮、液氦、液氢）领域和高温（特别是近室温）领域都有广泛应用前景。

  五、热声制冷

1、基本原理：

简单地说，热声效应是由热在弹性介质（常为高压惰性气体）中引起声学自激振荡的物理现象。

利用热声逆效应可以实现通过声波（交变机械能），将热从低温输送到高温的泵热过程。当高温端固定在环境温度时，低温端的温度就会持续降低而实现制冷的功能。

热声制冷系统简图

热驱动仍生制冷或制热系统简图

2、特点：

无需使用污染环境的制冷剂,而是使用惰性气体和其混合物作为工质,因此不会导致使用CFCs和HFCs产生臭氧层的破坏温室效应而污染环境;无密封润滑,无运动的部件,使寿命延长。

   六、地热制冷

1、基本原理

主要是运用热泵从浅层地能中（土壤、地下水或地表水）吸取大量的低温位热量（或冷量），通过热泵系统循环把吸取的热量从低温位提升到高温位，为用户提供冬季供暖、夏季制冷空调、全年热水供应或制冷空调。

2、优点

(1) 充分利用可再生能源, 经济又环保。

(2) 环境效益显著，地源热泵既不破坏地下水资源,又无任何污染,供热时省去了燃煤、燃气等锅炉房系统。

(3) 系统运行稳定、使用寿命长, 需维护较少,可节省维护费用。

(4) 控制设备简单, 方便操作**控制仅需选择水路控制,除去了一般**空调集中控制所有参量的复杂环节。

3、缺点

（1）水温变化会影响水源热泵的工况。

（2）不同地质条件含水量不同,水源量大小会影响回灌量,从而导致工况的不稳定。

（3）水源水质的好坏影响地源热泵系统的正常运行。比如,如地下水中含沙量过高,会堵塞管道影响换热。

 七、激光制冷

 

1、多普勒制冷技术

我们周围的一切分子和原子都在进行着永不停息的无规则热运动，而温度这是表征这种热运动剧烈程度物理量，温度越高，其热运动越剧烈，反之，运动越趋平缓。

通过降低这些分子或原子的总体上的热运动的剧烈程度来制冷的。

多普勒冷却技术的原理就是通过激光发出光子来阻碍原子的热运动，达到冷却物体的目的。

2、反斯托克斯荧光制冷

是正在发展的新概念的制冷方法。

其基本原理是反斯托克斯效应，利用散射与入射光子的能量差实现制冷。

反斯托克斯效应是一种特殊的散射效应，其散射荧光光子波长比入射光子波长短。因此，散射荧光光子能量高于入射光子能量。

其过程可简单理解为：用低能量激光光子激发发光介质，发光介质散高能量的光子，将发光介质中的原有能量带出介质而制冷。与传统制冷方式相比，激光起到了提供制冷动力的作用，而散的反斯托克斯荧光则是热量载体。

八、空气制冷

随着冷藏运输对制冷技术需求质量的不断提高以及运输过程中环保问题的日益突出，空气制冷技术又一次成为世界关注的焦点。先后有美国、澳大利亚、德国、日本、 英国等进行了空气制冷装置的研究试验，研究范围涉及食品冷冻、冷藏储存及冷藏运输等冷链物流的各个环节。

美国是空气制冷技术应用最早、技术最成熟的国家之 一。空气制冷系统在低温下的宽温度范围内，具有运行性能优良、无臭无害且制冷速度快的特性，非常适合于食品的冷冻冷藏。而传统的单级蒸汽压缩制冷技术，很 难满足易腐食品冷藏及运输的低温要求和运行工况；多级压缩或复叠式蒸汽制冷，则导致系统COP（制冷效率）的降低和投资的增加。

九、蓄冰空调制冷

蓄冰空调与一般空调的主要差别是制冷剂的变化，采用低凝固点的制冷剂完成制冷的吸热、放热全过程将制冷设备及管路内全部灌满了卤水溶液，制出的低温卤水流入 储冰槽内保存，储冰槽内温度一般可达-4℃～-６℃，夜间储冷，白天放冷。

储冰槽实际是个换热器，内有许多小管组成，卤水在小管内流动，管外为清水，利用 两者温差换热，卤水经管外水温传送温度上升后回制冷机内重新制冷，出来的低温水再进入冰槽，如此重复循环；槽内清水吸冷后温度逐渐下降直至接近０℃为止冰 槽内实际储存的都是流体，只是清水面上有些微薄的冰片。

十、蓄能空调制冷

蓄能空调系统能够转移电力高峰用电量，平衡电网峰谷差，因此可以减少新建电厂投资，提高现有发电设备和输变电设备的使用率，同时，可以减少环境污染，充分利 用有限的不可再生资源，有利于生态平衡。蓄能系统与常规空调系统的根本不同点在于：常规空调只需考虑满足最大小时的负荷，其他时段冷机部分负荷运行就可以。而蓄能系统必须对一个运行周期内的逐时冷负荷进行均衡配，通常以日为周期，作出典型设计日的运行周期负荷表：确定冷机和冰槽的容量和各个时段的开启情况。

 

来源： 热力学、中国制冷与空调、制冷空调换热器