空调制冷技术的实际应用研究

空调制冷技术的实际应用研究

黄召

广州市住宅建筑设计院有限公司

摘要：空调是一个热循环交换系统，空调制冷技术作为一个特殊的空调系统，在空调制冷运行中起着重要作用。空调制冷技术发展历经了单一供暖、单一制冷、冷暖一体化、自动温控空调系统几个阶段。随着科技的进步，我国空调制冷技术正逐渐朝着节能环保、健康舒适、智能化方向不断发展进步，空调制冷技术的应用也越来越广，家居空调、大型中央空调、汽车空调、冷库、医疗设备、机械工程等等。

关键词：空调；制冷；技术；应用

随着国民经济的发展，人民生活水平的提高，制冷技术不仅在工业、农业、国防中得到应用，在人民的日常生活中，也得到越来越广泛的应用。特别是改革开放后，电冰箱、空调、冷库、冷冻医疗器械等等都离不开制冷技术。为了满足人们生活和生产对室内气候条件的要求，需要对空气进行适当的处理，使室内空气的温度、相对湿度、压力等保持在一定的范围内，于是，人类发明了空调。

空调是一个热循环交换系统，空调制冷技术作为一个特殊的空调系统，在空调制冷运行中起着重要作用。空调制冷技术发展历经了单一供暖、单一制冷、冷暖一体化、自动温控空调系统几个阶段。随着空调制冷技术的进步，其应用也越来越广，家居空调、大型中央空调、汽车空调、冷库、医疗设备、机械工程等等。

常见的空调制冷方式主要有四种，分别为：1.蒸气压缩式制冷；2.吸收式制冷；3.蒸汽喷射式制冷；4.吸附式制冷。四种制冷技术的共同点都是利用液体气化时，吸收大量潜热的原理来进行制冷。不同点是工作过程中蒸气升压的方式有所不同。

（一）蒸汽压缩式制冷技术及其应用

蒸气压缩式制冷，采用管路把蒸发器、压缩机、冷凝器、节流机构依次连城一个机组，制冷剂通过在上述四种器皿中周而复始地循环，经历着汽化—压缩—凝结—节流—汽化的循环变化，把热量由低温的被冷却介质（如空气、水）转移到高温的冷却剂（冷却介质）中去，热量传递的过程中消耗压缩机的功能，从而达到制冷效果。这种制冷系统称之为蒸气压缩式制冷系统。蒸气压缩式制冷是目前应用最为广泛的一种制冷方式。

根据服务对象和使用用途，蒸气压缩制冷技术在空调中的应用可分为舒适性空调和工艺性空调两大类，舒适性空调以人员为对象，制造适合人体需求，使人感到舒适的气温环境。民用、公共建筑、汽车空调多为舒适性空调。工艺性空调主要是以工艺过程为对象，提供满足工艺过程所需求的气温环境，以适应生产过程的要求。工艺性空调主要用于仓库、车间、电子计算机房等。

蒸气压缩制冷技术在其他商业和人民的生活中应用也很广泛，如使用于冰箱、冷水机和冷库等设备中。蒸气压缩式冰箱，是目前使用范围最广的一种冰箱，其制冷系数基本能达0.85~1.1，能够满足一般食品的保鲜要求，具有功率低，效能高的优势。市面上冷水机，普遍也采用了压缩式制冷循环功能。冷水机靠制冷压缩机从蒸发器内吸入制冷剂蒸气，压缩并输送到冷凝器，外界通过压缩机向制冷系统输入实施热量逆向流动的补偿能，实现冷水机制冷降温功能。蒸气压缩制冷技术在冷库中的使用范围很广，按其用途可分为生产性、分配型、和零售消费性冷库三种。生产性冷库通常用于食品（果蔬、肉、蛋、海产等）加工厂的冷却、冷冻、冷藏，常建于食品源集中的产区，具有加工能力大，容量大的特点；分配性冷库主要作用于批发市场、中转运输和食品贮存，一般建于人口密集地区或交通枢纽地带。其特点是冻结量小、冷藏量大。零售消费性冷库常见于大型超市、宾馆饭店、食堂等场所，其特点是功率较小、贮存周期短。

蒸气压缩制冷技术在航空中也有其应用优势。如战术飞机上普遍使用的电子吊舱。吊舱要求机动灵活的外挂在不同军用飞机上，且其设备需要在清洁、干燥、温度适宜的环境中工作。为满足其气温环境要求和灵活性工作要求，需要在吊舱中安装独立的环境控制系统。吊舱环控系统的核心技术便是制冷系统。使用蒸气压缩式制冷技术可充分发挥其封闭式蒸发循环制冷的优越性，提高吊舱环控系统的性能系数，满足吊舱中大功率电子设备的冷却要求。以美国LANTRN吊舱的环控系统为例，该系统通过氟利昂R114在蒸发器内蒸发吸热的方式来冷却液体载冷剂，再通过已冷却的液体载冷剂去吸收吊舱内电子设备中的热载荷。冷凝器以冲压空气作为冷源，将载冷剂通过冷凝器—路旁热交换器把热载荷散到冲压空气中去，从而实现吊舱工作中对温度环境的要求。蒸汽循环制冷系统具有设计新颖、部件设计轻巧、效率高、适应性强等特点，是现代战斗机环控系统的首选。

除上述以外，蒸发压缩制冷技术在医疗器械方面、科学实验室的应用也很普遍。

（二）吸收式制冷技术及其应用

吸收式制冷是用热能作动力的制冷方法，利用制冷剂汽化吸热来实现制冷的。它与蒸气压缩式制冷有类似的地方，不同的是两者实现把热量由低温处转移到高温处所用的补偿方法不同，蒸气压缩式制冷用机械功能补偿，而吸收式制冷用热能来补偿。制冷剂循环和溶液循环是吸收式制冷中的两个循环。

制冷剂循环是通过利用外界的能量，使热量从温度较低的物质（或环境）转移到温度较高的物质（或环境）的一种循环模式。按其循环系统中所使用的制冷剂种类的不同，可将其分为氨制冷剂循环、氟利昂制冷剂循环、混合工质制冷剂循环等。

溶液循环，指在吸收器中，由发生器来的稀溶液吸收蒸发器来的制冷剂蒸气成为浓溶液，再经溶液泵提高压力，并输送到发生器中，这种溶液经过吸收器—发生器—吸收器的循环来实现制冷的方式。

吸收式制冷技术目前的应用领域为热电冷联产、蒸汽型吸收式冷水机、热水型吸收式冷水机、直燃型吸收式冷热水机、太阳能吸收式机组等。

热电冷联产是动力或照明用电、生活用热水和冷暖空调热能的联合供应。广州大学城2003年投入使用的10万千瓦的燃气—蒸气联合循环为基础的热电冷联产系统是这方面的代表；2004年，西班牙巴塞罗那第一届世界文化论坛使用的吸收式制冷系统，也是垃圾厌氧消化热电冷联产系统。

蒸汽型吸收式冷水机组和热水型吸收式冷水机目前主要应用于空调系统中，其中热水型吸收式冷水机是通过吸收废热、工业余热、地热、太阳能热水，经过能源转化，实现制冷效果的，具有节能环保的特点。

以天然气为能源的直燃型机组具有排尘量小的特点，常用于对环境要求高的场合。如，北京国际药械大厦投入使用正是燃气型溴化锂吸收式冷热水机组；1998年，天津燃气公司大楼使用的也是燃气吸收式机组等等。

太阳能作为可在生能源，在能源危机的当代得到了更多的关注，太阳能吸收式制冷发展前景无可比拟，是目前各国科学家研究的方向。

（三）蒸汽喷射式制冷技术及其应用

蒸汽喷射式制冷是以水作为制冷剂，蒸发温度在0℃以上的一种制冷方式，其应用范围较小，常用于空气调节和某些生产工艺过程。蒸汽喷射式制冷设备庞大，为满足冷水泵和冷却水泵吸入处为正压的要求，通常需要安装在10米以上空间范围中，其安装不便使其应用已逐渐被溴化锂吸收式制冷所取代，目前主要在一些大型钢厂、制药企业中使用。

（四）吸附式制冷技术及其应用

吸附式制冷由太阳能集热器、冷凝器、储液器、蒸发器和阀门五部分组成。其工作原理是通过白天较高的气温使集热器温度升高，导致制冷剂蒸发集热器中的压力随之升高，气体进入冷凝器中冷凝、形成液体；晚上温度降低后，吸附剂会吸收制冷剂蒸气，蒸发器中压力随之降低，从而发生液体汽化的物理现象，蒸发过程中吸收热量达到降温制冷目的。

吸附式制冷方式符合当前能源和环境协调发展的趋势。其制冷模式以太阳能或余热等可再生能源作为驱动热源，既缓解了目前电力的紧张供应和能源危机，还能有效的利用大量的可再生资源。另外，吸附式制冷无需以氯氟烃类作为制冷剂，不用担心造成温室效应结果，是一种环保型制冷方式，有着广阔的应用前景。该技术目前主要应用于研究太阳能空调房。

空调工程中的四种制冷技术，除了在空调领域有着各自的优势，适用于不同类型的空调系统中，还广泛应用于冰箱、制冰机、冷水机、冷库、医疗、航空等各个领域中，其技术的进一步研究有利于经济的发展和人类生活水平的提高，特别是对太阳能热源的利用，符合当代节能环保的时代要求，具有重要科研和应用的意义。

参考文献：

[1]《蒸汽压缩式制冷系统在航空中的应用》（中国知网）2008.4第28卷第2期李武奇

[2]《压缩式制冷循环在冷水机上的应用》（上海拓纷机械设备有限公司官网）2014.11.17

[3]《吸收式制冷技术的研究与应用》贾景福、赵建华