空调制冷技术研究状况和发展趋势

引言

经济和科技的飞速发展带来社会的持续进步，空调制冷技术的使用场合越来越广泛，当时空调制冷技术已全面浸透至社会生活各个方面，包括科学研究、工农业生产和服务业，用于调节环境质量、对产品进行冷藏冷冻、加工食物等方面，为生产生活营建必要的温湿度条件。比如在农业生产中可用于对特殊种子作物做低温处理，在农业生产中可以有效延长种子和作物的储藏时间。空调制冷技术还使用于航空航天、现代医学中，例如生物技术、微电子技术等。由此可见现代社会的发展需要空调制冷技术的支撑。与此同时，环境保护的压力也促使各行各业不断需求低能耗、环境友好的技术和产品。在空调制冷领域，如何令空调制冷系统以最小的能耗提供最大的产出，提供高效系统则成为整个行业不断探究的课题，并由此发展出了很多节能技术。

1制冷剂研究现状

制冷剂作为空调制冷技术的重要目标，其研究、发展状况直接影响着空调制冷技术的发展。当前，制冷剂的发展分为自然制冷剂和人工合成制冷剂两个方向。当前，欧洲和日本的研究集中在自然制冷剂方面，在众多的自然制冷剂中氨、丙烷及CO2制冷技术以其本身的优势最有潜力成为替代氟利昂制冷剂的自然物质。

人工合成制冷剂的研究以美国为主，替代制冷剂分为单一组份和混合制冷剂，目前应用较多的是R134A，R407C和R410A。这些合成制冷剂具有较好安全性和臭氧层兼容性，但是仍然具有较高的温室效应指数，需要进一步开发安全高效的合成制冷剂。霍尼韦尔和杜邦公司在这方面做了大量的研发工作。

我国的制冷剂研究兼具欧美的特点，在人工合成方向和自然制冷剂方向都有大量的科研成果。

2新型空调制冷设备的发展

2.1制冷机组

1902年美国人威利斯开利博士发明了第一台现代空调制冷机组，目前工业化生产的制冷机组可分为离心式制冷机组、螺杆式制冷机组、涡旋式制冷机组、活塞式制冷机组。其他形式如转子式制冷机组等应用在小型家用空调和冰箱中。最新式的空调制冷机组综合能效已经达到11以上。制冷机组的发展以高效压缩机和换热器为核心。

2.2空气处理设备

空气处理设备用于大型建筑，按照环境控制的要求将空气温湿度和洁净度处理到目标参数并供应到所需位置。目前的空气处理设备可以将多种功能集成在一起，包括空气动力、温湿度调节、颗粒物过滤、热回收和杀菌等。目前的建筑系统设计标准对空气处理设备的要求主要集中在泄漏比例和输送效率和温湿度处理效率方面。因此空气处理设备的技术开发主要集中在采用新型材料的高效结构、高效率的风机与电机、高效换热器领域。此外适用于不同场合的产品不断形成细分市场，比如医疗领域、食品领域、核工程领域、普通公共建筑领域等都形成了具有特殊功能和要求的产品特征。

2.3变频技术在空调上的运用

变频技术的应用可分为对压缩机的变频驱动和风机、水泵的变频驱动。变频压缩机是添加了变频控制系统的压缩机，变频压缩机为无级变速，可以依据负荷状况进行平稳地调整供应冷热量，由于减少了压缩机的频繁启停，这就使得变频机组比普通空调机组在理论上要节能20%以上。

风机和水泵等的输送系统负荷也是随着空调负荷的变化而变化，传统的控制方式是开关式调节或者节流式调节，采用变频器调节之后可以大幅度减少能量损失，同时可以降低电动机启动时对电网的冲击。随着电子技术和空调技术的发展，变频器的功能越来越完善，应用日趋广泛。目前在空调领域变频器的应用是一项非常重要的高效设备技术。

2.4智能化设备

近年来我国空调技术发展十分飞速，各大品牌争相在空调技术处理上下苦功。在相关国家政策的鼓励下受三网融合和物联网技术应用的推动，空调行业步入智能化时代。未来10年是智能空调发展的关键时期，虽然搭建一个智能化网络平台还需要一定的时间和大量资金投入，但是空调与制冷设备的智能进化将离我们更近一步。

3新型空调与制冷系统的开发与设计

3.1冰蓄冷技术

在电能资源紧张的现状下，减少空调系统的能耗，是环境保护的重要课题。冰蓄冷技术能够有效降低空调能耗。冰蓄冷技术是在夜间电网低谷时间，利用低价电制冰蓄冷将冷量储存起来，白天用电高峰时融冰供冷，从而实现夜间低估时段耗电转移到白天电力高峰时段使用，将所蓄冰冷量释放满足空调高峰负荷需要的成套技术。对于用户，目前峰谷电价差可达3倍以上，可以大量减少运行费用；并且夜间工作效率较高，可以节省空调设备投资，制冷主机的装机容量和功率，可减少30%－50%；此外可以利用电力政策减少相应的电力设备投资，如变压器以及电力增容费用等。由于电网负荷的峰谷差别减少，对发电厂来说，发电效率和设备利用率得到提高，污染物排放减少。对电网企业来说峰值电力输送负荷降低，电网运行更加稳定，成本更低。

目前在我国南方地区政府和电力公司提供政策和电费的倾斜用于推广冰蓄冷技术的使用。

3.2地源热泵技术

"地源热泵"的概念，最早于1912年由瑞士的专家提出。地源热泵是一种利用地下浅层地热资源既能供热又能制冷的高效节能环保型空调系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源（电能），即可实现能量从低温热源向高温热源的转移。在冬季，把土壤中的热量“取”出来，提高温度后供给室内用于采暖；在夏季，把室内的热量“取”出来释放到土壤中去，并且常年能保证地下温度的均衡。《中国地源热泵行业发展可行性分析报告前瞻》显示，我国地源热泵行业近几年来发展迅速，各地的地源热泵项目不断增加，这不仅得益于我国丰富的地热资源、相关技术的不断完善，还得益于来自节能减排的压力。我国建设部在《夏热冬冷地区居住建筑节能设计标准》中对地源热泵技术专门作了推荐。

3.3太阳能制冷技术

太阳能是一种清洁能源，它没有污染。太阳能本身的巨大潜在能量，一直以来受到了广泛地重视。由于技术的进步，太阳能在空调制冷领域的应用也越来越广泛。

目前有三种太阳能制冷技术获得较多的研究关注：①吸收式制冷。这种方法运用太阳辐射集热器获得热能来驱动溴化锂或氨水溶液的吸收式制冷；②吸附式制冷。通过太阳能集热器获得热能驱动活性炭或者分子筛等吸附剂来完成对水和氨的吸附来完结制冷：③喷射制冷。通过太阳能集热器获得一定压力的蒸汽通过喷管获得制冷效果。跟着制冷技术的不断推进与发展，太阳能吸收式制冷技术逐步走向老到，最有代表性的是单级溴化锂吸收式制冷体系。首要由太阳集热器、以溴化锂――水为循环工质对的制冷机、自动化控制体系等构成。经研讨得出结果，影响太阳能空调的一个重要的要素是热源的可运用温差，前进太阳能空调体系功率的关键在于怎样前进热源的可运用温差，使太阳能吸收式空调体系能高效作业于较低的热源温度下。由于吸收式制冷体系巨大、作业较杂乱，不符合建筑一体化的需要，所以往后重要的研讨课题将是怎样前进体系经济性和完结体系小型化将。

半导体制冷是运用热电制冷效应的一种制冷方法，因而又称为热电制冷或温差电制冷。太阳能半导体制冷系统便是运用半导体的热电制冷效应，由太阳能电池直接供给所需的直流电，抵达制冷制热的效果。由于半导体制冷机功率很小，因而很适合使用小型太阳能光伏发电。

结束语

空调制冷设备是社会生产生活的重要产品，同时空调系统能耗也是是整个社会生产生活中的重要组成部分。因此空调和制冷技术的发展以环保和节能为核心，需要不断开发效率更高的产品和系统技术。