0.5 制冷的发展趋势
(1)环保
臭氧层的破坏和全球气候变暖是当今世界所面临的主要环保问题。由于制冷装置广泛采用的制冷剂HCFC(据研究表明氟利昂中的一个氯原子可以破坏约一万个O3分子)使平流层中O3浓度大幅度减少,让太阳产生的到达地球表面的紫外线大大增加,对人类的健康以及地球的生态环境产生了非常不利的影响。1992年通过了《蒙特利尔议定书哥本哈根修正案》,议案规定:1995年年底停止使用CFCs(氯氟烃)物质,发达国家于2030年完全停止消费HCFCs(氢氯氟烃)物质,2040年完全停止消费HCFCs。目前我国的空调、制冷机组、热泵以及其他制冷装置中的制冷剂主要是R22和R134a。基于环保的需要,研究主要集中在新型制冷剂的研发以及与新型制冷剂有关的新技术、新设备、新材料和新的制冷理论和实践两方面。
当前对新型制冷剂的发展趋势主要是HFC(氢氟烃)和自然工质。在HFC的研究中,作为R22替代物的R407C、R401A以及一些共沸制冷剂都有一定量的使用,这些制冷剂在满足特定需要的同时,也有一定的节能效果。但HFC虽然解决了臭氧层问题,可其产生的温室效应不容忽视。从与环境的相容性来说,自然工质是最好的替代物,如NH3、CO2等,如果能解决其与润滑油、材料的相容性、能效等问题,自然工质是最完美的选择。当然在研发新型制冷剂时还应考虑其他环境因素,如设计出的新型制冷剂是否会在一定条件下发生分解等产生一些潜在危险(如毒性或形成酸雨)。
除了新型制冷剂以及相关新技术新设备等的研究外,新的制冷技术也有突破,代表性的有热声制冷和磁制冷研究。它们与传统的蒸气压缩式制冷相比具有很大的优势:它们无需使用传统的制冷剂,不会导致臭氧层的破坏和温室效应,无需往复运转的设备以及密封、润滑等构件,寿命大大延长。其中热声制冷在红外传感、雷达、计算机芯片以及其他低温电子器件的降温中已有应用;磁制冷在卫星、宇宙飞船等航天器中有应用;高温磁制冷还在进一步的研究中。
(2) 节能
随着我国经济发展的突飞猛进,用能需求也迅猛增长,同时节能减排指标迅速提高,使得新能源有了巨大的发展空间。建筑能耗占社会总耗能的20%~30%,其中冷热源设备及系统占建筑能耗的60%左右。可见,在国家大力提倡节能与能源合理利用、推行清洁能源工程、鼓励开发可再生能源的前提下,冷热源系统的节能对于建筑节能起着举足轻重的作用。
节能,一方面是减少各种损失,改善各种设备的效率;另一方面是提高各种低位能源的品位来达到节能的目的。目前制冷节能新技术中发展迅速的有热泵技术和冰蓄冷技术。
热泵是备受全世界关注的新能源技术。它是一种将低位热源的热能转移到高位热源的装置。热泵通常从自然界的空气、土壤或水中获取低位热能,再以消耗一定的功为代价,可以为热用户提供可利用的高品位热能。热泵技术不断创新,发展十分迅速,在空调领域应用越来越广泛。
冰蓄冷利用夜间电网低谷期制冰将冷量储存在蓄冰装置中,白天电网高峰时段再将蓄冰装置中的冰融化释放冷量来满足空调负荷需求。冰蓄冷对于电网来说,实现削峰填谷,平衡电力负荷、改变发电机组效率;对于制冷机组而言,可以改善制冷机组运行效率以及减少系统的装机容量。业内人士普遍认为,蓄冷空调是节能、节约投资的最佳技术之一。
(3)智能化
制冷系统是一个封闭系统,要求有很好的密闭性。为了保障制冷设备的正常运转,并达到所有要求(如空调系统负荷运行工况多、干扰因素较多、温湿度相关联等),需要把控制温度、压力、流量、湿度等许多热工参数的一些热工仪表、调节元件等组合起来,形成一个控制系统。通过控制系统可以对制冷系统各设备参数进行及时的检测、调节,一个综合节能控制的制冷空调系统节能效果会更加客观。
随着计算机技术的不断发展,整个制冷系统都在向全自动化方向发展。对制冷装置有关参数的最佳综合调节、实现系统整体节能等是制冷系统的必然趋势。