引論：我們?yōu)槟砹?3篇制冷技術論文范文，供您借鑒以豐富您的創(chuàng)作。它們是您寫作時的寶貴資源，期望它們能夠激發(fā)您的創(chuàng)作靈感，讓您的文章更具深度。

篇1

2．1離心泵與管理特性曲線

從圖1可看出，離心泵在制冷系統(tǒng)的管路工作中，無論出于哪一種工作狀態(tài)下，都只有一個工作點，如圖中A、B、C三個工作點。這三個工作點也是離心泵的工作曲線與管路工作曲線的交點。離心泵若在B點工作，泵輸出的能量比管路所需要的能量要高出很多，加大了流量，增加了管路的摩擦和阻力;離心泵若在C點工作，泵輸出的能量比管路所需要的能量要少，減少了流量。只有離心泵在A點工作時，泵輸出的能量等同于管路所需要的能量。

2．2水泵工作狀態(tài)

水泵轉(zhuǎn)速與水泵的流量和揚程成正比，水泵在制冷運行的過程中為了保證始終處于高效率區(qū)間內(nèi)，就要調(diào)整水泵的運行模式，也就是根據(jù)實際的需要對水泵的數(shù)量進行增減，提高整個礦區(qū)的制冷效率，降低制冷降溫所消耗的能量。

3變頻技術實施

3．1變頻器

礦井下冷凍水循環(huán)的制冷系統(tǒng)中，每臺變頻器都會帶著一臺水泵，這樣在水泵的運行過程中，即使由于季節(jié)的變化給制冷系統(tǒng)帶來的負荷程度存在一定差異，變頻設備都能根據(jù)工作面的承受狀況，調(diào)節(jié)冷凍水循環(huán)的流量。變頻器是由本體、電抗器、濾波器以及其他輔助的機器構(gòu)成，變頻器是對制冷系統(tǒng)中電動機轉(zhuǎn)動的速度進行控制，并且對制冷系統(tǒng)中可能會發(fā)生的故障加以預防，其工作原理主要是依靠變頻器每個構(gòu)成機器間的相互配合。變頻器在使用之前要進行調(diào)試，調(diào)試成功之后才能正式投入運行。具體操作步驟是在電源接通后，將變頻器上的轉(zhuǎn)換開關調(diào)換到近距離控制模式，礦井制冷系統(tǒng)中電動機在不同溫度下運行的所需溫度，都可以通過在變頻器上選擇不同的速度來實現(xiàn)。如果在變頻器的運行或啟動時出現(xiàn)故障，都會自動停止運行或啟動。

3．2ABB變頻器

ABB公司的變頻器中，根據(jù)制冷系統(tǒng)不同的負荷來調(diào)節(jié)冷卻水的循環(huán)流量，主要是依靠對頻率輸出的控制，進而控制電動機輸出軸的功率。地面的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)安裝了5臺循環(huán)水泵。

3．3運行方式

礦井制冷系統(tǒng)中關于變頻器的運用分為兩種模式，根據(jù)溫度對礦井制冷的需求分為夏季和冬季。夏季時，礦井對制冷降溫的要求比較高，所以制冷系統(tǒng)對熱量的負荷比較重，這也增加了冷卻水的流量。針對這樣的情況，可以通過調(diào)整變頻器的頻率，使變頻器與水泵達到同時運行的模式，來滿足礦井制冷降溫的要求。冬季時，礦井對制冷的要求相對要低得多，那么制冷系統(tǒng)對熱量的負荷也隨之降低，同時也減少了對冷卻水流量的要求。所以可以減少水泵的臺數(shù)，采用2臺水泵的運行，并且要求每臺水泵的運行頻率為30HZ左右。并且，由于水泵在冬季消耗的能量較低，一般采用低能耗的運行模式。

篇2

吸附制冷系統(tǒng)以太陽能、工業(yè)余熱等低品位能源作為驅(qū)動力，采用非氟氯烴類物質(zhì)作為制冷劑，系統(tǒng)中很少使用運動部件，具有節(jié)能、環(huán)保、結(jié)構(gòu)簡單、無噪音、運行穩(wěn)定可靠等突出優(yōu)點，因此受到了國內(nèi)外制冷界人士越來越多的關注。

吸附制冷的基本原理是：多孔固體吸附劑對某種制冷劑氣體具有吸附作用，吸附能力隨吸附劑溫度的不同而不同。周期性的冷卻和加熱吸附劑，使之交替吸附和解吸。解吸時，釋放出制冷劑氣體，并在冷凝器內(nèi)凝為液體；吸附時，蒸發(fā)器中的制冷劑液體蒸發(fā)，產(chǎn)生冷量。圖1是吸附制冷的理想基本循環(huán)系統(tǒng)示意圖，圖2是理想基本循環(huán)熱力圖。

圖1理想基本循環(huán)系統(tǒng)示意圖圖2理想基本循環(huán)熱力圖

圖1中、為切換系統(tǒng)吸附／解吸狀態(tài)的控制閥門，為節(jié)流閥；圖2中、分別為吸附態(tài)吸附率和解吸態(tài)吸附率，、為吸附起始和終了溫度，、為解吸起始和終了溫度。吸附制冷理想基本循環(huán)的由四個過程組成：(1)12，等容升壓；(2)23，等壓解吸；(3)34，等容降壓；(4)41，等壓吸附。(1)(2)過程需要加熱，(3)(4)過程需要冷卻，12561為制冷劑循環(huán)過程，當吸附床處于41階段時，系統(tǒng)產(chǎn)生冷量。

2吸附制冷技術研究進展

吸附制冷工作原理最早是由Faraday提出的[1]，而后在20世紀20年代才真正開始了吸附制冷系統(tǒng)的相關研究，由于當時提出的吸附制冷系統(tǒng)系統(tǒng)在商業(yè)上根本無法與效率高得多、功率大得多的系統(tǒng)競爭，因而并未受到足夠的重視。20世紀70年代的能源危機為吸附式制冷技術的發(fā)展提供了契機，因為吸附制冷系統(tǒng)可用低品位熱源驅(qū)動，在余熱利用和太陽能利用方面具有獨到的優(yōu)點。進入20世紀90年代，隨著全球環(huán)境保護的呼聲越來越高，不使用氟氯烴作為制冷劑的吸附制冷技術引起了制冷界人士的廣泛興趣，從而使得吸附制冷技術的研究得以蓬勃的發(fā)展起來[2]。

吸附制冷吸附研究主要包括工質(zhì)對性能、吸附床的傳熱傳質(zhì)性能和系統(tǒng)循環(huán)與結(jié)構(gòu)等幾個方面的工作，無論哪一個方面的研究都是以化工和熱工理論為基礎的，例如傳熱機理、傳質(zhì)機理等等，限于篇幅，本文僅從技術發(fā)展的角度來概括吸附制冷的研究進展。

2.1吸附工質(zhì)對性能研究

吸附制冷技術能否得到工業(yè)應用很大程度上取決于所選用的工質(zhì)對，工質(zhì)對的熱力性質(zhì)對系統(tǒng)性能系數(shù)、初投資等影響很大，要根據(jù)實際熱源的溫度選擇合適的工質(zhì)對。從20世紀80年代初到90年代中期，研究人員為吸附工質(zhì)對的篩選做了大量的工作，逐漸優(yōu)化出了幾大體系的工質(zhì)對。按吸附劑分類的吸附工質(zhì)對可分為：硅膠體系、沸石分子篩體系、活性炭體系（物理吸附）和金屬氯化物體系（化學體系）[2,3]。由于化學吸附在經(jīng)過多次循環(huán)后吸附劑會發(fā)生變性，因而對幾種物理吸附類吸附體系的研究較多。幾種常用工質(zhì)體系的工作特性總結(jié)于表1[4]。

表1固體吸附制冷工質(zhì)對的工作特性和應用范圍工質(zhì)對

制冷劑

毒性

真空度

系統(tǒng)耐壓強度

解吸溫度

℃

驅(qū)動熱能

標準沸點

℃

汽化潛熱

kJ/kg

沸石－水

100

2258

無

高

低

＞150

高溫余熱

硅膠－水

100

2258

無

高

低

100

太陽能、低溫余熱

活性炭－甲醇

65

1102

有

高

適中

110

太陽能、低溫余熱

活性炭－乙醇

79

842

無

適中

適中

100

太陽能、低溫余熱

活性炭纖維－甲醇

65

1102

有

高

適中

120

太陽能、低溫余熱

氯化鈣－氨

－34

1368

有

低

高

95

太陽能、低溫余熱

近幾年來，研究人員在吸附工質(zhì)對方面的研究始終沒有停止，從理論和實驗兩個方面對各種工質(zhì)對的工作特性進行了廣泛的研究。綜合考慮強化吸附劑的傳熱傳質(zhì)性能，開發(fā)出較為理想的、環(huán)保型吸附工質(zhì)對，從根本上改變吸附制冷工業(yè)化過程中所面臨的實際困難，是推動固體吸附式制冷工業(yè)技術早日工業(yè)化的關鍵。

2.2吸附床的傳熱傳質(zhì)性能研究

吸附床的傳熱傳質(zhì)特性對吸附式制冷系統(tǒng)有較大的影響。一方面，吸附床的傳熱效率和傳質(zhì)特性直接影響制冷系統(tǒng)對熱源的利用；另一方面，傳熱傳質(zhì)越快，循環(huán)周期越短，則單位時間制冷量越大。因此，提高吸附床的傳熱傳質(zhì)性能是吸附式制冷效率提高的關鍵。

傳質(zhì)速率主要取決于吸附解吸速度和吸附劑的傳質(zhì)阻力，吸附劑的傳質(zhì)阻力主要是由其孔隙率決定的，此外制冷劑氣體在吸附劑內(nèi)的流程也對傳質(zhì)阻力有很大影響，合理的吸附劑填充方式和吸附器設計可以有效降低傳質(zhì)阻力。對于傳熱來講吸附床主要存在兩種熱阻[6]：吸附換熱器的金屬材料（換熱管道與翅片）與吸附劑之間的接觸熱阻；固體吸附劑的傳熱熱阻。因此，改善吸附床的傳熱特性，主要從減小這兩個熱阻的角度出發(fā)，或者依靠增大換熱面積來增加總的換熱量，也就是通過合理的吸附器結(jié)構(gòu)設計來增加換熱量。

在加強傳質(zhì)性能方面，比較有效的方法是通過改變吸附劑顆粒的形狀增加床層孔隙率以及在吸附床設計時設置制冷劑氣體的流動通道。

吸附器傳熱性質(zhì)的加強首先是對吸附劑的處理，目前比較公認的方法有：采用二元混合物，讓小顆粒吸附劑摻雜在大顆粒吸附劑之間以減小吸附床的松散性；在吸附劑中摻入高導熱系數(shù)材料；通過固結(jié)等手段改變顆粒形狀，增大相互之間的傳熱面積，減少顆粒間的接觸熱阻[5]。減小吸附劑與吸附器翅片或器壁之間接觸熱阻可采用壓實或粘貼等方法。在吸附床的設計上，比較成熟的吸附床結(jié)構(gòu)有翅片管式、板式、螺旋板式等[6]。

傳熱和傳質(zhì)的加強經(jīng)常是關聯(lián)在一起的，二者有時是對立的有時是統(tǒng)一的，例如床層孔隙率的增加會減小傳質(zhì)阻力，但卻導致導熱熱阻的增加；而一個結(jié)構(gòu)設計良好的吸附器往往會同時對傳熱和傳質(zhì)起到促進作用，例如Melkon[7]所采用的將沸石粉末以極薄的厚度粘附在換熱管表面上的做法。因此，在具體實施傳熱傳質(zhì)強化措施時必須綜合全面的考慮，選取最佳的方案。

2.3系統(tǒng)循環(huán)與結(jié)構(gòu)的研究

從工作原理來看，吸附制冷循環(huán)可分為間歇型和連續(xù)型，間歇型表示制冷是間歇進行的，往往采用一臺吸附器；連續(xù)型則采用二臺或二臺以上的吸附器交替運行，可保障連續(xù)吸附制冷。如果吸附制冷單純由加熱解吸和冷卻吸附過程構(gòu)成，則對應的制冷循環(huán)方式為基本型吸附制冷循環(huán)。如果對吸附床進行回熱，則根據(jù)回熱方式不同，可有雙床回熱、多床回熱、熱波與對流熱波等循環(huán)方式。下面簡單闡述一下幾種循環(huán)的基本原理。

基本循環(huán)在吸附制冷基本原理中已作介紹，其制冷過程是間歇進行的，增加床數(shù)并通過閥門的切換可實現(xiàn)連續(xù)制冷，但床與床之間無能量的交換。

20世紀80年代后期，Tchernev[8]、Meunier和Douss[9]等構(gòu)建了雙床回熱循環(huán)，所謂回熱即利用一個吸附床吸附時放出的吸附熱和顯熱作為另一個吸附床的解吸熱量，回熱的利用率將隨著床數(shù)的增加而增加。回熱循環(huán)依靠床與床之間能量的交換來實現(xiàn)顯熱、吸附熱等熱量的回收，不僅可實現(xiàn)連續(xù)供冷，而且可大大提高系統(tǒng)COP。

熱波循環(huán)也是回熱利用的一種循環(huán)方式，是由Shelton[10]提出的。普通回熱循環(huán)中吸附床的溫度隨時間逐漸下降，同時解吸床的溫度逐漸上升，當兩床溫度達到同一溫度后，便無法繼續(xù)利用回熱而需采用外部熱源繼續(xù)解吸過程。Shelton認為，在吸附床中，如果能使床溫在與熱媒流動相垂直的方向上保持一致，而在熱媒流動方向上產(chǎn)生一陡坡（熱波），則能大大提高回熱效率。這一概念所描述回熱效率很高，但其實現(xiàn)尚有一定困難。

對流熱波循環(huán)是由Critoph[11]提出的，這種循環(huán)方式利用制冷劑氣體和吸附劑間的強制對流，采用高壓制冷劑蒸汽直接加熱、冷卻吸附劑而獲得較高的熱流密度。

根據(jù)吸附式系統(tǒng)的特點和溫度源的選擇，還可構(gòu)筑多級和復疊循環(huán)制冷系統(tǒng)[2]。

從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來看上述循環(huán)目前都是采用固定床方式實現(xiàn)的，因此在此有必要提及一種旋轉(zhuǎn)式吸附制冷系統(tǒng)，這種系統(tǒng)形式最早在20世紀80年代出現(xiàn)在美國的一些專利文獻中，但直到2000年左右才有比較系統(tǒng)的研究見諸報道[12,13]。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用旋轉(zhuǎn)方式使多個吸附制冷單元聯(lián)合運行，有效地利用了回熱，并在冷量輸出的連續(xù)性、穩(wěn)定性和系統(tǒng)可控性等方面遠遠的優(yōu)于以往的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方式。

3吸附制冷技術在空調(diào)領域的應用前景

目前投入實用的吸附制冷系統(tǒng)主要集中在制冰和冷藏兩個方面，用于空調(diào)領域的實踐很少，只有少量在車輛和船舶上應用的報道。這主要是因為吸附制冷系統(tǒng)暫時尚無法很好的克服COP值偏低、制冷量相對較小、體積較大等固有的缺點，此外其冷量冷輸出的連續(xù)性、穩(wěn)定性和可控性較差也使其目前不能滿足空調(diào)用冷的要求。趙加寧[14]提出在現(xiàn)有的技術水平下，可以結(jié)合冰蓄冷或作為常規(guī)冷源補充兩種方式將吸附制冷用于建筑空調(diào)。本文認為吸附制冷技術在空調(diào)領域的應用應立足于本身特殊的優(yōu)勢，揚長避短，在特殊應用場合占據(jù)自己的位置。

吸附制冷與常規(guī)制冷方式相比，其最大的優(yōu)勢在于利用太陽能和廢熱驅(qū)動，極少耗電，而與同樣使用熱量作為驅(qū)動力的吸收式制冷相比，吸附式制冷系統(tǒng)的良好抗震性又是吸收系統(tǒng)無法相比的。在太陽能或余熱充足的場合和電力比較貧乏的偏遠地區(qū)，吸附制冷具有良好的應用前景。

3.1可用于吸附制冷的熱力資源

我國太陽能資源很豐富，年平均日照量為5.9GJ/(m2·a)[14]。利用太陽能制冷是非常合理的，因為太陽能輻射最強的地區(qū)，通常是最需要能量制冷的地區(qū)，并且太陽輻射最強的時候也是最需要制冷的時候。

我國工業(yè)余熱資源的量很大，分布面很廣，溫度范圍也很寬，1990年的工業(yè)余熱統(tǒng)計數(shù)據(jù)[15]表明：我國工業(yè)余熱資源的回收率僅為33.5%，即2/3的余熱資源尚未被利用。

吸附制冷的良好抗震性使其在汽車和船舶等振動場合的應用成為可能。雖然吸收式制冷系統(tǒng)的工藝比較成熟，也可直接利用排氣廢熱，COP值相對于吸附式制冷來說也較高，但在車船這樣的運動平臺上，吸收式系統(tǒng)的溶液容易從發(fā)生器進入冷凝器以及從吸收器進入蒸發(fā)器，從而污染制冷劑以致不能正常運行。而吸附制冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、運行維護費用低，能滿足車船的特殊要求。

常規(guī)汽車空調(diào)中使用的壓縮機要消耗大量的機械功，通常開動空調(diào)后，汽車發(fā)動機功率要降低10～12％，耗油量增加10～20％。汽車發(fā)動機的效率一般為35％～40％左右，約占燃料發(fā)熱量1/2以上的能量被發(fā)動機排氣及循環(huán)冷卻水帶走，其中排氣帶走的能量占燃料發(fā)熱量的30％以上，在高速大負荷時，汽車發(fā)動機排氣溫度都在400℃～500℃以上[16]。

船舶柴油機的熱效率一般只有30％～40％，約占燃料發(fā)熱量1/2的能量被柴油機的氣缸冷卻水及排氣等帶走。其中柴油機冷卻水溫度約為60℃～85℃，所帶走的熱量約占燃料總發(fā)熱量的25％；而柴油機排氣余熱的特點是溫度高，所帶走的熱量約占燃料總發(fā)熱量的35％[17]。

3.2吸附制冷系統(tǒng)自身的改進

吸附制冷系統(tǒng)能否最終在空調(diào)領域取得自己穩(wěn)固的地位，最主要還要依靠吸附制冷系統(tǒng)自身性能的提高。在COP、單位質(zhì)量吸附劑制冷量、單位時間制冷量的提高等研究方向上，許多研究者已取得了很多的成就并仍在辛勤的努力著。

此外，空調(diào)負荷對冷量的要求與制冰和冷藏系統(tǒng)不同，在實際中無論是建筑物還是車船的空調(diào)負荷都是動態(tài)變化的，這就要求冷源能夠及時響應空調(diào)系統(tǒng)的冷量要求，并且能夠保證連續(xù)的在一定時間內(nèi)平穩(wěn)供應冷量。吸附式制冷由于本身固有的特點，使其在試圖進行連續(xù)供冷時制冷量以波的形式出現(xiàn)。而且目前吸附式制冷系統(tǒng)運行的控制手段比較單一，公認的途徑有兩個：一是通過改變解吸階段的加熱速率以及吸附階段的冷卻速率來改變循環(huán)周期；二是強行改變等壓吸附時間，利用吸附過程中不同階段的吸附速度不同來調(diào)節(jié)冷量。由于吸附制冷系統(tǒng)的慢響應特性，這樣的控制手段無法使系統(tǒng)的冷量輸出滿足空調(diào)冷負荷經(jīng)常變化的要求。冷量供應的連續(xù)性、穩(wěn)定性和可控性可以統(tǒng)稱為冷量品質(zhì)，目前這方面的研究尚未引起足夠的重視，如何有效地改善冷量品質(zhì)是吸附制冷系統(tǒng)走向空調(diào)領域亟待解決的重要課題。

4結(jié)論

本文簡要介紹了吸附式制冷的基本原理，并從吸附工質(zhì)對性能、吸附床傳熱傳質(zhì)性能和系統(tǒng)循環(huán)幾個方面介紹了吸附制冷技術的研究概況。吸附制冷技術目前在空調(diào)領域的應用較少，本文認為吸附制冷憑借自身以太陽能和廢熱為驅(qū)動力、節(jié)能環(huán)保、運行可靠等優(yōu)勢，將來很有希望在特殊場合的空調(diào)應用中找到自己穩(wěn)固的立足點。

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14.趙加寧，邱玉瑞．太陽能固體吸附式制冷技術在我國建筑中的應用．暖通空調(diào)，2001，31（6）：32～34

篇3

在本文中主要介紹以下三方面的改革措施：

（1）課堂教學內(nèi)容選取課程改革后教學內(nèi)容緊緊圍繞“工作崗位職業(yè)能力”這一主線，增添了學生分析和解決本專業(yè)較復雜的技術問題（如安裝、調(diào)試等）的專項技能訓練，同時輔以社會實踐和技術大賽、網(wǎng)絡平臺學生自學相結(jié)合的教學方式完成教學內(nèi)容的有益補充，為學生可持續(xù)發(fā)展奠定良好基礎［2］。刪減了《空氣調(diào)節(jié)用制冷技術》課程的課本中原理部分繁瑣的計算部分，教學重點放在制冷系統(tǒng)、中央空調(diào)的安裝、運行、調(diào)試、節(jié)能控制策略方面的知識。使學生了解制冷和空調(diào)的基本原理，掌握各種制冷系統(tǒng)的各組成部件的結(jié)構(gòu)、功用，掌握中央空調(diào)系統(tǒng)的基本組成、管理設備、負荷估算、噪音減震等知識點，掌握空調(diào)系統(tǒng)拆裝與調(diào)試；掌握中央空調(diào)系統(tǒng)的操作管理及常見故障分析的能力，掌握建筑物的節(jié)能控制的策略。增加了實際產(chǎn)品的部件、系統(tǒng)性能參數(shù)、特性、型號、操作手冊等作為必要的教學內(nèi)容，進行優(yōu)化、整合，使學生掌握的知識更加貼近崗位的職業(yè)技能需要。通過“兩增一減”的教學內(nèi)容調(diào)整，教學內(nèi)容更貼近高職類暖通工程專業(yè)學生的崗位技能和企業(yè)的需求

（2）建設校內(nèi)與校外實訓基地為了趕上先進的空調(diào)制冷技術的發(fā)展速度，2008年學校投入5萬，2010年學校投入10萬新建建筑環(huán)境與設備綜合測試實驗室。近幾年來，我校不斷加大對實踐教學環(huán)境的投資，加大實驗室建設力度，制冷實驗、實訓中心已經(jīng)建成并投入使用，實驗設備齊全，可進行制冷壓縮機拆裝、制冷壓縮機性能測試、制冷制熱空調(diào)系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)故障檢測、制冷劑充注及系統(tǒng)試運行、中央空調(diào)制冷系統(tǒng)運行與維護等多項實驗項目，提高學生分析問題、解決問題及實際操作的能力。在校外實訓基地，聘請現(xiàn)場經(jīng)驗豐富，理論功底深厚的專家做為指導教師，進行開放式教學［3］。利用企業(yè)設備檢修和項目改造機會豐富學生現(xiàn)場動手經(jīng)驗，分別是我校學生參觀河南某電廠集控室中央空調(diào)調(diào)試和廠房通風改造現(xiàn)場的教學一景。

（3）教學資源開發(fā)我們對制冷技術方面現(xiàn)有公開出版教材全面篩選，選取更加適合專科生能力培養(yǎng)需求的教材，并形成了一套相對固定的課程教學資源。

①教材使用黃奕沄主編.《空氣調(diào)節(jié)用制冷技術》（第二版）（國家級十一五規(guī)劃教材），中國電力出版社，2007.3。

②擴充性資料學校圖書館累計藏書5萬多冊，電子閱覽室安裝了中文電子圖書系統(tǒng)，豐富的館藏為學生提供大量的輔助學習資料，擴充知識面，陶冶情操。同時課程相關教學文件均已上網(wǎng)，包括理論教學大綱、實踐教學大綱、實驗指導書、課程設計指導書、授課計劃等，指導學生自主、有效地學習。校園網(wǎng)絡課程輔助教學課件，內(nèi)容結(jié)構(gòu)層次清晰，圖文并茂，為學生提供網(wǎng)絡教學及課程指導。電子教案，幫助學生課后復習。附設多套自測試卷，學生可以自我檢查學習效果，網(wǎng)上考試系統(tǒng)方便教師對學生考核，及時反饋信息，有針對性地調(diào)整教學。開設校園網(wǎng)網(wǎng)上答疑，暢通學生與教師的溝通。

篇4

引言

混凝土施工的主材選擇通常是水泥和砂石。如果砂石規(guī)格不統(tǒng)一，或是摻有較多雜質(zhì)，其質(zhì)量不合標準，將會導致混凝土施工后的質(zhì)量。因此，砂石、水泥的選擇不僅要考慮到生產(chǎn)廠家、質(zhì)量證明等，還要考慮到材料的雜質(zhì)。建筑工程混凝土中的模板通常的重復利用的，在重復利用時模板表面難免會殘留浮土、雜物，使用前應做好清理工作。厚大體積混凝土施工是建筑工程施工中的基礎部分，施工環(huán)節(jié)相對復雜。本文主要從厚大體積混凝土入手，分析鋼筋支架兼做冷凝水管降溫原理。

1.分析厚大體積混凝土具有的特征

大體積混凝土其實就是體積大的混凝土，體積的橫斷面大于一米，且其面積大到可以使混凝土出現(xiàn)水化熱變化。在建筑工程之中，會使用許多大體積的混凝土，以滿足工程的結(jié)構(gòu)要求。大體積混凝土本身具有以下特征：一是，對施工技術有很高的要求，特別是高層建筑和大型設備之中，對其要求更高，因為在高層建筑之中大體積混凝土的使用頻率更高。且該技術在施工的過程之中需連續(xù)澆筑，無法預留施工縫，無法中途停歇。二是，因為該混凝土的體積大，因此在澆筑的過程之中會產(chǎn)生較高的水化熱量，因為在這個過程之中熱量不易散發(fā)，因此會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)內(nèi)部和外部的溫度出現(xiàn)較大的差距，使其出現(xiàn)溫度應力，這對施工質(zhì)量造成一定的影響。因此，在建筑工程中使用該技術，需要全面的了解該技術的施工流程，掌握合理的施工技術，保障工程的順利完成。

2.大體積混凝土具體的施工流程

厚大體積混凝土的具體施工流程本來就是較為復雜的項目，這個過程是屬于動態(tài)目標控制的過程，需要根據(jù)大體積混凝土本身具有的特點進行分析。在項目施工之前，需要做好以下的準備工作：

一是，在施工之前需要深入了解工程的相關概況，包括結(jié)構(gòu)設計、地地質(zhì)條件、物理學指標、氣候環(huán)境等。在此基礎之上，需要準備好施工材料、設備以及人力等。

二是，評估施工地情況。混凝土地基施工前通常已經(jīng)對地基施工進行設計分析，評估施工的安全性。因而在施工中，需要按照預先制定的計劃進行施工，因此需要評估施工地的狀況。如地基施工環(huán)境復雜，往往會存在各種因素影響施工進度，甚至改變施工計劃。因此，混凝土地基施工中要按照預定計劃先進行深基礎施工，再進行淺基礎施工，根據(jù)地基施工情況來調(diào)整施工進度。地基開挖中做好支護防護工作，確保施工環(huán)境安全[1]。

三是，制定施工方案。根據(jù)材料、設備、施工現(xiàn)場狀況、環(huán)境等制定施工方案，以施工溫度指標作為依據(jù)，合理且科學的進行方案的制定。施工方案需要按照相關的具體流程進行：第一，需要做好施工之前的準備工作；第二，混凝土的配置以及攪拌；第三，澆筑；第四，養(yǎng)護；第五，運輸。但是需要注意，大體積混凝土因為溫度散發(fā)不容易，因此需要控制好溫度，才能保障整個建筑項目的施工質(zhì)量。

3.鋼筋支架兼做冷凝水管

3.1 降溫原理

按照施工單位的進度進行設計，在底板混凝土施工在氣溫較高的月份，但是為了保障施工質(zhì)量，在施工的過程之中需要采取措施以此降低混凝土內(nèi)部的溫度，確保混凝土的溫差不超過25攝氏度。因為基礎底板較厚，且鋼筋較多，因此在施工的過程之中將鋼筋支架兼做冷凝水管，通過循環(huán)水以此降低混凝土內(nèi)部的溫度。

3.2 布置

很多的建筑工程大體積混凝土中會存在上、中、下三層的鋼筋網(wǎng)，因此在綁扎鋼筋時，需要確定各層鋼筋網(wǎng)的平面位置和標高無誤后，方能進行鋼筋安裝。標高調(diào)整結(jié)束后，用粉筆在底板和側(cè)板畫上相應的間距，對號布設鋼筋，側(cè)墻箍筋，配合底板橫向筋布設，縱筋在箍筋里面的，待全部鋼筋就位后，才能穿去。應增設底板上層鋼筋的定位撐筋，直徑不小于20的鋼筋做成板凳筋，托住上層鋼筋，不致應操作人員走動而變形。底板和側(cè)墻的鋼筋，適當?shù)墓?jié)點進行焊接，確保網(wǎng)格的穩(wěn)固不變形。設置好鋼筋支架的間距，并且將鋼筋固定，支架則采用48mm的鋼管。除此之外，鋼管支架的中間層需要兼做冷凝的水管，而冷凝的水管在中間層的鋼筋W管底部，為了保障鋼筋支架的穩(wěn)定，需要將立柱和地層的鋼筋網(wǎng)進行焊接。為了保障冷凝水管的水循環(huán)的暢通性，需要在鋼管的支架上焊接，當做是止水片。

3.3 冷凝水管的制作以及循環(huán)設計

在建筑工程中冷凝管主要采用的是48mm的鋼管，端頭攻絲，將彎管接頭與直管的接頭連接。南北設置一條進水管，流向為從西至東。為了保障水壓和水流量，在進水管的位置設一臺加壓泵。在出水管的部位利用原有集水坑或電梯基坑作集水井，主要是用于收集流出的水，并且能夠方便加壓泵及時的將水抽上來重復灌入冷凝管進。一臺抽水加壓泵管多個循環(huán)冷凝管，每一個循環(huán)冷凝管進水口均設計一個閥門，以此控制水流速度和流量，達到控制混凝土內(nèi)部溫度高低的功能。冷凝管主要是按照矩形排列，在地下室底板中間設置一層冷凝管，間距為兩米。為了保障冷凝管鏈接的牢固性，需要纏好膠帶以防漏水，并且在鋼筋和冷凝管兩者之間進行加固，減少振搗、灌注的損壞和失效。

3.4 厚大體積混凝土的表面養(yǎng)護和降溫

大體積混凝土施工工序是一個完整且比較復雜的過程，施工工序通常為選料-混凝土配置-攪拌-澆筑-拆模。為保證混凝土的完整性，通常從一邊開始澆筑。如果混凝土施工時有坡度，則要注意澆筑效果，應確保混凝土澆筑推至頂部，并預防出現(xiàn)蜂窩、空洞、麻面等缺陷。混凝土澆筑后要注意養(yǎng)護，保證混凝土澆筑的效果[3]。在混凝土澆筑完畢之后，需要覆蓋薄膜。薄膜和薄膜之間的搭接需嚴密，以此才能封住水分。并且需要以天氣作為根據(jù)，進行灑水養(yǎng)護，嚴密觀察混凝土的表面，確保混凝土表面的濕潤，這樣才能達到養(yǎng)護降溫。

3.5 囟鵲募嗖夂涂刂

因為混凝土施工的初期升溫較為快速，內(nèi)部的溫度升高主要是在澆筑后的三天至五天，一般會在五天內(nèi)溫度會升高至最高峰，因此需要根據(jù)溫度的變化進行澆筑。通過控制溫度，才能起到很好的降溫效果，避免混凝土出現(xiàn)裂縫。

4.結(jié)束語

建筑工程大體積混凝土施工過程中工序比較復雜，在施工前，把控好混凝土各種材料的選擇，做好各種材料的配置工作，才能保證混凝土質(zhì)量達到要求。總體來講，大體積混凝土施工技術是運用會直接影響混凝土施工質(zhì)量。雖然混凝土施工過程比較復雜，工序多，但只要嚴格按照混凝土相關標準和要求進行，通過降溫原理，進行鋼筋支架和冷凝水管的布置，冷凝水管的制作以及循環(huán)設計，加強厚大體積混凝土的表面養(yǎng)護和降溫，才能把控好混凝土施工質(zhì)量。

參考文獻

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[2] Su Qi，Ye Zhang，Shu Hao Liu，Xiong Song. Experimental Research of Bending Capacity of Normal Section of Steel Fiber Reinforced Concrete Wall-Beams Simply Supported[J]. Applied Mechanics and Materials，2012，19（10）：151-153.

[3] Xuejian Liu，Tarun Pareek，Shih-Ho Chao. New Methodology for Design and Construction of Concrete Members with Complex Stress Fields Using Steel FiberCReinforced Concrete[J]. Journal of Structural Engineering，2016，02（16）：78.

篇5

1 引言

6T超導Wiggler磁體是合肥同步輻射加速器的重要部件，它使光源的應用范圍由真空紫外和軟X波段擴展至1?左右的硬X射線領域，Wiggler磁體系統(tǒng)后面現(xiàn)連接有三條硬X射線光束線站：XAFS光束線站、X—光衍射光束線站、LIGA光束線站，這三條光束線站自運行以來，貢獻出很多重要科研成果。Wiggler磁體是采用NbTi低溫超導線繞組和鐵芯組合的方式，有三對磁極為單周期結(jié)構(gòu)(1-3)。Wiggler磁體系統(tǒng)運行已有13年，其設計使用壽命為10年左右。Wiggler磁體系統(tǒng)液氦消耗量設計值約為每天40升，實際測量值約為每天50升。2009年8月之前，液氦日均消耗量約為56升，3-4天輸液一次，2009年8月到2010年5月，液氦日均消耗量約為81升，相比之下增加了約44%的消耗量物理論文，2-3天要輸液一次。液氦消耗量的劇增，直接導致了每年運行經(jīng)費多增加約100萬元，操作人員的工作強度增加。超導磁體運行安全性下降，液氦消耗過快有可能會導致失超。目前液氦價格很高，供應緊張。液氦供應量不足時，Wiggler磁體系統(tǒng)就無法運行，為保證三條光束線站的持續(xù)穩(wěn)定的運行，大幅降低運行成本，有必要對Wiggler磁體系統(tǒng)進行升級改造(4-6)。

2 Wiggler磁體系統(tǒng)改造目標

2.1改造主要內(nèi)容

為解決液氦消耗量大幅增加的問題，以及更進一步降低液氦消耗量，降低運行成本，擬將當前的Wiggler磁體系統(tǒng)改造成液氦零揮發(fā)系統(tǒng)論文提綱怎么寫。由于液氦零揮發(fā)系統(tǒng)引入小型制冷機，需要對制冷機工作時振動對Wiggler磁體的影響進行評估，判斷是否能達到合肥國家同步輻射實驗室提出的振動限定要求，以避免振動對同步輻射光源的性能造成影響。

2.2改造的主要性能指標

改造后的Wiggler磁體系統(tǒng)主要性能指標如下：

(1)保持束流管道高度1400mm不變；

(2)實現(xiàn)液氦零揮發(fā)系統(tǒng)；

(3)Wiggler磁體的振動幅度小于1μm；

(4)Wiggler磁體系統(tǒng)整體高度降低。

3 Wiggler液氦零揮發(fā)系統(tǒng)振動評估

由于合肥國家同步輻射實驗室對Wiggler磁體的振動提出限定要求，因此在液氦零揮發(fā)系統(tǒng)設計時，需要考慮隔振，振動的主要來源是小型制冷機。建立一個三位直角坐標系，選定一個垂直地面的方向為Z方向，選定相應的一組平行于地面且相互垂直的兩個方向為X、Y方向。

3.1 單個制冷機的振動測試

采用振動采集儀分別測量住友公司的4KG-M制冷機和南京柯德超低溫技術有限公司的4K G-M制冷機的二級冷頭的Z方向位移振動，將傳感器固定在二級冷頭的位置，振動實驗測量裝置如圖1所示。振動實驗測量獲得的數(shù)據(jù)與文獻[7]中的數(shù)據(jù)如表1所示。從表1數(shù)據(jù)可以看到，制冷機沒有工作時，其二級冷頭的Z方向振動位移峰峰值為0.669μm，是由測試環(huán)境造成的，比如測試環(huán)境中的其他運行的設備、大地的脈動等等；制冷機工作時物理論文，實驗測得住友公司的4K G-M制冷機二級冷頭的Z方向振動位移峰峰值為28.661μm，文獻中住友公司的4K G-M制冷機二級冷頭的Z方向振動位移峰峰值為26μm，兩個數(shù)據(jù)比較接近。測試環(huán)境、測量設備、4K G-M制冷機的運行狀態(tài)等因素的不同會導致兩個數(shù)據(jù)產(chǎn)生一些差異，也說明振動采集儀和測量方法是可靠的。

圖1 4K G-M制冷機振動實驗測試裝置

表1 4K G-M制冷機振動實驗Z方向振動位移比較

 

位置

狀態(tài)

Z方向位移峰峰值（μm）

4K G-M制冷機二級冷頭

制冷機停止

0.669

住友4K G-M制冷機二級冷頭

制冷機工作

28.661

柯德4K G-M制冷機二級冷頭

制冷機工作

24.704

篇6

主辦單位：中國制冷學會

出版周期：雙月刊

出版地址：北京市

語

種：中文

開

本：大16開

國際刊號：0253-4339

國內(nèi)刊號：11-2182/TB

郵發(fā)代號：892101

發(fā)行范圍：

創(chuàng)刊時間：1979

期刊收錄：

CA 化學文摘(美)(2009)

CBST 科學技術文獻速報(日)(2009)

中國科學引文數(shù)據(jù)庫(CSCD―2008)

核心期刊：

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

中文核心期刊(2000)

中文核心期刊(1996)

期刊榮譽：

聯(lián)系方式

期刊簡介

篇7

1概述

制冷技術是研究獲得低溫的方式及其機理和應用的科學技術，從廣義上講，凡是低于環(huán)境溫度的都稱為低溫。

低溫技術不僅與人們當代高質(zhì)量生活息息相關，同時與世界上許多尖端科學研究(諸如超導電技術、航天與航空技術、高能物理、受控熱核聚變、遠紅外探測、精密電磁計量、生物學和生命科學等)密不可分。科技論文，林德循環(huán)。在超低溫條件下，物質(zhì)的特性會出現(xiàn)奇妙的變化：空氣變成了液體或固體；生物細胞或組織可以長期貯存而不死亡；導體發(fā)生超導電現(xiàn)象和完全抗磁現(xiàn)象，其電阻消失了，而磁力線不能穿過超導體；液體氦發(fā)生超流現(xiàn)象，黏滯性幾乎為零，而且具有比高純銅還好的導熱性能。

氣體具有相當?shù)偷姆悬c，將氣體液化可以獲得低至的低溫。具有目前常用節(jié)流過程或者節(jié)流過程與絕熱膨脹相結(jié)合的方法來液化氣體。

篇8

一、前言

制冷劑是制冷循環(huán)系統(tǒng)的重要工作介質(zhì)，又稱為制冷工質(zhì)。在制冷劑發(fā)展史上，氟利昂制冷劑對制冷技術的發(fā)展發(fā)揮了積極的推動作用。氟利昂制冷劑以其無毒、無味、不易爆炸、化學性和熱穩(wěn)定性好、腐蝕性小等優(yōu)點，得到了廣泛的應用。但相關研究表明，氟利昂在強烈的紫外線照射下會發(fā)生一系列化學反應，產(chǎn)生環(huán)境污染氣體。化學反應過程中產(chǎn)生的氯原子與臭氧分子不斷地反應，嚴重破壞了臭氧層，造成臭氧層空洞，臭氧層的保護迫在眉睫。與此同時，大氣中氟利昂濃度的不斷增加造成了溫室效應問題也越來越受到受到關注。

HCF類工質(zhì)對臭氧層不具有破壞力，但由于其化學性質(zhì)較為穩(wěn)定，能量釋放后會積累，從而導致溫室效應。近年來，世界各國均在致力于合成高性能的工質(zhì)，但由于制冷劑的用量在不斷增加，很難避免工質(zhì)泄露的問題，這勢必會造成環(huán)境污染。考慮到工質(zhì)環(huán)境效應的長期性和安全性，工質(zhì)的研究應盡量使用對生態(tài)平衡有影響到一些非自然工質(zhì)。高效、低毒、無害的自然工質(zhì)的研究與應用已成為目前解決環(huán)境問題最重要的方案。二氧化碳（CO2）制冷劑作為一種無毒、無害的自然工質(zhì)，其研究與推廣應用已成為現(xiàn)代制冷劑的主要發(fā)展方向。

二、二氧化碳制冷劑的性質(zhì)

隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出，現(xiàn)代制冷劑的研發(fā)越來越強調(diào)工質(zhì)的環(huán)保性、安全性、經(jīng)濟性以及高循環(huán)效率。CO2是一種性能良好的自然工質(zhì)，其作為制冷劑具有很多其他工質(zhì)不具有的優(yōu)點，基本符合現(xiàn)代工質(zhì)研發(fā)的要求。CO2作為制冷劑的具有以下優(yōu)點：

（一）優(yōu)良的環(huán)境性能

CO2是一種天然物質(zhì)，其對臭氧的破壞潛能為0，即ODP=0，且其導致溫室效應的潛能指數(shù)為1，即GWP=1。就其在實際應用來看，CO2多應用于化工副產(chǎn)品的生產(chǎn)中，用CO2作為制冷劑可以有效地將排放到大氣中的廢物收回，因此其溫室效應等于零。

（二）經(jīng)濟性強

CO2是一種天然存在的物質(zhì)，無需再生或者回收，并且其運行費用和操作費用均較低，具有很強的經(jīng)濟性。

（三）化學穩(wěn)定性和安全性良好

CO2具有無毒、安全、不可燃等特性，在高溫條件下也不會分解出環(huán)境優(yōu)污染氣體，能夠適應常用油的各種機械零部件。CO2溶于水后，水溶液呈弱酸性，對部分普通金屬具有一定的腐蝕性，例如碳鋼等。而對于不銹鋼類金屬不具有腐蝕性。而當運輸條件較干燥時，由于CO2本身不具有腐蝕性，在不與水接觸的條件下可以采用碳素鋼作為容器。

（四）熱物理性質(zhì)與制冷循環(huán)系統(tǒng)及其設備相適應

CO2的分子量為44.1，遠遠低于CFC，具有較大的蒸發(fā)汽化潛熱，且具有很高的飽和壓力，因此，在單位容積內(nèi)，CO2具有很大的制冷量且運動粘度很低。除此之外，CO2還具有很高的導熱系數(shù)，其液體密度與蒸汽密度之比很小，進行節(jié)流后，各個回路之間的制冷劑能夠均勻地分配。相比傳統(tǒng)的制冷系統(tǒng)，CO2制冷系統(tǒng)具有更小的容積流量，由此，壓縮機閥門及尺寸與管道流通面積之比遠遠低于制冷系統(tǒng)，從而使得整個系統(tǒng)變得更加緊湊。

三、二氧化碳制冷劑的應用

（一）二氧化碳制冷劑在汽車空調(diào)系統(tǒng)中的應用

二氧化碳制冷劑在汽車空調(diào)系統(tǒng)中的應用最初是由J.Petterson等人提出，隨后，相關的實驗臺被先后建立起來，對CO2制冷劑在汽車空調(diào)系統(tǒng)中的應用進行了研究，并取得了較好的結(jié)果。上世紀90年代，挪威SINTEF將CO2的跨臨界制冷循環(huán)應用于汽車制冷系統(tǒng)中，并開發(fā)了其樣機。J. Kohler等也進行了相關的研究。第一臺CO2制冷空調(diào)系統(tǒng)公共汽車樣機與1996年言之成功，并且運行良好。一系列的研究表明，在車輛空調(diào)系統(tǒng)中應用CO2超臨界循環(huán)系統(tǒng)不僅可以減少環(huán)境污染，同時也大大提高了空調(diào)系統(tǒng)的運行效率。相關研究表明，CO2制冷系統(tǒng)與CFC12具有同樣優(yōu)良的性能，且在對適應環(huán)境溫度變化的性能上，CO2空調(diào)系統(tǒng)比CFC12系統(tǒng)更優(yōu)，在較高的環(huán)境溫度下，其性能系數(shù)也較高。國外一系列相關的研究也表明，CO2制冷系統(tǒng)的性能與CFC12系統(tǒng)的性能相當。

在汽車空調(diào)中應用CO2跨臨界循環(huán)系統(tǒng)充分地利用了CO2的熱力學性能良好、飽和壓較高力、單位容積內(nèi)的制冷量較大等優(yōu)點，確保了空調(diào)系統(tǒng)的環(huán)保性能。此外，采用了CO2循環(huán)系統(tǒng)的空調(diào)機釋放的潛在能量遠遠低于一個CO2滅火器還，在保護系統(tǒng)的保護及監(jiān)控作用下，完全能夠確保機械系統(tǒng)的安全可靠。在優(yōu)化設計系統(tǒng)的循環(huán)參數(shù)以及各部件的配合等，可以有效地確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。近年來，CO2制冷劑在車輛空空調(diào)系統(tǒng)中的應用研究越來越成熟，CO2制冷系統(tǒng)車輛的研究將更加深入。

（二）二氧化碳制冷劑在工業(yè)制冷中的應用

CO2制冷工質(zhì)具有自身液化作用，近年來，一些研究者認為其在工質(zhì)充灌以及操作維護等方面具有較多的優(yōu)勢，并逐漸代替了傳統(tǒng)的R502在制冷中的研究與應用。CO2制冷劑的液化方案逐漸被應用。其主要原理是對CO2氣體進行過濾、干燥，并在壓縮機中作升壓處理，然后與低溫制冷工質(zhì)在冷凝蒸發(fā)器中混合，并降溫液化。經(jīng)過節(jié)流處理后，CO2工質(zhì)與CO2氣體直接混合，可有效地減少傳熱溫差，從而有效地提高能量的利用率。在運輸車冷凍機的應用方面，采用CO2制冷劑可以有效地降低溫室效應，不僅避免了環(huán)境的污染，且不會增加能耗。此外，采用CO2制冷劑無需對其進行回收和抽吸，便于設備的護養(yǎng)。

目前，國內(nèi)外對CO2制冷工質(zhì)的研究與應用越來越重視，CO2汽車空調(diào)以及熱泵等正被推廣推廣應用。相比于國外的工業(yè)制冷領域中CO2制冷工質(zhì)的應用研究，我國在這方面還相對落后，還應進一步加大投入和研究力度。

（三）二氧化碳制冷劑在熱泵中的應用

CO2制冷劑的另外一個重要的應用領域是HPWH，即熱泵熱水器。在熱泵熱水器中采用CO2跨臨界的蒸汽壓縮循環(huán)系統(tǒng)始于1987年，一些可用于可以在商業(yè)生產(chǎn)中應用的樣機逐漸被研發(fā)出來，相關研究者在一系列論文分析了這類熱泵的結(jié)構(gòu)、特性及相關的試驗結(jié)果等。且各類研究結(jié)果均顯示，CO2制冷劑在熱泵熱水中的應用具有很多的優(yōu)勢。CO2熱泵熱水器能夠在極其簡單的操作條件下將水加熱到90℃以上。并且，在采用內(nèi)部熱很大的熱交換器時，仍然可以保持適宜的排氣溫度，且不會影響條件。這一系列的研究及應用表明，CO2制冷系統(tǒng)具有很強的適應性，比傳統(tǒng)的熱泵系統(tǒng)具有更為廣闊的應用空間。此外，CO2跨臨界系統(tǒng)可在干燥的熱泵中應用，相關研究表明其比傳統(tǒng)的R134a熱泵具有更少的能量損失，由此可知，CO2工質(zhì)在熱泵中的應用不會影響熱泵的耗能，值得在干燥熱泵中推廣應用。

四、結(jié)束語

CO2是一種安全可靠、經(jīng)濟環(huán)保的天然制冷劑，其在各個領域的應用不僅可以降低能耗、實現(xiàn)較好的經(jīng)濟效益，對環(huán)境保護也具有重要意義。大量相關的研究表明，CO2制冷系統(tǒng)具有與R134a和R12相當?shù)男阅埽谀承┓矫嫔踔粮鼉?yōu)，且其設備維護簡便，CO2不需要回收和循環(huán)利用，具有較好的經(jīng)濟性，是未來制冷劑研究和應用的重要發(fā)展方向。

參考文獻：

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篇9

CD――開度系數(shù)

Z――軸向長度，m

Te. Tc――蒸發(fā)、冷凝溫度，℃

Tin――室內(nèi)溫度，℃

Tα――換熱器進口風溫，℃

Fi――壓縮機頻率，Hz

Gr――制冷劑流量，kg/s

Gα――風量，m3/h

Tsu――過熱度，℃

Tsb――過冷度，℃

Q――換熱量，kW

ρ――介質(zhì)密度，kg/m3

P-壓力，Pa

h――介質(zhì)焓，J/kg

A――管內(nèi)截面積，m2

S――管內(nèi)截面周長，m

A（z）――開度對應的截面積

d――管徑

τ――管內(nèi)表面切應力，N/m2

q――熱流密度，W/m2

α――兩相流空泡系數(shù)

g――重力加速度，9.8m/s2

u――流速，m/s

Ov――電子膨脹閥開度

下標

l――液相制冷劑

v――汽相制冷劑

a――空氣

1.引言

隨著制冷空調(diào)技術的迅速發(fā)展，空調(diào)器正在從傳統(tǒng)的單室內(nèi)機、單室外機的結(jié)構(gòu)逐漸向單室外機多室內(nèi)機及多室內(nèi)機和多室外機系統(tǒng)發(fā)展，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)逐漸趨于復雜，具有代表性的變流量制冷系統(tǒng)（Variable Refrigerant Volume Air - conditioning System， 簡稱VRV）也從單元變流量制冷系統(tǒng)（SVRV）向多元變流量制冷系統(tǒng)發(fā)展（MVRV）[1-3]。對于多室內(nèi)機的熱回收系統(tǒng)來說，室內(nèi)機可能同時做冷凝器或蒸發(fā)器使用，而且隨著人民生活水平的提高，對室內(nèi)熱舒適性也提出了更高的要求，傳統(tǒng)的一些控制方法已不能再適應新空調(diào)系統(tǒng)的需要。由于系統(tǒng)的復雜程度的增加，傳統(tǒng)的一些基于制冷空調(diào)系統(tǒng)整體的控制算法都由于其兼容性和可擴展性等因素而受到了很大的局限，因此各室內(nèi)機和室外機獨立控制的思想已經(jīng)被引入到制冷空調(diào)系統(tǒng)的控制之中，一些控制理論和算法如矩陣電子控制算法、人工神經(jīng)元算法和模糊控制算法都已經(jīng)被引用到實際的制冷空調(diào)系統(tǒng)中[4-8]。為使制冷空調(diào)系統(tǒng)能安全穩(wěn)定的運行，除了在控制技術上提高之外，更要注重研究制冷空調(diào)系統(tǒng)本身的運行調(diào)節(jié)特性。本文在通過分析系統(tǒng)在制冷模式下電子膨脹閥開度、室內(nèi)溫度、室內(nèi)機風量、蒸發(fā)溫度、冷凝溫度等對室內(nèi)機換熱的影響的基礎上，得出了室內(nèi)機的調(diào)節(jié)特性，找出了對室內(nèi)機制冷模式下更合理的控制策略。

2.數(shù)學模型

2.1 電子膨脹閥

電子膨脹閥是通過步進電機等手段使閥芯產(chǎn)生連續(xù)位移，從而改變制冷劑流通面積的節(jié)流裝置。研究表明，電子膨脹閥的流量特性可借鑒熱力膨脹閥的研究成果[9-12]，其模型描述為：

能量方程：

hin=hout

(1)

動量方程：

2.2 蒸發(fā)管路及蒸發(fā)器模型

2.2.1管內(nèi)制冷劑側(cè)穩(wěn)態(tài)模型

在VRV空調(diào)系統(tǒng)中，由于膨脹閥可能設置在離蒸發(fā)器較遠的位置，節(jié)流后的兩相制冷劑沿膨脹閥后的管路進入蒸發(fā)器，所以在該段管路及蒸發(fā)器內(nèi)部的大部分區(qū)域制　劑處于兩相流動狀態(tài)；當液體過冷度較小時，由于管道阻力及上升立管中重力的影響，液態(tài)制冷劑將會出現(xiàn)閃蒸，閃蒸之后管路內(nèi)的流動也為氣、液兩相流動；當室內(nèi)換熱器制熱采用其出口電子膨脹閥控制制冷劑過冷度時，膨脹閥之后的高壓液體管內(nèi)仍然可能呈氣、液兩相狀態(tài)。在制冷空調(diào)領域內(nèi)，蒸發(fā)管路內(nèi)制冷劑兩相流呈環(huán)狀流[13，14]，故本文以環(huán)狀流建模。因制冷劑蒸發(fā)現(xiàn)象可能發(fā)生上述管段的任何位置，建模時必須在動量議程中考慮重力項。

能量守恒議程：

整理上述議程，分別得到氣、液兩相流的質(zhì)量守恒方程和動量守恒方程。

質(zhì)量守恒方程：

動量守恒方程：

式中　Ρtp=αρv+(1-α) ρl是微元管段中兩相流體單位容積的質(zhì)量，稱為兩相流體的密度。

在式（3）～（5）中存在P、α、uv和u1四個未知數(shù)，方程無法封閉求解。傳統(tǒng)的方法采用空隙率經(jīng)驗公式作為補充方程，使方程封閉。但目前還不存在公認準確的空隙率模型計算公式；本文采用文獻［4］所提出的兩相界面關系方程使方程封閉。

氣、液兩相界面關系方程：

在式（3）～（6）四個方程中，共有P、α、uv和u1四個未知數(shù)，方程組封閉可解。

2.2.2 空氣側(cè)換熱模型

因橫流蒸發(fā)器外側(cè)的空氣流速較低，一般Re＜2000，且蒸發(fā)器沿氣流方向的管排數(shù)較少，故忽略空氣側(cè)壓降，只考慮質(zhì)量守恒和能量守恒方程。

質(zhì)量守恒方程：

能量守恒方程：

3.調(diào)節(jié)特性

數(shù)值求解蒸發(fā)管路和電子膨脹閥的數(shù)學模型，可以得出系統(tǒng)的仿真特性。對于選定的系統(tǒng)來說，換熱器的幾何參數(shù)為定值，是一個不可調(diào)的參數(shù)。因此，影響電子膨脹閥－蒸發(fā)器部分換熱效果的因素主要有電子膨脹閥開度、換熱風量、冷凝溫度、蒸發(fā)溫度、室內(nèi)環(huán)境溫度、換熱器幾何參數(shù)。

3.1 膨脹閥開度對蒸發(fā)器換熱量的影響

如圖1所示，當系統(tǒng)風量為600m3/h其他參數(shù)不變時，蒸發(fā)器換熱量隨膨脹閥相對開度的變化曲線。

圖1　換熱量隨膨脹閥相對開度變化曲線

當電子膨脹閥開度很小時，通過蒸發(fā)器的制冷劑流量也很小，制冷劑很容易在蒸發(fā)器內(nèi)變成熱氣體，在蒸發(fā)器出口處有一定的過熱度，蒸發(fā)器兩端的制冷劑焓差基本為一定值。因為制冷劑流量隨電子膨脹閥開大而增加，在換熱條件仍能保證蒸發(fā)器出口制冷劑過熱時，出口制冷劑焓值變化不大，所以蒸發(fā)器的換熱量也隨流量的增加而逐漸增加。當膨脹閥繼續(xù)開大，制冷劑流量增大到一定程度以后，換熱條件已經(jīng)不能使制冷劑出口有過熱度，出口已經(jīng)處于兩相區(qū)，管外空氣側(cè)的流量和換熱系數(shù)基本為定值，制冷劑流量的增大造成出口干度的降低，但管內(nèi)制冷劑的換熱系數(shù)會有所上升，因此，蒸發(fā)器換熱量只隨電子膨脹閥相對開度的增加略有上升。這說明，在蒸發(fā)器出口有過熱度的情況下，通過調(diào)節(jié)電子膨脹閥的開度來調(diào)節(jié)蒸發(fā)器的換熱量的效果是很明顯的，而當蒸發(fā)器出口已出現(xiàn)回液的情況下，通過調(diào)節(jié)電子膨脹閥的開度來調(diào)節(jié)蒸發(fā)器的換熱量收效甚微。

3.2 室內(nèi)機風量對蒸發(fā)器換熱量的影響

換熱量隨室內(nèi)機風量的變化曲線如圖2所示，當風量很小時，不能使管內(nèi)的制冷劑完全蒸發(fā)，蒸發(fā)器出口有一定的回液，隨著風量的增加，管外的換熱系數(shù)也逐漸增加，空氣帶走的熱量增多，因此蒸發(fā)器出口處的制冷劑干度也逐漸增加，制冷劑在蒸發(fā)器進出口的焓差逐漸增大，在制冷劑流量不變的情況下，換熱量逐漸增大，當風量增大到一定程度以后，蒸發(fā)器內(nèi)的制冷劑能夠完全蒸發(fā)，風量增加使制冷劑只能進行顯熱交換，出口焓值變化已經(jīng)不大，所以換熱量隨風量增大而略有增加。

圖2　換熱量隨風量變化曲線

3.3 冷凝溫度對蒸發(fā)器換熱量的影響

在其他因素不變的情況下，冷凝溫度、冷凝壓力的變化主要通過影響制冷劑流量來影響蒸發(fā)器的換熱量，如圖3所示。隨著冷凝壓力的升高，電子膨脹閥的進出口壓差也隨著增大，在蒸發(fā)器能夠保證制冷劑完全蒸發(fā)的情況下，制冷劑流量的增加也就意味著蒸發(fā)器換熱量的增加。

圖　3　換熱量隨冷凝溫度變化曲線

3.4 蒸發(fā)溫度對蒸發(fā)器換熱量的影響

在其他因素不變的情況下，蒸發(fā)溫度、蒸發(fā)壓力的變化從兩個方面來影響蒸發(fā)器的換熱量，一方面隨著蒸發(fā)溫度（蒸發(fā)壓力）的升高，電子膨脹閥的進出口壓差減小，使得通過電子膨脹閥的制冷劑流量減小；另一方面，蒸發(fā)溫度的升高，使得制冷劑與空氣的換熱溫差減小，也使換熱效果降低。兩個方面的因素共同使蒸發(fā)器的換熱量隨著蒸發(fā)溫度的升高而降低。如圖4所示。

圖4　換熱量隨蒸發(fā)溫度變化曲線

3.5　室溫對蒸發(fā)器換熱量的影響

室內(nèi)溫度對蒸發(fā)器換熱量的影響如圖5所示。室內(nèi)溫度就是蒸發(fā)器空氣側(cè)的入口溫度，當蒸發(fā)溫度一定時，室內(nèi)溫度主要影響管內(nèi)外的換熱溫差，由于經(jīng)過蒸發(fā)器冷卻，空氣溫度最多只能降低到蒸發(fā)溫度，所以當風量一定時也決定了蒸發(fā)器的最大換熱量。當室內(nèi)溫度很低時，蒸發(fā)器內(nèi)的制冷劑不能完全蒸發(fā)，蒸發(fā)器出口有回液現(xiàn)象，隨著室內(nèi)溫度的上升，換熱器的換熱量也逐漸上升，蒸發(fā)器出口的制冷劑干度也逐漸上升；當室內(nèi)溫度上升至一定值時，制冷劑能夠完全蒸發(fā)，蒸發(fā)器出口有一定的過熱度，由于制冷劑溫度最高只能升到室內(nèi)溫度，制冷劑的在蒸發(fā)器出口的焓值變化很小，換熱量隨室溫的增加略有上升。

圖5　換熱量隨室溫變化曲線

3.6 調(diào)節(jié)參數(shù)的聯(lián)合影響

影響蒸發(fā)器換熱量的參數(shù)中蒸發(fā)溫度和冷凝溫度是表征系統(tǒng)運行的參數(shù)，不能直接作為調(diào)節(jié)參數(shù)，室內(nèi)溫度是被控對象；如果系統(tǒng)正常運行，還需要蒸發(fā)器出口制冷劑保持一定的過熱度以防止回液。因此，要控制的參數(shù)是室內(nèi)溫度和過熱度，能作為調(diào)節(jié)參數(shù)的只有室內(nèi)機風量和電子膨脹閥開度。室內(nèi)機風量和電子膨脹閥開度對室內(nèi)蒸發(fā)器的聯(lián)合影響結(jié)果如圖6所示。

圖6　制冷量、過熱度隨膨脹閥開度和室內(nèi)機風量的變化曲線

電子膨脹閥和蒸發(fā)器聯(lián)合工作輸入、輸出狀態(tài)方程可以用下式來表示：

結(jié)合前面的分析可以發(fā)現(xiàn)：

(1) 當蒸發(fā)器出口制冷劑已經(jīng)過熱時，因制冷劑出口焓值變化不大，電子膨脹閥所決定的制冷劑出流量是決定換熱量的主要因素；風量對換熱量不大，而對過熱度影響較大。各調(diào)節(jié)手段民對應的控制對象之間可近似認為是相互獨立的，此時B（t）是對角占優(yōu)的。

(2) 當蒸發(fā)器出口為兩相流時，蒸發(fā)器空氣側(cè)進出口溫差基本為定值，換熱量主要由風量決定，電子膨脹閥開度對換熱量影響不大，但進、出口焓差與流量近似成反比，對出口干度的影響較大。室內(nèi)機風量對過熱度同樣有較大的影響。此時B（t）是上三角矩陣。調(diào)節(jié)手段對控制對象的影響是有一定的耦合度的。

(3) 只要保證蒸發(fā)器出口為過熱狀態(tài)，就能實現(xiàn)調(diào)節(jié)手段與控制對象之間的獨立調(diào)控。而在制冷空調(diào)系統(tǒng)中，保證蒸發(fā)器出口過熱又是保證系統(tǒng)正常運行所必需的條件之一。所以在過熱度優(yōu)先控制的模式下，獨立調(diào)節(jié)是可以實現(xiàn)的。

(4) 在蒸發(fā)器出口未過熱的情況下，調(diào)節(jié)風量和調(diào)節(jié)膨脹閥開度對過熱度有同等程度的影響。仍可以采用風量控過熱度優(yōu)先的方法，同時用膨脹閥開度來改善風量對過熱度的調(diào)節(jié)，獨立控制與適當?shù)鸟詈弦材苋〉猛瑯有Ч?/p>

根據(jù)上述分析，提出了風量Gα控制過熱度Tsu，電子膨脹閥開度Qυ控制室內(nèi)溫度Tin的控制策略。

5.結(jié)論

在兩個優(yōu)先原則下，可以實現(xiàn)室內(nèi)機風量與電子膨脹閥開度對室內(nèi)溫度與過熱度的解耦控制，獨立控制策略是可以實現(xiàn)的；獨立控制策略可用于復雜的系統(tǒng)，可對整個系統(tǒng)采用分布式控制模式；獨立控制策略便于實現(xiàn)模塊化，不會因系統(tǒng)形式的改變而對控制方法產(chǎn)生較大的影響；獨立控制策略有較強的可擴展性，不會由于系統(tǒng)的復雜而增加控制部分的成本。

參考文獻

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篇10

1 太陽能制冷空調(diào)的基本類型與技術特點

目前，太陽能制冷空調(diào)的實現(xiàn)方式主要有兩種：一是先實現(xiàn)光-電轉(zhuǎn)換，再用電力驅(qū)動常規(guī)壓縮式制冷機進行制冷；二是利用太陽能集熱器等實現(xiàn)光-熱轉(zhuǎn)換，用太陽的熱能驅(qū)動進行制冷。由于太陽能光-電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)成本要比太陽能光-熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)高出許多倍，目前難以推廣應用，因此目前應用的太陽能空調(diào)多為光-熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。采用這種系統(tǒng)的太陽能空調(diào)一般又可分以下幾種類型：(1)太陽能吸收式制冷系統(tǒng)；（2）太陽能吸附式制冷系統(tǒng)；（3）太陽能噴射式制冷系統(tǒng)，以及其他形式的制冷系統(tǒng)。如圖1所示。其中，太陽能吸收式制冷和太陽能噴射式制冷都已進入應用階段，太陽能吸附式尚處于研究階段。在吸收式和噴射式制冷中又以吸收式制冷在太陽能空調(diào)系統(tǒng)中應用最為廣泛。

1.1 太陽能吸收式制冷

吸收式制冷是利用兩種物質(zhì)所組成的二元溶液作為工質(zhì)對來進行制冷的。工質(zhì)對的兩種物質(zhì)在同一壓強下具有不同的沸點，沸點高的物質(zhì)稱為吸收劑、沸點低的稱為制冷劑。吸收式制冷就是利用兩種物質(zhì)沸點的差異，將制冷劑與溶液分離，通過制冷劑的蒸發(fā)而制冷，繼而又通過溶液實現(xiàn)對制冷劑的吸收。常用的工質(zhì)對一種為氨-水，另一種為溴化鋰-水，應用這兩種工質(zhì)對的制冷機分別為氨吸收式制冷機和溴化鋰吸收式制冷機。在氨吸收式制冷機中,氨為制冷劑,水為吸收劑,其制冷溫度在-45～1℃范圍內(nèi),因而多用作生產(chǎn)工藝制冷；在溴化鋰吸收式制冷機中,溴化鋰為吸收劑,水為制冷劑,其制冷溫度在0℃以上,因而可用于制取空調(diào)用冷凍水或工藝用冷卻水。

太陽能吸收式制冷的原理如圖2所示。利用太陽能集熱器將水加熱，為吸收式制冷機提供所需的熱媒水，使吸收式制冷機運行而達到制冷的目的。采用太陽能集熱器與溴化鋰吸收式制冷機相結(jié)合的太陽能吸收式制冷空調(diào)技術已非常成熟,在目前太陽能制冷領域中應用最成功也最廣泛。但這種空調(diào)系統(tǒng)也存在易結(jié)晶、腐蝕性強、真空度要求高、蒸發(fā)溫度只能在0℃以上等缺陷。另外，由于太陽能吸收式制冷系統(tǒng)在成本上比傳統(tǒng)壓縮式制冷系統(tǒng)高，所以，采用這種技術的太陽能空調(diào)系統(tǒng)主要應用在大型制冷空調(diào)系統(tǒng)中。

1.2 太陽能吸附式制冷

吸附式制冷技術是利用固體吸附劑對制冷劑的吸附作用來制冷，常用的有分子篩-水、活性炭-甲醇吸附式制冷。在太陽能吸附式制冷系統(tǒng)中，白天太陽輻射充足時吸附器吸收太陽輻射后，溫度升高使制冷劑從吸附劑中解吸，吸附器內(nèi)壓力升高。解吸出來的制冷劑進入冷凝器，經(jīng)冷卻后凝結(jié)為液態(tài)，經(jīng)節(jié)流閥減壓進入蒸發(fā)器蒸發(fā)；夜間或太陽輻射不足時環(huán)境溫度降低，吸附器自然冷卻后，其溫度、壓力下降，吸附劑開始吸附制冷劑，產(chǎn)生制冷效果。

太陽能吸附式制冷系統(tǒng)能效低、體積大、吸附和解吸時間長，不能在白天直接制冷，使用時段受到很大限制。因而推廣價值不大。

1.3 太陽能噴射式制冷

太陽能噴射式制冷是利用制冷劑經(jīng)太陽能集熱器產(chǎn)生一定壓力的蒸汽，再通過噴嘴噴射制冷。該系統(tǒng)一般分為兩個循環(huán)：動力循環(huán)和制冷循環(huán)。液態(tài)制冷劑在集熱器中吸熱沸騰，產(chǎn)生的高溫、高壓蒸汽進入噴射器，經(jīng)噴嘴高速噴出并膨脹，在噴嘴附近產(chǎn)生真空，將蒸發(fā)器中的低壓蒸汽吸入噴射器，經(jīng)過噴射器的混和氣體進入冷凝器放熱、液化，冷凝產(chǎn)生的液體分為兩部分：一部分經(jīng)節(jié)流閥減壓后進入蒸發(fā)器，另一部分經(jīng)循環(huán)泵加壓后回到換熱器。蒸發(fā)器中制冷劑蒸發(fā)吸熱即產(chǎn)生制冷效果。

噴射式制冷系統(tǒng)相比吸收式制冷系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)簡單、運行穩(wěn)定可靠等優(yōu)點，但系統(tǒng)性能系數(shù)COP較低。

2 太陽能空調(diào)技術的應用前景

現(xiàn)階段，我國的制冷空調(diào)行業(yè)正處于快速發(fā)展的黃金時期，各種類型的制冷空調(diào)產(chǎn)品不斷推陳出新，市場需求逐年攀升。然而，無論是傳統(tǒng)家用空調(diào)、輕型商用空調(diào)還是大型中央空調(diào)，目前使用的空調(diào)制冷技術主要是以電能為動力、把室內(nèi)熱量加以吸收排放到室外的循環(huán)系統(tǒng)，普遍存在著耗電量巨大、HCFCs制冷劑泄漏導致大氣臭氧層空洞、溫室氣體效應、空調(diào)冷凝熱排放加劇城市熱島效應等缺點，在節(jié)能、環(huán)保、低碳的大趨勢下，它們已成為阻礙傳統(tǒng)空調(diào)進一步發(fā)展的主要因素。

太陽能作為一種清潔、安全、無污染、取之不盡用之不竭的能源，應用于制冷空調(diào)領域前景十分廣闊。太陽能空調(diào)系統(tǒng)的制冷能力隨著太陽輻射能的增加而增大，而這正好與夏季人們對空調(diào)的迫切需求相一致，實現(xiàn)人與自然和諧的理想境界；太陽能空調(diào)系統(tǒng)大大減少了電力消耗，在目前以火電為主的電力結(jié)構(gòu)下，相當于大大削減了CO2等的排放，有助于低碳經(jīng)濟建設；使用太陽能空調(diào)的結(jié)果，既創(chuàng)造了室內(nèi)宜人的溫度，又能降低大氣的環(huán)境溫度，還減弱了城市中的熱島效應；太陽能空調(diào)系統(tǒng)一般采用非氟氯烴類物質(zhì)作為制冷劑，因而不會造成對大氣臭氧層的破壞和產(chǎn)生溫室氣體效應。太陽能空調(diào)的上述優(yōu)勢，順應節(jié)能減排政策導向和時展的潮流，因而極具市場應用前景。

3 存在的問題及可能的解決辦法

任何新技術的應用，從出現(xiàn)到完善都會面臨一系列的問題。太陽能空調(diào)技術應用當然也不例外。對此我們嘗試提出了一些解決辦法。

（1）因受太陽能集熱器和光電轉(zhuǎn)化設備的影響，太陽能空調(diào)普遍存在著系統(tǒng)效率低的問題。隨著蓄熱技術和蓄熱載體的不斷開發(fā)和進步，太陽能空調(diào)系統(tǒng)的不可靠性和間斷性將會逐步改善。

（2）太陽能空調(diào)雖然節(jié)能，但是由于太陽能集熱器等設備造價高，初投資大，超出一般單位、個人的承受能力。因此加快工藝和技術創(chuàng)新，不斷降低太陽能集熱器等設備的成本，將有助于太陽能空調(diào)制冷系統(tǒng)的推廣應用。

（3）從目前研制的太陽能空調(diào)產(chǎn)品來看，大多數(shù)產(chǎn)品都是大型機組，只適用于大型中央空調(diào)系統(tǒng)，無法應用于戶式空調(diào)系統(tǒng)中。因此加快小型機、家用機的研發(fā)，對太陽能空調(diào)的推廣有著重要的意義。

（4）由于自然條件下的太陽輻照度不高，使集熱器采光面積與空調(diào)建筑面積的配比受到限制，目前只適用于層數(shù)不多的建筑。為此，需要研制新型真空管集熱器，以便與吸收式制冷機結(jié)合，進一步提高集熱器與空調(diào)建筑面積的配比。

（5）對于城市密集的住宅樓來說，集熱器的安裝可能受到很大的限制。這主要是因為目前太陽能空調(diào)的使用安裝尚不普遍，樓房的設計沒有考慮到太陽能空調(diào)的安裝可行性和方便性。設計院在建筑規(guī)劃設計時，可從集熱器充分發(fā)揮作用的角度出發(fā)，綜合考慮，設計有利的建筑物屋頂結(jié)構(gòu)。

（6）目前，國內(nèi)暖通行業(yè)缺乏太陽能空調(diào)系統(tǒng)的產(chǎn)品技術標準和安裝技術規(guī)范，缺乏統(tǒng)一的配套設備和零配件。太陽能空調(diào)如要加快發(fā)展步伐，形成一定的市場規(guī)模，離不開政府和相關技術部門在政策扶持、資源傾斜、技術推廣等方面的支持。

4結(jié)語

我國太陽能蘊藏豐富，而且市場對太陽能空調(diào)需求的前景巨大。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，太陽能空調(diào)技術逐漸走向成熟，已經(jīng)開始邁入實用化階段。相信在政府和社會的大力支持下，在不久的將來，這種低碳、環(huán)保的空調(diào)產(chǎn)品，必將逐漸進入各行各業(yè)的應用領域，創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。

1 太陽能制冷空調(diào)的基本類型與技術特點

目前，太陽能制冷空調(diào)的實現(xiàn)方式主要有兩種：一是先實現(xiàn)光-電轉(zhuǎn)換，再用電力驅(qū)動常規(guī)壓縮式制冷機進行制冷；二是利用太陽能集熱器等實現(xiàn)光-熱轉(zhuǎn)換，用太陽的熱能驅(qū)動進行制冷。由于太陽能光-電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)成本要比太陽能光-熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)高出許多倍，目前難以推廣應用，因此目前應用的太陽能空調(diào)多為光-熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。采用這種系統(tǒng)的太陽能空調(diào)一般又可分以下幾種類型：(1)太陽能吸收式制冷系統(tǒng)；（2）太陽能吸附式制冷系統(tǒng)；（3）太陽能噴射式制冷系統(tǒng)，以及其他形式的制冷系統(tǒng)。如圖1所示。其中，太陽能吸收式制冷和太陽能噴射式制冷都已進入應用階段，太陽能吸附式尚處于研究階段。在吸收式和噴射式制冷中又以吸收式制冷在太陽能空調(diào)系統(tǒng)中應用最為廣泛。科技論文。科技論文。

1.1 太陽能吸收式制冷

吸收式制冷是利用兩種物質(zhì)所組成的二元溶液作為工質(zhì)對來進行制冷的。工質(zhì)對的兩種物質(zhì)在同一壓強下具有不同的沸點，沸點高的物質(zhì)稱為吸收劑、沸點低的稱為制冷劑。吸收式制冷就是利用兩種物質(zhì)沸點的差異，將制冷劑與溶液分離，通過制冷劑的蒸發(fā)而制冷，繼而又通過溶液實現(xiàn)對制冷劑的吸收。科技論文。常用的工質(zhì)對一種為氨-水，另一種為溴化鋰-水，應用這兩種工質(zhì)對的制冷機分別為氨吸收式制冷機和溴化鋰吸收式制冷機。在氨吸收式制冷機中,氨為制冷劑,水為吸收劑,其制冷溫度在-45～1℃范圍內(nèi),因而多用作生產(chǎn)工藝制冷；在溴化鋰吸收式制冷機中,溴化鋰為吸收劑,水為制冷劑,其制冷溫度在0℃以上,因而可用于制取空調(diào)用冷凍水或工藝用冷卻水。

太陽能吸收式制冷的原理如圖2所示。利用太陽能集熱器將水加熱，為吸收式制冷機提供所需的熱媒水，使吸收式制冷機運行而達到制冷的目的。采用太陽能集熱器與溴化鋰吸收式制冷機相結(jié)合的太陽能吸收式制冷空調(diào)技術已非常成熟,在目前太陽能制冷領域中應用最成功也最廣泛。但這種空調(diào)系統(tǒng)也存在易結(jié)晶、腐蝕性強、真空度要求高、蒸發(fā)溫度只能在0℃以上等缺陷。另外，由于太陽能吸收式制冷系統(tǒng)在成本上比傳統(tǒng)壓縮式制冷系統(tǒng)高，所以，采用這種技術的太陽能空調(diào)系統(tǒng)主要應用在大型制冷空調(diào)系統(tǒng)中。

1.2 太陽能吸附式制冷

吸附式制冷技術是利用固體吸附劑對制冷劑的吸附作用來制冷，常用的有分子篩-水、活性炭-甲醇吸附式制冷。在太陽能吸附式制冷系統(tǒng)中，白天太陽輻射充足時吸附器吸收太陽輻射后，溫度升高使制冷劑從吸附劑中解吸，吸附器內(nèi)壓力升高。解吸出來的制冷劑進入冷凝器，經(jīng)冷卻后凝結(jié)為液態(tài)，經(jīng)節(jié)流閥減壓進入蒸發(fā)器蒸發(fā)；夜間或太陽輻射不足時環(huán)境溫度降低，吸附器自然冷卻后，其溫度、壓力下降，吸附劑開始吸附制冷劑，產(chǎn)生制冷效果。

太陽能吸附式制冷系統(tǒng)能效低、體積大、吸附和解吸時間長，不能在白天直接制冷，使用時段受到很大限制。因而推廣價值不大。

1.3 太陽能噴射式制冷

太陽能噴射式制冷是利用制冷劑經(jīng)太陽能集熱器產(chǎn)生一定壓力的蒸汽，再通過噴嘴噴射制冷。該系統(tǒng)一般分為兩個循環(huán)：動力循環(huán)和制冷循環(huán)。液態(tài)制冷劑在集熱器中吸熱沸騰，產(chǎn)生的高溫、高壓蒸汽進入噴射器，經(jīng)噴嘴高速噴出并膨脹，在噴嘴附近產(chǎn)生真空，將蒸發(fā)器中的低壓蒸汽吸入噴射器，經(jīng)過噴射器的混和氣體進入冷凝器放熱、液化，冷凝產(chǎn)生的液體分為兩部分：一部分經(jīng)節(jié)流閥減壓后進入蒸發(fā)器，另一部分經(jīng)循環(huán)泵加壓后回到換熱器。蒸發(fā)器中制冷劑蒸發(fā)吸熱即產(chǎn)生制冷效果。

噴射式制冷系統(tǒng)相比吸收式制冷系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)簡單、運行穩(wěn)定可靠等優(yōu)點，但系統(tǒng)性能系數(shù)COP較低。

2 太陽能空調(diào)技術的應用前景

現(xiàn)階段，我國的制冷空調(diào)行業(yè)正處于快速發(fā)展的黃金時期，各種類型的制冷空調(diào)產(chǎn)品不斷推陳出新，市場需求逐年攀升。然而，無論是傳統(tǒng)家用空調(diào)、輕型商用空調(diào)還是大型中央空調(diào)，目前使用的空調(diào)制冷技術主要是以電能為動力、把室內(nèi)熱量加以吸收排放到室外的循環(huán)系統(tǒng)，普遍存在著耗電量巨大、HCFCs制冷劑泄漏導致大氣臭氧層空洞、溫室氣體效應、空調(diào)冷凝熱排放加劇城市熱島效應等缺點，在節(jié)能、環(huán)保、低碳的大趨勢下，它們已成為阻礙傳統(tǒng)空調(diào)進一步發(fā)展的主要因素。

太陽能作為一種清潔、安全、無污染、取之不盡用之不竭的能源，應用于制冷空調(diào)領域前景十分廣闊。太陽能空調(diào)系統(tǒng)的制冷能力隨著太陽輻射能的增加而增大，而這正好與夏季人們對空調(diào)的迫切需求相一致，實現(xiàn)人與自然和諧的理想境界；太陽能空調(diào)系統(tǒng)大大減少了電力消耗，在目前以火電為主的電力結(jié)構(gòu)下，相當于大大削減了CO2等的排放，有助于低碳經(jīng)濟建設；使用太陽能空調(diào)的結(jié)果，既創(chuàng)造了室內(nèi)宜人的溫度，又能降低大氣的環(huán)境溫度，還減弱了城市中的熱島效應；太陽能空調(diào)系統(tǒng)一般采用非氟氯烴類物質(zhì)作為制冷劑，因而不會造成對大氣臭氧層的破壞和產(chǎn)生溫室氣體效應。太陽能空調(diào)的上述優(yōu)勢，順應節(jié)能減排政策導向和時展的潮流，因而極具市場應用前景。

3 存在的問題及可能的解決辦法

任何新技術的應用，從出現(xiàn)到完善都會面臨一系列的問題。太陽能空調(diào)技術應用當然也不例外。對此我們嘗試提出了一些解決辦法。

（1）因受太陽能集熱器和光電轉(zhuǎn)化設備的影響，太陽能空調(diào)普遍存在著系統(tǒng)效率低的問題。隨著蓄熱技術和蓄熱載體的不斷開發(fā)和進步，太陽能空調(diào)系統(tǒng)的不可靠性和間斷性將會逐步改善。

（2）太陽能空調(diào)雖然節(jié)能，但是由于太陽能集熱器等設備造價高，初投資大，超出一般單位、個人的承受能力。因此加快工藝和技術創(chuàng)新，不斷降低太陽能集熱器等設備的成本，將有助于太陽能空調(diào)制冷系統(tǒng)的推廣應用。

（3）從目前研制的太陽能空調(diào)產(chǎn)品來看，大多數(shù)產(chǎn)品都是大型機組，只適用于大型中央空調(diào)系統(tǒng)，無法應用于戶式空調(diào)系統(tǒng)中。因此加快小型機、家用機的研發(fā)，對太陽能空調(diào)的推廣有著重要的意義。

（4）由于自然條件下的太陽輻照度不高，使集熱器采光面積與空調(diào)建筑面積的配比受到限制，目前只適用于層數(shù)不多的建筑。為此，需要研制新型真空管集熱器，以便與吸收式制冷機結(jié)合，進一步提高集熱器與空調(diào)建筑面積的配比。

（5）對于城市密集的住宅樓來說，集熱器的安裝可能受到很大的限制。這主要是因為目前太陽能空調(diào)的使用安裝尚不普遍，樓房的設計沒有考慮到太陽能空調(diào)的安裝可行性和方便性。設計院在建筑規(guī)劃設計時，可從集熱器充分發(fā)揮作用的角度出發(fā)，綜合考慮，設計有利的建筑物屋頂結(jié)構(gòu)。

（6）目前，國內(nèi)暖通行業(yè)缺乏太陽能空調(diào)系統(tǒng)的產(chǎn)品技術標準和安裝技術規(guī)范，缺乏統(tǒng)一的配套設備和零配件。太陽能空調(diào)如要加快發(fā)展步伐，形成一定的市場規(guī)模，離不開政府和相關技術部門在政策扶持、資源傾斜、技術推廣等方面的支持。

4結(jié)語

我國太陽能蘊藏豐富，而且市場對太陽能空調(diào)需求的前景巨大。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，太陽能空調(diào)技術逐漸走向成熟，已經(jīng)開始邁入實用化階段。相信在政府和社會的大力支持下，在不久的將來，這種低碳、環(huán)保的空調(diào)產(chǎn)品，必將逐漸進入各行各業(yè)的應用領域，創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻

（1）薛德千.太陽能制冷技術〔M〕.北京:化學工業(yè)出版社,2006.

（2）羅運俊.太陽能利用技術〔M〕.北京:化學工業(yè)出版社, 2005.

篇11

天然氣的主要成分是甲烷CH4，將普通天然氣在常壓下，通過一定方式深冷至-162℃就可得到液化天然氣（LNG）；相對于壓縮天然氣（CNG），LNG具有如下優(yōu)點：①能量密度大、儲運成本低；②燃點較高，安全性好；③使用潔凈，幾乎無污染。目前的LNG主要依賴進口，已建和在建的LNG接收站主要分布在沿海大型港口碼頭；而由于缺乏成熟的技術，利用當?shù)靥烊粴庾孕薪ㄔOLNG生產(chǎn)裝置的工廠并不多。而本文作者曾從事天然氣液化綜合利用項目，通過分析歸納，對一種國外進口LNG制取技術進行了解析。

1、概述

以建設一套調(diào)峰型LNG生產(chǎn)裝置，天然氣利用為50萬立方/天，LNG產(chǎn)量為10萬噸/年為例。項目分三大部分：LNG工藝裝置、LNG運輸、LNG相關系統(tǒng)配套，其中，LNG工藝裝置引進國外先進單循環(huán)混合制冷劑液化方式。不同于老式的級聯(lián)式液化流程，丙烷/MCR和其他混合制冷劑系統(tǒng)等復雜的制冷工藝，單一制冷系統(tǒng)的使用不但減少了設備的數(shù)量（包括消耗），簡化了操作，而且控制系統(tǒng)當中的儀表數(shù)量也減少了50%以上，從而使維護成本更加降低。

該工藝裝置主要分三大階段，一是預處理階段，主要是通過脫除酸性CO2、H2O等雜質(zhì)凈化原料天然氣，二是液化分離階段，通過由N2及多分子烴類物質(zhì)等組成的混合制冷劑對已得到凈化的天然氣進行液化分離，三是冷劑的補充和儲存，LNG產(chǎn)品的儲存和運輸。

2、工藝流程及設備

2.1 脫碳流程：在液化之前，管道天然氣（CNG）中所含的水分和二氧化碳必須除掉，否則這些組分在液化單元的低溫環(huán)境中會凍結(jié)，并堵塞設備或影響熱交換器的工作。因此整個工藝中必須包含兩道預處理步驟，以保證裝置的正常工作，即進料天然氣將以4.0~4.5Mpa的壓力，20℃的溫度從管道進入預處理工藝界區(qū)：首先經(jīng)過進料過濾分離器以祛除從管線帶來的銹渣和碎片，接著進入胺液處理區(qū)，通過在胺接觸塔內(nèi)自下而上與胺液（甲基二乙醇MDEA溶液吸收劑）的充分接觸，天然氣中的CO2基本被胺液體所吸收掉，此時天然氣溫度已上升到40.7℃；再經(jīng)過冷卻器，則進料天然氣中CO2的濃度減少到50ppmv以下，此時壓力為3.9Mpa，溫度上升至30.4℃。

另一方面，吸收了大量CO2的飽和富胺液（3.9Mpa，57.9℃）從胺接觸塔底部流出進入閃蒸罐減壓，并于罐內(nèi)分離掉其在吸收CO2過程當中所夾雜吸收的部分原料天然氣雜質(zhì)；經(jīng)過減壓和凈化的富胺液通過貧富胺換熱器加熱升溫至96.0℃進入胺汽提塔，通過在胺汽提塔內(nèi)的反應，富胺液體中的CO2被分離出來，此時，胺液（0.086Mpa,120.5℃）已得到初步再生；

得到初步再生的胺液于胺汽提塔底部被貧胺吸收罐吸收，再被5.5KW電動離心泵增壓至0.42Mpa后分別進入貧富胺換熱器、胺液冷卻器、貧胺過濾器及活性碳過濾器等，經(jīng)過以上的降溫和凈化再生，胺液體（0.28Mpa，40.3℃）得到了完全再生，最后，其通過15KW電動循環(huán)泵加壓至4.2Mpa進入胺接觸塔，開始準備進行下一輪CO2的吸收工作，至此， 胺再生流程全部完成，當然，整個過程是不斷循環(huán)的，并且由分布系統(tǒng)DCS進行自動控制，保證脫碳裝置的可靠運行。碩士論文，天然氣。

篇12

在現(xiàn)代，CCD相機在多領域被廣泛應用，成為人類獲取信息的主要工具之一。做為一種半導體集成器件，CCD相機對環(huán)境溫度變化非常敏感，環(huán)境溫度過高，引起光學和機械誤差將導致相機的視軸漂移和光學系統(tǒng)的波前畸變，造成影像模糊，嚴重破壞成像質(zhì)量，而環(huán)境溫度過低直接會導致CCD相機不能工作。這就限制了其在一些溫度環(huán)境相對惡劣條件下的使用 。如產(chǎn)品環(huán)境模擬試驗，環(huán)境溫度低溫達到-40℃，高溫要60℃，這就要求CCD相機應具有較寬的工作溫度適應能力，通常有兩種方法，一是采用制造工藝，生產(chǎn)寬溫器件，二是采用保溫措施保證CCD器件的工作環(huán)境溫度，因后者的成本較前者低，被廣泛采用。據(jù)此文中設計了多通道CCD保溫儀，采用DS18b20為溫度傳感器和TEC半導體為制冷制熱器件，STC89c52為中心控制器件，可實現(xiàn)-50℃～+70℃較惡劣環(huán)境溫度下CCD相機正常過工作條件。

1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

本次設計的測溫系統(tǒng)不僅要求能夠?qū)崿F(xiàn)多通道同時測溫，而且測溫精度較高，圖1是保溫儀的系統(tǒng)硬件設計的總體框架。

1.1單片機控制系統(tǒng)

整個系統(tǒng)由STC89C52進行集中控制和管理。STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但做了很多的改進使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案 。

1.2單總線測溫系統(tǒng)

DS18b20是由美國DALLAS公司推出的第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強、易配微處理器等優(yōu)點，可以直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號供處理器處理 。

DS18b20獨特的單線接口方式，它與微處理器連接時僅需要一條口線即可實現(xiàn)微處理器與DS18b20的雙向通信，并且支持多點組網(wǎng)功能，多個DS18b20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實現(xiàn)組網(wǎng)多點測溫，在使用中不需要任何元件，全部傳感器及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)，測量溫度范圍為-55℃―+125℃，可編程分辨率為9―12位，對應的可分辨溫度分別為0.5℃，0.25℃，0.125℃，在-10℃―+85℃時精度為±0.5℃ 。

1.3 驅(qū)動系統(tǒng)

驅(qū)動系統(tǒng)主要是控制保溫儀的加熱、制冷，以及散熱。通常制冷有風冷、水冷、壓縮機制冷、TEC制冷等幾種方式 。本系統(tǒng)采用TEC加熱/制冷，TEC是利用半導體的熱―電效應制取冷量的器件，又稱熱―電制冷片 。利用半導體材料的帕爾貼效應，當直流電通過兩種不同半導體材料串聯(lián)成的電偶時，在電偶兩端即可分別吸收熱量和放出熱量，實現(xiàn)制冷的目的 。本系統(tǒng)采用TEC1-12706。系統(tǒng)采用了6片制冷片，同時控制六個保溫儀，輸入電壓選用12V，總的制冷功率達到 330W。為了保證TEC加熱制冷功率，會在TEC的一面加上散熱組件（風扇和散熱片）。

驅(qū)動系統(tǒng)電路如圖4（a）所示，由單刀雙擲繼電器、PNP8550、IN4007以及 兩端接的TEC組成，通過三極管 、 的導通和截止來控制繼電器的吸合與斷開，從而使TEC兩端導通，對系統(tǒng)進行加熱或是制冷。繼電器兩端反接的二極管IN4007為消耗二極管，用來消耗反向電動勢。

1.4 LCD顯示系統(tǒng)

顯示系統(tǒng)采用128×64 的 LCD 顯示器。5V電壓驅(qū)動，帶背光，液晶顯示模塊是 128×64 點陣的漢字圖形型液晶顯示模塊，可顯示漢字及圖形，內(nèi)置國標 GB2312碼簡體中文字庫（16×16 點陣）、128 個字符（8×16 點陣）及 64×256 點陣顯示 RAM（GDRAM）。與 CPU 直接接口，提供兩種接口來連接微處理機：8位并行及串行兩種連接方式 。 本系統(tǒng)采用并行鏈接方式。圖5是其和單片機的接口。

2 系統(tǒng)軟件設計

軟件設計是保溫儀的重要組成部分，軟件流程圖如圖6所示。

上電以后，單片機首先對其進行初始化設置，設置與繼電器連接的個引腳輸出低電平，繼電器斷開，制冷組件停止工作，然后初始化12864，初始化DS18b20溫度傳感器，開始測溫，需要注意的是由于系統(tǒng)是多通道DS18b20同時測溫，所以需要先將DS18b20溫度傳感器的序列號讀取出來，然后在測溫時通過匹配序列號判斷所讀取的是哪個保溫儀的溫度，最后將各保溫儀的溫度與設定值相比較，如果不在設定溫度范圍內(nèi)則調(diào)用溫控子程序。根據(jù)實驗需要，在最開始將系統(tǒng)的溫度值設定為高溫25℃，低溫20℃，也可以根據(jù)實驗環(huán)境需要，設定溫度警報值，當某個保溫儀內(nèi)溫度超出警報溫度范圍，則調(diào)用報警程序，并盡快將系統(tǒng)關閉，以免將其他器件燒毀。

3 應用試驗

應用在高低溫環(huán)境下對瞄準鏡進行可靠性試驗，，需要CCD相機進行圖像采集，試驗溫度要求在-50℃～60℃。圖9（a）為高低溫箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，將CCD相機及保溫儀系統(tǒng)放到放在高低溫箱內(nèi)部，高低溫箱負責給實驗提供溫度條件。（b）保溫儀實物圖。

℃

高低溫箱溫度 1號保溫箱內(nèi)溫度 2號保溫箱內(nèi)溫度 3號保溫箱內(nèi)溫度 4號保溫箱內(nèi)溫度

-50℃ 19.8℃ 19.6℃ 19.4℃ 19.6℃

-40℃ 19.9℃ 19.7℃ 19.6℃ 19.4℃

0℃ 21.3℃ 22.1℃ 21.4℃ 21.7℃

40℃ 23.2℃ 24.1℃ 23.8℃ 24.0℃

50℃ 24.9℃ 25.1℃ 24.8℃ 25.0℃

保溫儀是為確保在一些極端溫度下實驗可以正常進行，所以系統(tǒng)采用的測溫精度為0.1，由測量結(jié)果可以看出在高溫和低溫情況下保溫儀內(nèi)溫度合理的控制在了CCD相機的工作溫度范圍呢，且四通道恒保溫儀溫度一致性比較好，溫度波動性小與±1℃，滿足了設計要求。

5結(jié)論

采用DS18b20為溫度傳感器的多通道TEC保溫儀，電路簡單，不易干擾，不僅為高低溫下進行的CCD圖像采集實驗提供了溫度保障，并且也可以應用與其他極端溫度下的實驗，為工作溫度范圍較窄的電子器件提供溫度保障，保證了個電子器件在高溫或是低溫下正常工作，不影響實驗結(jié)構(gòu)，并且生產(chǎn)簡單，操作簡單，適合與多種實驗與生產(chǎn)中。

參考文獻

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篇13

土壤、地表水以及地下水體具有較大的蓄熱能力，在冬季的時候其溫度比室外平均氣溫高，在夏季時比室外平均氣溫低。因此，地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)比空氣源熱泵和非熱泵式空調(diào)系統(tǒng)具有更好的節(jié)能效果。

1 地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)介紹

地源熱泵是一種利用地下土壤中的地熱資源, 既可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。這種空調(diào)系統(tǒng)是把熱交換器埋于地下, 通過水在由高強度塑料管組成的封閉環(huán)路中循環(huán)流動,從而實現(xiàn)與大地土壤進行冷熱交換的目的。夏季通過機組將房間內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移到地下,對房間進行降溫。同時儲存熱量,以備冬用。冬季通過熱泵將土壤中的熱量轉(zhuǎn)移到房間, 對房間進行供暖, 同時儲存冷量,以備夏用, 大地土壤提供了一個很好的免費能量存貯源泉, 這樣就實現(xiàn)了能量的季節(jié)轉(zhuǎn)換。通常機組消耗1kW的電量,用戶可以得到4～5kW左右的熱量或冷量。與鍋爐供熱系統(tǒng)相比,地源空調(diào)系統(tǒng)要比電鍋爐節(jié)省三分之二以上的電能,比燃煤、燃油鍋爐節(jié)省約二分之一的能量;由于地下土壤的溫度全年較為穩(wěn)定,一般為15～20℃,在夏季遠遠低于室外空氣溫度,在冬季遠遠高于室外空氣溫度,機組運行工況穩(wěn)定, 無論在制冷還是制熱都一直處于高效率運轉(zhuǎn)狀態(tài),制冷、制熱的性能 與傳統(tǒng)的空氣源熱泵相比,要高出40%左右, 因此其運行費用為普通中央空調(diào)的系統(tǒng)的40％～50％。因此,近十幾年來,地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在北美北歐等國家取得了很快的發(fā)展, 中國的地源熱泵市場在最近幾年來也更加活躍, 在新的建設項目中得到了廣泛的應用.可以預計,該項技術將會成為21世紀最有效的高效、環(huán)保、節(jié)能的供熱和供冷空調(diào)技術。

2 地源熱泵原理及特點

在制熱狀態(tài)下，地源熱泵機組蒸發(fā)器中的制冷劑吸收室外地下熱交換器環(huán)路系統(tǒng)中與大地交換的熱量而蒸發(fā)。在冷凝器中，制冷劑所攜帶的熱量傳遞給室內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，制冷劑放出熱量后而凝結(jié)成液體。室內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)中的循環(huán)液體在吸收了冷媒的熱量后，將該部分熱量攜帶到建筑物內(nèi)。這樣，各環(huán)路不斷地循環(huán)，地下熱量就不斷地被轉(zhuǎn)移到建筑物內(nèi)，從而實現(xiàn)建筑物的供暖。在制冷狀態(tài)下，在冷凝器中，制冷劑所攜帶的熱量傳遞到室外的地下熱交換器環(huán)路系統(tǒng)中，制冷劑在放出熱量后凝結(jié)成液體。而室外地下熱交換器環(huán)路系統(tǒng)圖1地源熱泵系統(tǒng)工作原理圖罔中的循環(huán)液體在吸收了制冷劑的熱量后，將該部分熱量釋放到大地中。這樣，各環(huán)路不斷地循環(huán)，室內(nèi)的熱量就不斷地被轉(zhuǎn)移到地下，從而實現(xiàn)建筑物的制冷。制熱與制冷兩狀態(tài)的切換是通過四通換向閥將制冷劑流動方向換向來實現(xiàn)。地源熱泵技術的主要特點是：

1)利用地球表面淺層地熱資源作為冷熱源，屬于可再生能源利用技術；

2)供暖時利用電能將土壤中的熱量搬運到室內(nèi)，能量的70％來自土壤，制熱系數(shù)高達3．5～4．5，遠高于鍋爐，制冷時要比普通空調(diào)節(jié)能40％～50％，運行費用低

3)由于相同需求情況下，用的電能減少，帶來的環(huán)境效益相當顯著

4)能夠?qū)崿F(xiàn)建筑物的供熱和制冷，還能提供生活熱水，一機多用，設備利用率高。

3 地源熱泵兩種形式的系統(tǒng)設計

分散式地源熱泵的室內(nèi)系統(tǒng)沒有主末端裝置,直接吹冷風或熱風,功能相當于冷水機組+風機盤管。分散式系統(tǒng)的特點是體積小、容量小, 無需設置大型專用機房, 初期投資較小, 控制簡單, 使用靈活,可實現(xiàn)真正意義的分戶計量。分散式地環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)是利用地下土壤中的地熱資源通過水環(huán)路將此小型機組并聯(lián)在一起, 構(gòu)一個以回收建筑物內(nèi)部余熱為主要特點的熱泵供冷、供暖的空調(diào)系統(tǒng)。分散式室內(nèi)系統(tǒng)有兩種類型,一種是水循環(huán)系統(tǒng)+ 分散式地源泵機組+ 小型風管系統(tǒng),這種類型具有空氣品質(zhì)好、系統(tǒng)效率高、末端區(qū)域沒有噪聲和冷凝水問題等優(yōu)勢,但這種系統(tǒng)對建筑層高有一定要求,機組位置需要進行減噪處理, 且易分室控制。另一種是水循環(huán)系統(tǒng)+分散式地源泵機組+小區(qū)式末端換熱裝置,這種類型具有末端裝置布局靈活、可結(jié)合地板采暖系統(tǒng)使用、可同時提供生活熱水、可實現(xiàn)分室控制 的優(yōu)勢,但存在室內(nèi)管道需要保溫、有冷凝 水滴漏風險、會占用一定室內(nèi)空間以及末 端區(qū)域存在噪聲等問題。 由于分散式地源熱泵是分散布置在各 戶或各室的,它和普通家用空調(diào)一樣,實行 單獨電費計量, 克服了鍋爐采暖和中央空 調(diào)制冷時的分戶計量難題。正由于它是分 散安裝的,可分期分批投資,解決了中央空 調(diào)機組必須一次投資到位的要求, 從而降 低了融資成本。

中央式地源熱泵空調(diào)室外系統(tǒng)是利用 地下土壤中的地熱資源通過室外地下水環(huán) 路系統(tǒng)輸送給集中設置在一個機房內(nèi)的所 有機組,機組換熱、制冷后通過空氣輸送管 道或水系統(tǒng)送入各個房間的空調(diào)系統(tǒng)。中 央式地源熱泵系統(tǒng)換熱設備集中, 可以為 整個建筑進行冷熱供給, 是最早出現(xiàn)的地 源熱泵室內(nèi)系統(tǒng)的基本形式。 中央式地源熱泵系統(tǒng)機組設備易維 護, 初期投資相對較低, 施工難度小, 非常 適合升級改造項目。中央式系統(tǒng)由水循環(huán) 系統(tǒng)、中央式地源熱泵機組以及末端換熱 裝置(風機盤管、地板采暖、頂板輻射、組合 式空調(diào)等)構(gòu)成, 具有末端裝置布局靈活、 可結(jié)合地板采暖系統(tǒng)使用、可同時提供生 活熱水、可實現(xiàn)分室控制等顯著優(yōu)勢;但存在系統(tǒng)效率相對較低、有冷凝水滴漏風險、 占用一定室內(nèi)空間、末端區(qū)域存在噪聲、室 內(nèi)管道需保溫等問題。

4 地源熱泵兩種系統(tǒng)形式設計應用

2007年,濱海客運站及薊縣客運站設計面積基本 相同,當時都采用的地源熱泵空調(diào)形式。空 調(diào)系統(tǒng)形式濱海客運站采用的是分散式地 源熱泵系統(tǒng), 薊縣客運站采用的是中央式 地源熱泵系統(tǒng)。通過兩年來的使用以及客 運站的使用特點對兩個客運站的空調(diào)運行 費用進行統(tǒng)計比較,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在相同條件 下濱海客運站空調(diào)運行費只有薊縣客運站 空調(diào)運行費的67%。兩個項目進行分 析總結(jié); 薊縣客運站一是中央式水系統(tǒng)為 二次低溫水在送入各個功能房間時沿途損 失較大。二是中央地源熱泵大機組卸載能 力低于分散式地源熱泵小機組, 分散式地 源熱泵小機組可根據(jù)房間使用情況卸載停 機。以上兩種因素導致薊縣客運站空調(diào)運 行費高于濱海客運站空調(diào)運行費用33%。但 地源熱泵形式空調(diào)機組與傳統(tǒng)的中央水冷 空調(diào)機組相比還是能夠節(jié)約40%的能耗。

5建筑物負荷計算

設計地源熱泵系統(tǒng)最關鍵的部分就是確定建筑物的負荷，而且 要遵守如下原則：

動態(tài)逐時計算負荷原則

多樣性原則

節(jié)能性原則

制備生活熱水優(yōu)先原則

在地源熱泵室內(nèi)系統(tǒng)設計初期，首先要核算建筑物的建筑面積 和空調(diào)面積，而要算準空調(diào)面積，就要對建筑物進行空調(diào)分區(qū)，根 中央式與分散式地源熱泵設計 。中國可再生能源學會 李元普 王曄華 據(jù)每個分區(qū)的面積、結(jié)構(gòu)、功能、用途，然后計算每個分區(qū)的負荷。 如果是分散式系統(tǒng)，每個分區(qū)的冷熱負荷就是該分區(qū)機組的選型依 據(jù)；如果是中央式系統(tǒng)，則要求將各個分區(qū)的負荷加起來，同時考 慮輸送過程中的冷熱損失，確定項目總的冷熱負荷。 地源熱泵系統(tǒng)的負荷值是系統(tǒng)設計、機組選型和配套設備選擇 的重要參考依據(jù)。 因為現(xiàn)代建筑的進深一般都比較大，具有多個朝向，而且功能 用途的不同，都造成不同空間的冷熱濕負荷都不一樣，所以在設計 時進行空調(diào)分區(qū)非常必要。一個空調(diào)分區(qū)可以有一個溫控器也可以 有幾個溫控器，如果是分散式系統(tǒng)可以根據(jù)需要設有一臺或多臺機 組，或在中央式系統(tǒng)中通過風系統(tǒng)或水系統(tǒng)承擔負荷。

影響分區(qū)負荷的因素

影響室內(nèi)不同區(qū)域冷負荷的因素有外墻和屋面的逐時冷負荷、 外窗溫差傳熱冷負荷、外窗太陽輻射冷負荷、內(nèi)圍護結(jié)構(gòu)的傳熱冷 負荷、人體冷負荷、燈光冷負荷等，在一些特殊環(huán)境中還要考慮設 備冷負荷、食物顯熱散熱冷負荷、伴隨散濕過程中的潛熱冷負荷等。 影響熱負荷的因素有圍護結(jié)構(gòu)基本耗熱量、人員、燈光、設備散熱 量、內(nèi)區(qū)散熱量，以及附近熱負荷包括朝向修正率、風力附加和高 度附加。 此外，對于面積比較大、內(nèi)外區(qū)沒有空氣流通的樓層，要避免 冷熱不均的現(xiàn)象，合理劃分內(nèi)外區(qū)非常重要。尤其，冬季在空調(diào)分 區(qū)系統(tǒng)中，內(nèi)外區(qū)的冷熱負荷并不同步，甚至會出現(xiàn)外區(qū)供熱、內(nèi) 區(qū)供冷的情況。這就要考慮采用分散式系統(tǒng)的布置，以便在冬季供 暖時通過布置在內(nèi)區(qū)的機組回收建筑物余熱，達到節(jié)能目的。還有 對于空間的高度較高的建筑，是否有吊頂、風口位置高低、是否有 回風口，都對負荷量有一定影響。這就對地源熱泵系統(tǒng)設計人員的 技術水平要求比較高，要在方案初期就充分考慮項目的功能和用途， 對各個分區(qū)有一個整體的把握。

一般建筑物的冷熱負荷

對于建筑物的冷熱負荷的計算應采用動態(tài)逐時計算的方法，這 樣才能反應出地上建筑與地下巖土的真實換熱量，這也是進行地下 換熱器設計的基礎數(shù)據(jù)。

5 結(jié)語

分散式地源熱泵是最為節(jié)能的系統(tǒng)形 式, 它減少了一半水泵能耗, 每個區(qū)域, 或 房間一臺機組可以用多少開多少, 另外由 于減少了空氣輸送管道或水系統(tǒng)送路程損 失則比中央式系統(tǒng)節(jié)能30%以上,有些情況 還可以減少主管網(wǎng)管溝投資。

參考文獻：

1.包濤;董玉軍;周翔熱泵系統(tǒng)的經(jīng)濟性分析[期刊論文]-制冷 2004(02)