當前中國空調制冷技術(shù)發(fā)展最新動(dòng)態(tài)

當前中國空調制冷技術(shù)發(fā)展最新動(dòng)態(tài)

　　關(guān)鍵詞：制冷技術(shù)、A進(jìn)展

　　當前的制冷技術(shù)已經(jīng)幾乎滲透到各個(gè)生產(chǎn)技術(shù)、科學(xué)研究領(lǐng)域，并在改善人類(lèi)的生活質(zhì)量方面發(fā)揮著(zhù)巨大作用?？梢哉f(shuō)，現代技術(shù)進(jìn)步離開(kāi)了制冷技術(shù)發(fā)展是不可想象的。為了讓空調企業(yè)的技術(shù)人員及時(shí)了解空調制冷技術(shù)的最新進(jìn)展，本文以近期間有關(guān)空調制冷技術(shù)的相關(guān)文獻為基礎，對其中的主要內容進(jìn)行綜合報道，以供大家參考。

　　1、制冷劑的研究進(jìn)展

　　總的看來(lái)，可以把制冷劑的發(fā)展歷程劃分為兩個(gè)階段，第一個(gè)階段是從自然物質(zhì)到人工合成的物質(zhì)；那么制冷劑發(fā)展的第二個(gè)階段將再回歸到自然物質(zhì)。

　　早期的制冷劑是自然界中容易獲得或制取的物質(zhì)，如乙醚、氨、CO2等。但是這些早期的制冷劑最后都因為制冷設備龐大效率較低，所以在后來(lái)出現熱力性能較好的氟利昂制冷劑后，最后在20世紀50年代退出常規制冷系統。

　　1929年美國通用公司合成出R12，以后很快出現了R11、R22等稱(chēng)為氟利昂的系列鹵代烴化合物，因其優(yōu)良的熱力學(xué)特性，無(wú)毒，不燃燒，極其穩定等性質(zhì)，很快成為制冷劑的主角，被大量生產(chǎn)和使用，如家用冰箱、汽車(chē)空調、小型冷庫都用R12，至20世紀七十年代，包括制冷劑，發(fā)泡劑在內的各種鹵代烴的年產(chǎn)量達到數百萬(wàn)噸，并有繼續增加的趨勢。

　　但是，氟利昂是一種化學(xué)性質(zhì)非常穩定的人工合成物質(zhì)，當它們揮發(fā)到大氣中以后很長(cháng)時(shí)間不會(huì )被自然界分解，而一直擴散到平流層，在大氣層11km至45km處的同溫層與臭氧層相遇，由于在平流層受到強烈太陽(yáng)紫外線(xiàn)照射，含氯的氟利昂分子（稱(chēng)為氯氟碳化合物，英文縮寫(xiě)為CFC）便分解游離氯原子，而氯原子可以催化分解臭氧分子，在反應中氯原子被不斷的放出，所以分解反應不斷進(jìn)行，氯原子使臭氧層受到破壞、減薄直至消失。由于氟得昂被大量使用，導致近年來(lái)南極上空的臭氧空洞不斷擴大；而且據報道在我國青藏高原上空也出現了臭氧空洞，因此對氟利昂制冷劑的替代勢在必行。

　　2、國際R22替代技術(shù)的情況

　　在成功地進(jìn)行了CFC的替代之后,人們更多地把注意力投向HCFC。而其中首當其沖的無(wú)疑就是制冷空調行業(yè)中應用最廣泛的HCFC中的R22，,該制冷劑自1936年問(wèn)世以來(lái)就以其優(yōu)越的綜合性能席卷了整個(gè)制冷界,并且在設計、制造、運行、維修等方面積累了豐富的成功經(jīng)驗。

　　然而由于R22對臭氧層的耗損作用和較高的溫室效應值，1992年的哥本哈根國際會(huì )議將其列入了逐步禁用范圍，1995年的維也納國際會(huì )議對其規定的禁用日程為，按照履約要求，我國應在1999年7月1日將CFC類(lèi)物質(zhì)的消耗量?jì)鼋Y在1995年至1997年的平均水平上，至2005年削減50%，2010年全部淘汰。

　　嚴格地說(shuō)，目前還沒(méi)有找到任何一種單工質(zhì)的性能優(yōu)于R22的制冷劑。而目前R22的主要替代工質(zhì)包括HFCS類(lèi)工質(zhì)和天然工質(zhì)。雖然對于HFCS類(lèi)工質(zhì)的研究已比較成熟，由HFCS類(lèi)工質(zhì)組成的非共沸混合物理論上可利用各組分沸點(diǎn)不同實(shí)現勞倫茲循環(huán)，提高制冷循環(huán)效率，但HFCS類(lèi)工質(zhì)仍然存在一定的GWP值（全球變暖潛能值），與R22使用的礦物油不相溶，需要使用與之相溶的合成油，并且與干燥劑、密封材料及其他材料的相溶性也需要進(jìn)一步研究，所以越來(lái)越多的人將目光投向了天然工質(zhì)。天然制冷劑的最大優(yōu)點(diǎn)在于其GWP值及ODP（臭氧潛能值）值約為0，不會(huì )對環(huán)境造成危害，并具有優(yōu)良熱力性能及經(jīng)濟性，目前研究比較成熟的此類(lèi)制冷劑包括了R407C，R32/134a,R410a,R134a，以及碳氫化合物R1270等等。

　　3、天然制冷劑

　　HFC替代物雖然解決了臭氧層的消耗問(wèn)題，但其較高的GWP值仍然是困擾人們的一個(gè)不可忽視的問(wèn)題。如果從環(huán)境的可接受性考慮，天然制冷劑無(wú)疑是解決問(wèn)題最徹底而又最完滿(mǎn)的途徑。以挪威的勞倫曾(G.Lorentzen)教授為代表的提倡天然制冷劑的流派投向了“取之于自然,還之與自然”的天然制冷劑。

　　國際制冷學(xué)會(huì )(IIR)從1994年起舉辦兩年一度的專(zhuān)題討論天然工質(zhì)的國際會(huì )議，交流探討在此領(lǐng)域中的新發(fā)現和成果。目前在天然制冷劑中以氨、丙烷與其他烴的混合物及CO2制冷技術(shù)最有可能成為R22的長(cháng)期替代物。

　　(1)R717：是具有120多年使用經(jīng)驗的一種廉價(jià)天然制冷劑，其熱力性能優(yōu)良，其容積制冷量和能效比均可優(yōu)于R22；然而R717的排氣溫度很高，它與某些材料與原有潤滑油的不相溶性令人顧慮。但是新的潤滑油及其他新技術(shù)的出現，為氨的擴大應用提供了可能性，目前已有使用氨的整裝式冷水機組面市，制冷技術(shù)人員還在繼續不斷地努力。

　　(2)R290：也是一種在化工生產(chǎn)中已長(cháng)期使用的非常廉價(jià)的天然制冷劑。丙烷的熱力性質(zhì)與R22非常接近，因而有可能成為R22的直接沖灌式制冷劑。與R22相比，丙烷的能效比較高，排氣溫度低，容積制冷量也較小。其弱點(diǎn)是具有可燃性。近年來(lái)使用丙烷的呼聲在增長(cháng)，也已制定出有關(guān)的安全使用規程。

　?。?）CO2：由于CO2的高密度和低粘度，CO2的流動(dòng)損失小，傳熱效果好。通過(guò)強化傳熱可以彌補它循環(huán)不高的缺點(diǎn)，增加回熱器或者采用兩級壓縮即可達到與常規制冷劑相似的效率，而不設膨脹機，這也是各公司開(kāi)發(fā)CO2小型制冷或者汽車(chē)空調的研究方向。

　　CO2制冷技術(shù)已經(jīng)跨進(jìn)實(shí)際應用的門(mén)檻。日本幾大公司開(kāi)發(fā)的CO2熱泵熱水器已上市多年，年產(chǎn)已達十萬(wàn)臺。日本冷凍空調空調協(xié)會(huì )標準JRA-4050-2004家電熱泵熱水機（二氧化碳冷媒）對這類(lèi)產(chǎn)品的性能、安裝等有嚴格的規定。實(shí)際上熱水器稍加改裝，即可變?yōu)橛袩峄厥盏募矣每照{，所以將CO2用于家用空調也只有一步之遙。在汽車(chē)空調方面，可以說(shuō)國際上各大汽車(chē)公司都進(jìn)行了CO2汽車(chē)空調的研制，并能過(guò)專(zhuān)門(mén)協(xié)調機構聯(lián)合攻關(guān)，國際汽車(chē)工程學(xué)會(huì )不斷發(fā)布有關(guān)報告。歐盟正在講座相關(guān)CO2汽車(chē)空調的標準，準備在2008-2010年將歐洲的汽車(chē)空調全部改為CO2系統。R134a汽車(chē)空調只是過(guò)渡性的，一旦時(shí)機成熟，向CO2系統轉變已是定局。而這個(gè)“時(shí)機”不僅是技術(shù)性的，而且是政策性、商業(yè)性的。

　　4、熱聲制冷

　　除了在制冷劑方面的進(jìn)展，在新的制冷理論及實(shí)踐方面也有許多進(jìn)展，如熱聲制冷技術(shù)的研究和運用。

　　熱聲制冷是21世紀以來(lái)發(fā)展的一種新的制冷技術(shù)，與傳統的蒸汽壓縮式制冷系統相比，熱聲熱機具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢：無(wú)需使用污染環(huán)境的制冷劑，而是使用惰性氣體或其混合物作為工質(zhì)，因此不會(huì )導致使用的CFCS或HFCS臭氧層的破壞和溫室效應而危害環(huán)境；其基本機構是非常簡(jiǎn)單和可靠，無(wú)需貴重材料，成本上具有很大的優(yōu)勢；它們無(wú)需振蕩的活塞和油密封或潤滑，無(wú)運動(dòng)部件的特點(diǎn)使得其壽命大大延長(cháng)。熱聲制冷技術(shù)幾乎克服了傳統制冷系統的缺點(diǎn)，可成為下一代制冷新技術(shù)的發(fā)展方向。

　　所有的熱聲產(chǎn)品的工作原理都基于所謂的熱聲效應，熱聲效應機理可以簡(jiǎn)單的描述為在聲波稠密時(shí)加入熱量，在聲波稀疏時(shí)排出熱量，則聲波得到加強；反之聲波稠密時(shí)排出熱量，在聲波稀疏時(shí)吸入熱量，則聲波得到削弱。當然，實(shí)際的熱聲理論遠比這復雜的多。

　　當然，熱聲制冷的設計水平及制造工藝也在不斷的提高。目前，美國在熱聲領(lǐng)域內的投入最大，研究機構最多，取得了許多突破性的進(jìn)展。

　　如上世紀90年代早期，美國海軍研究生院（NPS）的Garrett教授開(kāi)發(fā)的熱聲制冷機；2000年左右，開(kāi)發(fā)了太陽(yáng)能驅動(dòng)的熱聲制冷機；還有在美國LOSAlamos國家實(shí)驗室（LANL），SWIFT教授領(lǐng)導著(zhù)世界著(zhù)名的熱聲研究組，他們主要研發(fā)的熱聲驅動(dòng)的脈管制冷（低溫制冷）；另外還有開(kāi)式熱聲制冷和空調、高頻微型熱聲機制冷以及還在研發(fā)中的種種技術(shù)。

　　熱聲技術(shù)的應用是相當豐富的，熱聲能量轉換技術(shù)將會(huì )給包括制冷工業(yè)在內的整個(gè)能源工業(yè)帶來(lái)很大的影響，它的簡(jiǎn)單、環(huán)保、節能高效的特性符合當今時(shí)代的需要，當然就目前的現狀而言，由于設計水平遠沒(méi)有達到最優(yōu)化的程度，材料的選擇及制造技術(shù)都還在完善之中，而普通的制冷系統經(jīng)過(guò)上百年的發(fā)展和改進(jìn)，熱聲制冷的單件成本會(huì )高于普通傳統制冷裝置，但隨著(zhù)材料的選擇和制造工業(yè)藝的日趨成熟，可以肯定熱聲制冷機會(huì )具有極大的成本優(yōu)勢。

　　5、國內制冷技術(shù)研究的狀況

　　我國空調制冷行業(yè)走的是與我國家電企業(yè)相同的從技術(shù)引進(jìn)到仿制的過(guò)程，雖然在生產(chǎn)規模上我國空調企業(yè)已經(jīng)比較大，但是在核心技術(shù)方面至今沒(méi)有擺脫“照貓畫(huà)虎”或“拿來(lái)主義”的圈子。從發(fā)達國家引進(jìn)技術(shù)，我們得到的往往都是一些“過(guò)時(shí)”的技術(shù)。目前相當普遍的現象就是，許多國內空調企業(yè)所生產(chǎn)的空調產(chǎn)品，雖然在生產(chǎn)規模上逐年擴大，但沒(méi)有走出勞動(dòng)密集型的模式，可以說(shuō)沒(méi)有真正的自有技術(shù)，在綜合實(shí)力上處在國際分工的低端。這樣的企業(yè)對新出現的制冷技術(shù)只能“望洋興嘆”了。

　　據了解，直到目前尚未有國內企業(yè)對新型制冷劑或者新型制冷技術(shù)進(jìn)行深入研究開(kāi)發(fā)并申報相關(guān)專(zhuān)利。就是一些看起來(lái)比較“敏感”準備開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品的，不過(guò)也只是在打聽(tīng)如何能買(mǎi)到成品壓縮機等等。由此可見(jiàn)我國企業(yè)目前所追求的不是技術(shù)上的領(lǐng)先、而仍然熱衷于為國外高技術(shù)制冷企業(yè)“打工”，缺少長(cháng)遠打算?？梢哉f(shuō)，我們與國外的差距并不僅是技術(shù)開(kāi)發(fā)方面的差距，而更在于創(chuàng )新觀(guān)念上的差距。與此形成鮮明對照的是，歐美及一些國家已將相關(guān)研究納入國家計劃，或是各大公司聯(lián)合攻關(guān)，有關(guān)制冷方面新型循環(huán)原理、壓縮機、換熱器的專(zhuān)利層出不窮。