空调制冷技术现状及应用展望

【作者】 王如竹；

【机构】 上海交通大学制冷与低温工程研究所；

【摘要】 空调制冷已经成为人们健康、运输、食品保鲜等不可缺少的设施,使得人们可以在地球上最冷和最热的地方工作和生活.因而空调制冷被认为是20世纪最伟大的20项工程技术成就。按照制冷原理来看,空调制冷可以分解为三类典型的空调制冷技术,一是制冷热泵技术,含蒸气压缩式制冷、吸收式制冷、吸附式制冷、喷射式制冷、新兴的固态制冷和半导体制冷等,而在这些技术中所涉及的能量转换为机械功、电能或热能向冷能的转化;二是热湿控制技术,常见的空气调节技术主要通过调控温度和湿度实现室内空气环境的热舒适,温度调控可以通过制冷或热泵制热技术实现,而湿度处理方式主要包括各类除湿技术(冷凝除湿、溶液吸收除湿、固体吸附除湿)或加湿技术(水的直接蒸发、超声加湿等);三是低温技术,当所需冷量温度较低时,压缩式制冷和吸收式制冷等常规制冷技术无法满足实现低温的需求,需要低温技术进行应对.制冷(refrigeration)和低温(cryogenics)往往用123K作为分界线进行划分,即高于该温度的范围是制冷,而低于该温度的属于低温.低温技术根据应用主要分为气体液化分离与低温制冷机技术,前者以得到液化气体为目的,而后者以得到低温冷量为目的。本文介绍了以上各类技术的原理与特点,进而介绍了空调除湿、热泵和低温技术的应用,最后总结了空调制冷技术在未来发展中所面临的能效提升、环保制冷和应用拓展等机遇与挑战。空调制冷技术已经成为一种基础应用技术,除传统的室内空气调节、食品药品保存和气体液化等应用以外,目前已经拓展到数据中心冷却、电动车热管理、清洁供热、工业余热回收、低温生物医学和大科学装置中,体现出强学科交叉融合趋势。结合作者的长期研究经验,介绍了几个典型应用案例,如余热制冷,热能的品位提升,电子散热,以及能源-水-空气学科交叉探索与应用。针对新兴的固态制冷,作者也探讨了需要关注的几个问题。更多还原