從學(xué)科交叉看空氣調(diào)節(jié)新技術(shù)

陳菲菲馬紅月

（1石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 石家莊 050041 2河北軌道運(yùn)輸職業(yè)技術(shù)學(xué)院 河北石家莊 050051）

從學(xué)科交叉看空氣調(diào)節(jié)新技術(shù)

陳菲菲1馬紅月2

（1石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 石家莊 050041 2河北軌道運(yùn)輸職業(yè)技術(shù)學(xué)院 河北石家莊 050051）

以變頻技術(shù)、蓄能技術(shù)和太陽能熱泵技術(shù)為例來介紹空氣調(diào)節(jié)與其他學(xué)科結(jié)合的應(yīng)用，分析學(xué)科交叉在科學(xué)技術(shù)發(fā)展中的重要性，得出各學(xué)科之間的相互滲透已成為新技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)這一結(jié)論。

空氣調(diào)節(jié)；學(xué)科交叉；新技術(shù)

1 前 言

隨著科學(xué)技術(shù)向縱深方向發(fā)展，學(xué)科之間表現(xiàn)出既高度分化又高度綜合的大趨勢(shì)，學(xué)科的交叉融合成為科技發(fā)展的時(shí)代特征和創(chuàng)新源泉。學(xué)科的交叉、融合成為當(dāng)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵點(diǎn)。

空氣調(diào)節(jié)技術(shù)作為一門涉及空氣品質(zhì)、節(jié)能、全球環(huán)境保護(hù)與自動(dòng)控制領(lǐng)域的學(xué)科，與其他學(xué)科相結(jié)合形成新技術(shù)是其發(fā)展的必然趨勢(shì)。下面主要以變頻技術(shù)、蓄能技術(shù)和太陽能熱泵技術(shù)為例來介紹空氣調(diào)節(jié)與其他學(xué)科結(jié)合的應(yīng)用。

2 與自動(dòng)控制相結(jié)合的空調(diào)變頻技術(shù)

早期的傳統(tǒng)空調(diào)對(duì)溫度的控制，是通過溫度傳感器感知室內(nèi)溫度變化，依靠其不斷地開、停壓縮機(jī)調(diào)整室內(nèi)溫度[1]。因此，傳統(tǒng)空調(diào)器存在著溫度控制方式機(jī)械、能源浪費(fèi)大、舒適性差等問題。近年來，隨著制冷技術(shù)、電機(jī)控制技術(shù)、電力電子技術(shù)和智能控制技術(shù)的發(fā)展，人們采用模糊邏輯控制與變頻技術(shù)相結(jié)合的辦法，應(yīng)用于空調(diào)控制系統(tǒng)，使得一種高效節(jié)能、高舒適度的空調(diào)——常規(guī)模糊變頻空調(diào)應(yīng)運(yùn)而生[2]。這種空調(diào)可以通過改變壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速來連續(xù)的調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的負(fù)荷，以適應(yīng)動(dòng)態(tài)變化的空調(diào)房間負(fù)荷需要。與傳統(tǒng)控制方法相比，模糊控制具有制冷（制熱）迅速、控溫精確、適應(yīng)范圍寬、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。

3 與相變傳熱相結(jié)合的空調(diào)蓄能技術(shù)

冰蓄冷技術(shù)，是在非空調(diào)使用時(shí)間或利用電力負(fù)荷低谷時(shí)的電力運(yùn)轉(zhuǎn)制冷機(jī)，將冷能以濕熱或潛熱的方式儲(chǔ)存起來，在用電高峰期把儲(chǔ)存的冷量釋放出來，以滿足建筑物空調(diào)需冷量的全部或者其中一部分，從而達(dá)到轉(zhuǎn)移高峰電力負(fù)荷、提高電廠一次能源利用效率、降低窄調(diào)運(yùn)行費(fèi)用和提高空調(diào)品質(zhì)的目的[3]。

冰蓄冷是常用的相變蓄冷方式，利用水/冰的相變來儲(chǔ)存和釋放冷量，其蓄冷密度可達(dá)水蓄冷的數(shù)倍，同時(shí)蓄冷槽體積小，供冷溫度低且供冷穩(wěn)定[4]。下面主要介紹冰盤管式蓄冷和冰球式蓄冷。

3.1 冰盤管式蓄冷

直接蒸發(fā)式冰蓄冷系統(tǒng)，其制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器直接放在蓄冷槽內(nèi)，冰結(jié)在蒸發(fā)器盤管的外表面。夜間制冰時(shí)，蓄冷槽中的水處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，-5℃以下的制冷劑在盤管內(nèi)流動(dòng)，首先盤管外表面水開始結(jié)冰，附著在盤管外表面。隨著時(shí)間的推移，冰層愈來愈厚。由于冰的熱阻較大，所以冰層厚度應(yīng)控制在 36mm以內(nèi)為宜，否則冷凍機(jī)的蒸發(fā)溫度要更低，壓縮機(jī)所需功率加大，耗電率增大，并且制冷時(shí)間長(zhǎng)，用電量增多。

3.2 冰球式蓄冷

冰球式蓄冷裝置和盤管式蓄冷裝置的主要不同點(diǎn)在于，后者的防凍液乙二醇水溶液在盤管內(nèi)流動(dòng)，盤管外面的水在盤管外表面上結(jié)冰；而冰球蓄冷裝置內(nèi)，乙二醇水溶液是在球與球之間流動(dòng)，球內(nèi)的水結(jié)冰。一般蓄冰球外殼用高密度聚合烯烴材料制成，內(nèi)部裝填水和冰成核劑作為蓄冷介質(zhì)，形狀及大小視不同的廠家而異。為防止冰形成后體積增大對(duì)殼體的破壞，通常在殼體內(nèi)預(yù)留水凍成冰時(shí)所需的空間；或者球表面做成多處凹渦，當(dāng)結(jié)冰體積膨脹時(shí)凹處向外凸成平滑的圓球型。防凍液通過冰球殼體傳熱，使球內(nèi)的水溫度下降，接著在殼體內(nèi)壁結(jié)冰；冰層逐漸加厚，由于冰的傳熱性能較差，隨著冰層厚度的增加，處于內(nèi)側(cè)的水結(jié)冰速度愈來愈慢。在融冰過程中，由于冰的密度比水小，所以，冰浮在水的上部。120℃的乙二醇水溶液首先通過冰球殼體向冰傳熱，在殼體內(nèi)側(cè)的冰先融化成水，冰塊逐漸變小，水逐漸增加。此時(shí)，由于水下部受熱，上部是冰塊受冷，這時(shí)水的對(duì)流傳熱效果較好，而冰塊上部主要以傳導(dǎo)為主。因此，冰球在蓄冷裝置內(nèi)，只要防凍液流場(chǎng)分布均勻，釋冷效果還是較好的。

4 與太陽能相結(jié)合的制冷空調(diào)技術(shù)

太陽能以其取之不盡、用之不竭、清潔安全、無需開采和運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)，成為近年來研究的熱點(diǎn)之一[5]。在空調(diào)行業(yè)，太陽能既可用來供熱，也可用來制冷。供暖方面，太陽能主要與地板采暖和吊頂輻射結(jié)合，通過制取熱水實(shí)現(xiàn)供暖；制冷方面，一般將太陽能光熱轉(zhuǎn)換，以熱驅(qū)動(dòng)制冷，或可進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，以電制冷，但后者的效率太低。

近年來發(fā)展的太陽能制冷新技術(shù)如太陽能熱泵。例如直膨式太陽能熱泵，將太陽能集熱器直接作為空調(diào)系統(tǒng)的蒸發(fā)器，這會(huì)提高系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度，使系統(tǒng)的性能得到提高。另外，可將直膨式太陽能熱泵與熱水、采暖和蓄能系統(tǒng)結(jié)合起來實(shí)現(xiàn)復(fù)合能量系統(tǒng)，可大幅度的提高熱泵系統(tǒng)的全年利用效率，改善機(jī)組的多項(xiàng)性能，實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)節(jié)能。

5 結(jié)論

各學(xué)科之間內(nèi)在的連續(xù)性，學(xué)科是科學(xué)界因?yàn)檠芯康闹攸c(diǎn)和研究方便而逐漸劃分和成立的。各個(gè)學(xué)科之間本身就有一定的內(nèi)在聯(lián)系性。找到相互之間有連續(xù)性的學(xué)科，應(yīng)該促進(jìn)其相互交流，力求使科學(xué)能夠和諧平穩(wěn)發(fā)展。

各學(xué)科之間的相互滲透已成為現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展的一個(gè)特點(diǎn)。各門學(xué)科的邊緣區(qū)域，本來就是研究不充分的地方，而各門學(xué)科之間的交叉點(diǎn)，則往往是空白。但科學(xué)的“無人區(qū)”并不是禁區(qū)，而是待開墾的科學(xué)處女地?？茖W(xué)的發(fā)展說明，兩學(xué)科或多學(xué)科之間的交叉點(diǎn)、接觸點(diǎn)，往往是新的突破口。原來認(rèn)為彼此沒有什么關(guān)系的兩個(gè)學(xué)科，居然有相通之處，開辟出新的領(lǐng)域，這是現(xiàn)代科學(xué)創(chuàng)新常見的情況。在現(xiàn)代科學(xué)學(xué)科分工越來越細(xì)的情況下，如果只注重本專業(yè)而忽視其他領(lǐng)域，就不能符合現(xiàn)代科學(xué)高度綜合的要求，也難以創(chuàng)新。

由學(xué)科知識(shí)模型可以看出，學(xué)科之間沒有真正的界限，而是相互交叉、動(dòng)態(tài)發(fā)展的。因此，應(yīng)該注重培養(yǎng)自己的學(xué)科交叉意識(shí)，開闊知識(shí)面，為將來掌握新學(xué)科、新專業(yè)的知識(shí)和科研打下良好的基礎(chǔ)。這樣，在未來的成長(zhǎng)和科研過程中，就不會(huì)僅僅局限于自己專業(yè)的小圈子，從而閉門造車，避免重復(fù)別人早已做過的工作。

[1]區(qū)正源.實(shí)用中央空調(diào)設(shè)計(jì)指南[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2007.

[2]高明.淺談變頻空調(diào)[J].電子世界,2004(06).

[3]吳喜平.蓄冷技術(shù)和蓄熱電鍋爐在空調(diào)中的應(yīng)用[M].同濟(jì)大學(xué)出版社,2000.

[4]劉冬華,符永正,石三平,朱傳斌.冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法及其應(yīng)用[J].暖通空調(diào),2009(03).

[5]李曉云.淺談空調(diào)節(jié)能新技術(shù)[J].中國(guó)勘察設(shè)計(jì),2010(09).

Introduction to The Discipline Overlapping New Technology of Air Conditioning

ChenFeifei1)，MaHongYue2)
(Shijiazhuang Istitute of Railway Technology；Hebei Vocational College of Rail Transportation)

Based on the frequency conversion technology,energy storage technology and solar energy heat pump technology,the application of combination of air conditioning with other subjects is introduced,the importance of the development of science and technology of interdisciplinarity is analyzed.Mutual penetration between various disciplines has become the characteristics of the new technology development.

Air conditioning;Discipline overlapping;New technology

G322

B

1007-6344（2017）02-0295-01