可再生能源在空調制冷中的應用研究

張建棚 喬立炳

摘 要：進入新世紀以后，國家經濟的發(fā)展速度不斷加快，國民生活水平得到大幅度提高，現(xiàn)如今很多家庭都已經用上了制冷取暖的空調。不過，能源消耗一直是空調市場中繞不開的問題，可再生能源的應用可以幫助空調緩解能耗問題。文章基于國內空調關于制冷的結構以及空調利用太陽能作為能源的案例，深入分析了空調的制冷結構，并且簡單闡述了如何在空調能耗中利用可再生能源解決問題，希望能給空調的能耗問題帶來積極作用。

關鍵詞：可再生資源;節(jié)能;空調制冷;應用

國民經濟水平提高之后，很多現(xiàn)代化建筑拔地而起，相應的，空調的安裝率也隨之上漲，不過空調帶來的環(huán)境污染問題也引起了人們的重視。目前，城市中的空調類型大都是壓縮式的，這種類型的空調能耗比較大，而且產生的環(huán)境污染比較嚴重，會大幅度破壞地球的臭氧層，加速了全球變暖[1]。因此，在空調中應用可再生能源變得越加重要，減少空調的污染和能耗變得刻不容緩。

1、我國空調制冷能源結構現(xiàn)狀

目前，主流的空調是由很多裝置構成，主要有空氣處理器、制冷設備、冷水器、泵、換熱設備和冷卻塔?？照{在不同環(huán)境中的能耗是不一樣的，使用空調的過程中，其消耗的能量主要由熱能和電能組成。而且在冷水器的制冷過程中，運用的工作原理上也有不同，目前很多空調的制冷設備都采用吸收式或者氟利昂式的裝置。根據(jù)有關部門的調查結果可以發(fā)現(xiàn)，氟利昂式的制冷裝置對大氣中的臭氧層傷害很大。

2、可再生能源在空調制冷中的應用

2.1變頻技術

在空調的各個組成部分中，有很多消耗能量的裝置，其中壓縮機的能耗占比份額較高，所以要解決空調的節(jié)能問題，就要解決壓縮機的能耗問題。如今，新興的變頻技術可以有效應對這一問題?？照{的壓縮機在工作過程中，壓縮啟?？梢哉{控室內的濕度和溫度。但是這一過程消耗的能量很大，而且還會損害空調其他裝置的壽命。如果在壓縮機中應用新興的變頻技術，就可以在壓縮機工作過程中節(jié)省很大一部分能量。顧名思義，變頻技術就是適當調節(jié)壓縮機的轉速，讓冷劑的流量得到有效控制，從而減少高能耗現(xiàn)象的發(fā)生。應用變頻技術之后，壓縮機不僅可以達到普通空調制冷的目的，還可以在短時間內讓室內溫度達到理想水平。而且，在達到峰值之后，變頻壓縮機能夠以一種很小的功耗狀態(tài)維持現(xiàn)有室內的溫度，從而達到制冷且節(jié)能的目的[2]。因此，利用變頻技術，可以有效達到調控室內溫濕度的目標，而且可以明顯降低空調的能耗。

2.2太陽能技術

目前，研究學者們發(fā)現(xiàn)了很多種綠色健康的可再生能源，太陽能就是其中之一。只要太陽在，太陽能就源源不絕，收集太陽能的復雜程度要比其他可再生能源要低的多。時代在不斷發(fā)展，人們的環(huán)保意識越來越高，節(jié)能減排成為人類社會中呼聲越來越高的問題，太陽能作為最廣為人知的可再生能源之一，深受民眾的支持和喜愛。但是，如何將這一可再生能源應用到空調的使用能量上是一大難題。對于制暖方面，太陽能是比較容易達到的，可以和地暖與吊板輻射相結合，可以提供可觀的熱量。對于制冷方面，太陽能則是通過光熱與光電的能量轉換可以讓能量達到制冷的水準[3]。目前，國內相關的太陽能智能技術得到了飛速發(fā)展，取得了很多可觀的成果，現(xiàn)如今主流的太陽能技術主要有以下兩種。

2.2.1吸收式制冷

吸收式制冷技術的核心就是設備所使用的吸收劑，根據(jù)吸收劑蒸發(fā)或吸收的特性來達到制冷的目的。吸收的種類不同，則吸收的過程就不同，目前常用的吸收方式有兩種，分別是氨—水制冷和溴化鋰—水制冷。太陽能可以通過裝置的集熱器進行收集，給其中的水或空氣傳遞熱能，然后就可以代替渦輪中原有的熱水，形成新的能量，使得制冷機得到能量開始工作，從而達到制冷的目的。相較于利用蒸汽的壓縮循環(huán)制冷方式，太陽能吸收式的制冷方式，其中壓縮循環(huán)零件、節(jié)流閥門以及冷凝設備的差別不大，因此使用蒸汽的壓縮機可以用液體泵或者吸收設備替換。例如在氨—水吸收制冷的過程中，由于氨水蒸氣與水蒸氣之間存在一定的壓力差值，氨氣在蒸發(fā)器中會被蒸發(fā)掉，水在吸收器中就可以吸收氨氣蒸發(fā)的氣體，之后就可以進行制冷[4]。吸收器中的氨水會在溶液泵中提升壓強，然后會在發(fā)生器中加熱，到達沸騰狀態(tài)后，氨水產生的蒸汽就會進入冷凝裝置，在這個加熱過程中，太陽能是提供加熱的能量的。

2.2.2吸附式制冷技術

吸附式制冷技術在上個世紀三十年代初期就已經被研發(fā)出來并投入使用，不過在當時，這一技術存在兩大問題，成本較高和制冷效率低下，而且在蒸汽動力制冷機大力發(fā)展的背景下，這項制冷技術鮮有人提及。不過，在研究可再生能源的熱潮下，越來越多的可再生能源的相關技術被研究學者們發(fā)現(xiàn)并投入實驗，吸附式制冷技術也因此得到了一部分人的青睞[5]。這項技術不僅不會對外界環(huán)境產生危害，還能將能源最大化利用，經過多年的發(fā)展，這一制冷技術在多個方面得到了優(yōu)化，比如傳質、結構、循環(huán)系統(tǒng)等方面，這就給可再生能源的利用奠定了一定基礎，應用太陽能到空調的制冷進程有了穩(wěn)定的保障。

結語

總而言之，研發(fā)可再生能源替換傳統(tǒng)能源是現(xiàn)如今研究學者們一大研究方向，為了解決能源危機以及環(huán)境污染問題，應用可再生能源刻不容緩，在人類可持續(xù)發(fā)展的道路上，可再生能源必然會是不可或缺的助力，如今應用可再生能源到空調中雖然取得了一定的進展，但是還存在一些不足需要優(yōu)化解決。持續(xù)使用可再生能源乃至廣泛使用可再生能源的前提是可再生能源能夠對現(xiàn)有空調的調溫性能進行優(yōu)化，而且要在當前制冷水平的基礎上能夠進一步縮減成本，從而能夠讓可再生能源在社會上普及使用。

參考文獻：

[1]楊巖.空調制冷系統(tǒng)的節(jié)能設計[J].節(jié)能，2020，39（08）：31-33.

[2]李元超.空調制冷現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢[J].電子元器件與信息技術，2020，4（08）：111-113.

[3]徐震原，王如竹.空調制冷技術解讀：現(xiàn)狀及展望[J].科學通報，2020，65（24）：2555-2570.

（河南牧業(yè)經濟學院，河南 鄭州 450044）