1、能源利用新技术太阳能能源利用新技术太阳能制冷热泵制冷热泵第一页，编辑于星期三：十二点 十六分。能源利用新技术2023-1-17 19:59:312 制冷技术是为适应人们对低温条件的需要而产生和开展起来的。如人体舒适性要求、食物的加工保鲜，材料的特性-超导现象，物态气体别离、液化等需要利用制冷技术。第二页，编辑于星期三：十二点 十六分。能源利用新技术2023-1-17 19:59:313几个概念1 1制冷：用人工的方法在一定时间和一定空间内将物体冷制冷：用人工的方法在一定时间和一定空间内将物体冷却，使其温度降低到环境温度以下并保持这个温度。却，使其温度降低到环境温度以下并保持这个温度。实质：将热
2、量从被冷却对象中转移到环境中实质：将热量从被冷却对象中转移到环境中 制冷制冷冷却冷却普冷：普冷：120K以上以上 深冷：深冷：20 120K低温：低温：0.3 20K空调用制冷技术属于普通制冷空调用制冷技术属于普通制冷第三页，编辑于星期三：十二点 十六分。能源利用新技术2023-1-17 19:59:314几个概念(2)(2)制冷剂：在制冷机中使用的工质称为制冷剂。制冷剂：在制冷机中使用的工质称为制冷剂。(3)(3)制冷机：机械制冷中所需机器和设备的总合称为制冷机。制冷机：机械制冷中所需机器和设备的总合称为制冷机。(4)(4)制冷装置：将生产冷量的制冷机械和消耗冷量的设备结合制冷装置：将生产冷
3、量的制冷机械和消耗冷量的设备结合在一起的装置。在一起的装置。第四页，编辑于星期三：十二点 十六分。能源利用新技术2023-1-17 19:59:315(1)(1)商业及人民生活商业及人民生活 如人工冰厂、空调、冰箱、冷柜以及食品的冷冻冷藏、保鲜、冷藏运输如人工冰厂、空调、冰箱、冷柜以及食品的冷冻冷藏、保鲜、冷藏运输等。等。(2)(2)工业生产及农牧业工业生产及农牧业 如制药、啤酒、精细仪器车间等；如制药、啤酒、精细仪器车间等；农作物的种子进展低温处理，人工气候育秧室、蔬菜水果的保鲜等。农作物的种子进展低温处理，人工气候育秧室、蔬菜水果的保鲜等。(3)(3)建筑工程建筑工程 如挖掘隧道、建筑河堤
4、时采用的如挖掘隧道、建筑河堤时采用的“冻土法。冻土法。(4)(4)科学实验研究科学实验研究 如各种环境模拟装置中创造的人工环境。如各种环境模拟装置中创造的人工环境。(5)(5)医疗卫生医疗卫生 如药品、疫苗及人体器官的冷藏保存，手术中采用低温麻醉等。如药品、疫苗及人体器官的冷藏保存，手术中采用低温麻醉等。(6)(6)尖端科学领域等尖端科学领域等 微电子技术、能源、新型材料、宇宙开发等。微电子技术、能源、新型材料、宇宙开发等。(7)(7)氧气、天然气氧气、天然气(CNG(CNG、LNG)LNG)等液态运输等液态运输 天然气：天然气：1 1立方米液态立方米液态621621立方米标准气态立方米标准气
5、态 氧气：氧气：1 1立方米液态立方米液态800 800 立方米标准气态立方米标准气态第五页，编辑于星期三：十二点 十六分。能源利用新技术2023-1-17 19:59:316开展历史开展历史 1 1制冷技术的开展历史制冷技术的开展历史17551755年年 乙醚蒸发制冷乙醚蒸发制冷-制冷技术的开场制冷技术的开场18341834年年 第一台乙醚蒸汽压缩式制冷机第一台乙醚蒸汽压缩式制冷机18751875年年 氨蒸汽压缩式制冷机氨蒸汽压缩式制冷机 压缩式制冷机压缩式制冷机 占统治地位占统治地位18591859年年 氨水吸收式制冷机氨水吸收式制冷机19101910年年 蒸汽喷射式制冷机蒸汽喷射式制冷机
6、1919世纪世纪 制冷技术根本成形制冷技术根本成形第六页，编辑于星期三：十二点 十六分。能源利用新技术2023-1-17 19:59:3171910年年 第一台以氨为工质的冰箱问世第一台以氨为工质的冰箱问世1920年年 美国开利公司制造出第一台开启式压缩机的卧式柜型美国开利公司制造出第一台开启式压缩机的卧式柜型 空调器空调器1930年年 第一台以氟利昂为工质第一台以氟利昂为工质R-12)的制冷机问世的制冷机问世1951年年 第一台窗式空调器正式问世第一台窗式空调器正式问世1964年年 我国第一台我国第一台“双鹿牌双鹿牌窗式空调器问世窗式空调器问世80年代末年代末 我国电冰箱产量占全世界第一位我
7、国电冰箱产量占全世界第一位90年代中年代中 我国空调器产量占全世界第一位我国空调器产量占全世界第一位第七页，编辑于星期三：十二点 十六分。能源利用新技术2023-1-17 19:59:318 制冷技术的开展概括起来可分为两个阶段：制冷技术的开展概括起来可分为两个阶段：1 1天然冷源的应用阶段天然冷源的应用阶段 古代古代1818世纪中期。世纪中期。采用的天然冷源主要是指冬季储存的天然冰和夏季使用的深井水。采用的天然冷源主要是指冬季储存的天然冰和夏季使用的深井水。2 2机械制冷阶段机械制冷阶段 1818世纪中期世纪中期 今。今。17551755年是人工制冷史的起点。年是人工制冷史的起点。现代制冷技
8、术作为一门科学是由现代制冷技术作为一门科学是由1919世纪中后期开展起来的，到世纪中后期开展起来的，到2020世纪具有更大的开世纪具有更大的开展。展。第八页，编辑于星期三：十二点 十六分。能源利用新技术2023-1-17 19:59:3192 2近代的突破性进展近代的突破性进展微电子和计算机技术的应用微电子和计算机技术的应用新材料在制冷产品上的应用新材料在制冷产品上的应用机器设备的开展机器设备的开展制冷工质开的开发制冷工质开的开发 第九页，编辑于星期三：十二点 十六分。能源利用新技术2023-1-17 19:59:31104 4 制冷技术的研究方向制冷技术的研究方向减少能耗，如充分利用太阳能、
9、地热能等；减少能耗，如充分利用太阳能、地热能等；合理选择和利用制冷剂；合理选择和利用制冷剂；提高制冷机的机械热力性能。提高制冷机的机械热力性能。第十页，编辑于星期三：十二点 十六分。能源利用新技术2023-1-17 19:59:3111制冷方法制冷方法 制冷的根本方法制冷的根本方法1 1相变制冷相变制冷 *液体气化液体气化 *固体溶化与升华固体溶化与升华2 2气体膨胀制冷气体膨胀制冷3 3逆向可逆循环逆向可逆循环 *逆卡诺循环逆卡诺循环 制冷的具体方法制冷的具体方法 *蒸汽压缩式制冷蒸汽压缩式制冷 *吸收式制冷吸收式制冷 *蒸汽喷射式制冷蒸汽喷射式制冷 *压缩式气体制冷循环压缩式气体制冷循环
10、*气体涡流制冷气体涡流制冷 *热电制冷热电制冷 *固体吸附制冷固体吸附制冷第十一页，编辑于星期三：十二点 十六分。能源利用新技术2023-1-17 19:59:3112制冷工质开的开发制冷工质开的开发 19341934年美国人波尔金斯试制成功了第一台以乙醚为工质、闭式循环的蒸气年美国人波尔金斯试制成功了第一台以乙醚为工质、闭式循环的蒸气压缩式制冷机。压缩式制冷机。1830183019301930，主要采取，主要采取NHNH3 3、COCO2 2、空气等作为制冷剂；、空气等作为制冷剂；1930193019901990，主要采用氟里昂作为制冷剂；，主要采用氟里昂作为制冷剂；19901990 ，积极
11、寻找无污染的制冷剂，替代氟利昂。，积极寻找无污染的制冷剂，替代氟利昂。第十二页，编辑于星期三：十二点 十六分。能源利用新技术2023-1-17 19:59:3113蒸汽压缩式制冷蒸汽压缩式制冷按着热力学第二定律，把热量从低温热源传递到高温热源需要外界按着热力学第二定律，把热量从低温热源传递到高温热源需要外界做功。做功。制冷剂制冷剂 氟利昂氟利昂 CFC 含氯氟化碳含氯氟化碳 HCFC 含氢氯氟化碳含氢氯氟化碳 第十三页，编辑于星期三：十二点 十六分。能源利用新技术2023-1-17 19:59:3114制冷剂制冷剂制冷剂：乙醚：乙醚1834 水水 二氧化碳二氧化碳1866 氨氨1870 二氧化
12、硫二氧化硫1876 氯甲烷氯甲烷1878 氟利昂氟利昂Freon1930 氟利昂是饱和碳氢化合物的氟、氯、溴的衍生物的总称氟利昂是饱和碳氢化合物的氟、氯、溴的衍生物的总称 R12(1931)、R111932、R1141933、R1131934 R131945R141955 丙烷丙烷C3H3、乙烷、乙烷C2H6、乙烯、乙烯C2H4 丙稀丙稀C3H6、丁烷、丁烷C4H10、戊烷、戊烷C5H12第十四页，编辑于星期三：十二点 十六分。能源利用新技术2023-1-17 19:59:3115对制冷剂的要求1、临界温度较高临界温度较高2、适宜的饱和蒸气压力、适宜的饱和蒸气压力3、凝固温度低、凝固温度低4、
13、粘度和比重小、粘度和比重小5、导热系数高、导热系数高6、绝热压缩系数小、绝热压缩系数小7、液体比重小、液体比重小8、循环的热力完善度尽可能大、循环的热力完善度尽可能大9、不易燃、不爆炸、无毒、无腐蚀、不易燃、不爆炸、无毒、无腐蚀10、价格廉价、易于获得、价格廉价、易于获得第十五页，编辑于星期三：十二点 十六分。能源利用新技术2023-1-17 19:59:3116CFC、HCFC的替代问题 1974年，年，Molina和和Rowland发现氯氟碳化合物扩散发现氯氟碳化合物扩散到上层大气，被紫外线分解成氯原子，同温层中的臭氧就到上层大气，被紫外线分解成氯原子，同温层中的臭氧就被催化破坏使臭氧层减
14、薄或消失。被催化破坏使臭氧层减薄或消失。同温层离地面同温层离地面1145公里，存在臭氧层能吸收公里，存在臭氧层能吸收90%的的紫外线。紫外线。第十六页，编辑于星期三：十二点 十六分。能源利用新技术2023-1-17 19:59:3117后果1紫外线增强，皮肤癌和白内障发病增多，人的免疫紫外线增强，皮肤癌和白内障发病增多，人的免疫系统受到危害，每衰减系统受到危害，每衰减1%，皮肤癌发病率增加，皮肤癌发病率增加46%2生态破坏，食品链破坏，损伤生物的细胞，阻止发生态破坏，食品链破坏，损伤生物的细胞，阻止发育或产生变异，致使农作物和渔业减产。育或产生变异，致使农作物和渔业减产。3产生附加温室效益。产
15、生附加温室效益。CFC+甲烷的总和甲烷的总和=CO2 平均气温上升，海平面上升，南极冰川有融化的趋势。平均气温上升，海平面上升，南极冰川有融化的趋势。第十七页，编辑于星期三：十二点 十六分。能源利用新技术2023-1-17 19:59:3118CFC 含氯氟化碳 寿命寿命 臭氧消耗潜能值臭氧消耗潜能值 温室效应潜能值温室效应潜能值R11 65年年 接近接近1 1R113 180年年 接近接近1 4.15 R114 180年年 接近接近1 4.15 HCFC含氢氯氟化物含氢氯氟化物HFC含氢无氯氟化碳含氢无氯氟化碳R134a R152a等等第十八页，编辑于星期三：十二点 十六分。能源利用新技术2
16、023-1-17 19:59:3119禁用问题1987年年 蒙特利尔协定蒙特利尔协定 对二类对二类8种种CFC限制使用限制使用 CFC：R11、R12、R113、R114、R115 Halon：1211、1301、24021992年年 哥本哈根哥本哈根 CFC 1995年停顿使用年停顿使用 HCFC 2021年到达年到达96年的年的0.5%2030年完全禁用年完全禁用 第十九页，编辑于星期三：十二点 十六分。能源利用新技术2023-1-17 19:59:312030年代使用氟利昂，有50年的历史R11、R12：空调制冷、泡沫塑料、发泡剂：空调制冷、泡沫塑料、发泡剂R113：清洁剂：清洁剂R11
17、4、R115：高温制冷剂：高温制冷剂Halon：灭火剂灭火剂 停顿使用停顿使用CFC后后,尚有大量尚有大量CFC存在和继续逸散，至少存在和继续逸散，至少50年后才年后才开场恢复，开场恢复，200年后恢复到年后恢复到1970年的水平。年的水平。第二十页，编辑于星期三：十二点 十六分。能源利用新技术2023-1-17 19:59:3121对策、替代1HFC134a可替代可替代CFC122混合工质混合工质 HFC+HCFC+HC 考虑可燃和阻燃考虑可燃和阻燃 410A 407C3天然工质天然工质 HC 丙烷丙烷 碳氢化合物碳氢化合物hydrocarbon)氨氨 NH3anmonia)二氧化碳二氧化碳
18、 CO2开展新型制冷方法开展新型制冷方法 汽波制冷汽波制冷 吸收式制冷吸收式制冷 磁制冷磁制冷第二十一页，编辑于星期三：十二点 十六分。能源利用新技术2023-1-17 19:59:3122PkP0冷凝器蒸发器1245节流装置压缩机第二十二页，编辑于星期三：十二点 十六分。能源利用新技术2023-1-17 19:59:3123气体绝热膨胀制冷气体绝热膨胀制冷第二十三页，编辑于星期三：十二点 十六分。能源利用新技术2023-1-17 19:59:3124溴化锂吸收式制冷系统溴化锂吸收式制冷系统设备：蒸发器、冷凝器、节流阀、设备：蒸发器、冷凝器、节流阀、吸收器、发生器、溶液泵。吸收器、发生器、溶液
19、泵。吸收器：吸收制冷剂蒸气吸收器：吸收制冷剂蒸气 发生器：加热、释放制冷剂发生器：加热、释放制冷剂 溶液热交换器：内部能量利用，溶液热交换器：内部能量利用，提高效率提高效率 溶液泵：加压作用溶液泵：加压作用 2.循环循环：制冷剂循环制冷剂循环 溶液循环溶液循环第二十四页，编辑于星期三：十二点 十六分。能源利用新技术2023-1-17 19:59:3125太阳能吸收式制冷系统太阳能吸收式制冷系统第二十五页，编辑于星期三：十二点 十六分。能源利用新技术2023-1-17 19:59:31266 C12 C冷冻水冷冻水冷却水进冷却水进冷却水出冷却水出热源：蒸汽或热水热源：蒸汽或热水tc45C95C7
20、0 Cto4CCondenserGenerator压力大约压力大约.80 mbar(8 kPa)压力大约压力大约.8,2 mbar(0,83 kPa)ta35CEvaporatorAbsorber50C70C27C32,5C37CRefrigerant(Water)Steam or Hot WaterDiluted Solution(LiBr)Concentrated Solution(LiBr)Tower WaterChilled Water第二十六页，编辑于星期三：十二点 十六分。能源利用新技术2023-1-17 19:59:3127溴化锂吸收式制冷机溴化锂吸收式制冷机第二十七页，编辑于星
21、期三：十二点 十六分。能源利用新技术2023-1-17 19:59:3128氨吸收式制冷氨吸收式制冷第二十八页，编辑于星期三：十二点 十六分。能源利用新技术2023-1-17 19:59:3129泵泵吸吸收收器器换热器换热器发发生生器器蒸发器蒸发器节流阀节流阀QL载冷体载冷体水水低品位蒸汽TR、QR冷凝器冷凝器QH水水氨吸收式制冷氨吸收式制冷第二十九页，编辑于星期三：十二点 十六分。能源利用新技术2023-1-17 19:59:3130蒸气压缩式与吸收式制冷机的蒸气压缩式与吸收式制冷机的比较比较吸收式制冷机是一种以热能为主要动力的制冷机吸收式制冷机是一种以热能为主要动力的制冷机。蒸汽压缩制冷循
22、环：压缩机消耗机械功蒸汽压缩制冷循环：压缩机消耗机械功吸收式制冷循环：吸收器，发生器，换热器，泵吸收式制冷循环：吸收器，发生器，换热器，泵 消耗低品位热量消耗低品位热量 第三十页，编辑于星期三：十二点 十六分。能源利用新技术2023-1-17 19:59:3131太阳能吸附式制冷 太阳能固体吸附式制冷是利用固体吸附剂例如沸石分子筛、硅胶、活性炭、氯化钙等对制冷剂水、甲醇、氨等的吸附或化学吸收和解吸作用实现制冷循环的。吸附剂的再生温度可在80150之间，也适合干太阳能的利用。第三十一页，编辑于星期三：十二点 十六分。能源利用新技术2023-1-17 19:59:3132能够在能够在5585oC热
23、源温度下有效工作；热源温度下有效工作；适合太阳能以及其它低品位热能应用；适合太阳能以及其它低品位热能应用；目前已小批量生产目前已小批量生产制冷机组性能性能指标单位制冷量8.5kW冷冻水出水温度10C冷冻水流量1.5t/h冷却水进口温度32C冷却水流量5t/h热水进口温度85C热水流量3.6t/hCOP0.4冷冻水系统工作压力0.6MPa冷却水系统工作压力0.6MPa热水系统工作压力0.6MPa运行重量1.5t电源2-220V-50Hz第三十二页，编辑于星期三：十二点 十六分。能源利用新技术2023-1-17 19:59:3133德国德国Freiburg示范应用的太阳能吸附空调示范应用的太阳能吸
24、附空调第三十三页，编辑于星期三：十二点 十六分。能源利用新技术2023-1-17 19:59:3134第三十四页，编辑于星期三：十二点 十六分。能源利用新技术2023-1-17 19:59:3135第三十五页，编辑于星期三：十二点 十六分。能源利用新技术2023-1-17 19:59:3136蒸汽喷射式制冷空调系统利用聚焦式太阳能集热器，将水加热，产生蒸汽，喷射。利用聚焦式太阳能集热器，将水加热，产生蒸汽，喷射。依靠蒸汽喷射器的作用完成制冷循环的制冷机。它由依靠蒸汽喷射器的作用完成制冷循环的制冷机。它由蒸汽喷射器、蒸发器和冷凝器即凝汽器等设备组成，蒸汽喷射器、蒸发器和冷凝器即凝汽器等设备组成，
25、依靠蒸汽喷射器见水蒸汽喷射真空泵的抽吸作用在蒸依靠蒸汽喷射器见水蒸汽喷射真空泵的抽吸作用在蒸发器中保持一定的真空，使水在其中蒸发而制冷。蒸汽喷发器中保持一定的真空，使水在其中蒸发而制冷。蒸汽喷射式制冷机用水作为制冷剂射式制冷机用水作为制冷剂,蒸发温度在蒸发温度在0以上，仅可用以上，仅可用于空气调节和某些生产工艺过程。蒸汽喷射式制冷机设备于空气调节和某些生产工艺过程。蒸汽喷射式制冷机设备庞大庞大,需要高位安装需要高位安装,一般在一般在10米以上，以便冷水泵和冷却米以上，以便冷水泵和冷却水泵吸入处为正压水泵吸入处为正压,且需要较高压力且需要较高压力0.55兆帕的工作兆帕的工作蒸汽，所以应用日渐减少
26、蒸汽，所以应用日渐减少,有被溴化锂吸收式制冷机取代的有被溴化锂吸收式制冷机取代的趋势。趋势。第三十六页，编辑于星期三：十二点 十六分。能源利用新技术2023-1-17 19:59:3137蒸汽喷射式制冷空调系统第三十七页，编辑于星期三：十二点 十六分。能源利用新技术2023-1-17 19:59:3138水泵产生位能差热泵产生温度差低溫高溫HP热泵(Heat Pump)第三十八页，编辑于星期三：十二点 十六分。能源利用新技术2023-1-17 19:59:3139热泵134第三十九页，编辑于星期三：十二点 十六分。能源利用新技术2023-1-17 19:59:3140封閉式地源熱泵系統 傳統第
27、四十页，编辑于星期三：十二点 十六分。能源利用新技术2023-1-17 19:59:3141热泵设备根本原理热泵设备根本原理1、压缩机2、冷凝器3、膨胀阀节流阀4、蒸发器5、制冷剂节流阀节流阀蒸发器蒸发器冷凝器冷凝器压缩机压缩机使制冷剂流动受阻力压力降低低温制冷剂与空气换热设备制冷系统的“心脏，制冷剂流动的能量来源高温制冷剂与水换热设备第四十一页，编辑于星期三：十二点 十六分。能源利用新技术2023-1-17 19:59:31421、压缩机的驱动和压缩动力下，气态冷媒制冷剂被吸进压缩机内并被压缩成高温高压的气态冷媒2、高温高压气态冷媒流入冷凝器即设备的散热盘管；此时低温的水和流动着高温冷媒的通
28、过盘绕在水箱外壁的铜管散热盘管或称冷凝器进展热交换，冷水温度升高，气态冷媒温度降低及液化，3、液态冷媒通过节流阀压力降低；4、低压液态冷媒流入蒸发器吸收了风机带来的空气中的热量而气化。如此周而复始的运行，利用空气中的热能将水加热到设定温度。1234冷媒压焓图压力能量冷媒吸收空气中的热量为41的距离电能对冷媒做的功为12的距离冷媒向水放出的热量为23的距离所以制热量 输入功率利用冷媒的气化吸热、液化放热的特性进展能量转移温差使能量传递1234热泵设备根本原理热泵设备根本原理第四十二页，编辑于星期三：十二点 十六分。能源利用新技术2023-1-17 19:59:3143重点1、太阳能制冷的方法：溴化锂吸收式制冷、氨吸收式制冷、太阳能制冷的方法：溴化锂吸收式制冷、氨吸收式制冷、喷射式制冷、吸附式制冷。喷射式制冷、吸附式制冷。2、溴化锂吸收式制冷的流程。、溴化锂吸收式制冷的流程。第四十三页，编辑于星期三：十二点 十六分。谢谢第四十四页，编辑于星期三：十二点 十六分。
