制冷方式

1．电动压缩制冷

目前我国广泛使用的制冷方式为压缩式制冷机，有活塞式、离心式、螺杆式制冷机。

空调工程常用的压缩式制冷机，无论是活塞式、离心式还是螺杆式冷水机组，制冷原理均为制冷压缩机将蒸发器内的低压、低温的气态工质（氨或氟里昂）吸入压缩机内，经过压缩机的压缩做功，使之成为压力和温度都较高的气体排入冷凝器。在冷凝器内，高压、高温的制冷剂气体与冷却水或空气进行热交换，把热量传给冷却水（水冷方式）或空气（风冷方式），结果气态工质凝结为液体。高压液体再经节流阀降压后进入蒸发器。在蒸发器内，低压制冷剂液体汽化，而汽化时必须吸取周围介质（如冷媒水）的热量，从而使冷媒水降低了温度，这样制取了所需低温冷水。蒸发器中汽化形成的低压、低温的气体又被制冷压缩机吸入压缩，这样周而复始，不断循环，连续制出冷低温水。

2．溴化锂吸收式制冷

溴化锂吸收式制冷，同蒸气压缩制冷原理相同，也是利用液态制冷剂在低温、低压条件下，蒸发、汽化吸收载冷剂的热负荷，产生制冷效应。不同的是，溴化锂吸收式制冷是利用“溴化锂—水”组成二元溶液为工质，来完成制冷循环的。其中水为制冷剂，溴化锂为吸收剂，具体过程分为二部分：第一部分，溴化锂水溶液在发生器被热源加热沸腾，产生出制冷剂蒸气在冷凝器中被冷凝为冷剂水。冷剂水经U形管节流进入蒸发器，经蒸发器泵在低压条件下喷淋，冷剂水蒸发，吸收载冷剂的热量，产生制冷效应。冷凝过程产生的凝结热被冷却水携带到制冷系统外。第二部分，发生器流出的浓溶液、中间浓度溶液被吸收器泵输送并喷淋，吸收在蒸发器内由冷剂水蒸发出来的冷剂蒸气变为稀溶液。稀溶液由发生器泵输送至发生器，重新被热源加热产生冷剂蒸气再次形成浓溶液，进入下一个循环期。

中央空调蒸气压缩式

制冷原理

气态制冷工质（如氟利昂）经压缩机压缩成高温高压气体后进入冷凝器，与水（空气）进行等压热交换，变成低温高压液态。液态工质经干燥过滤器去除水份、杂质，进入膨胀阀节流减压，成为低温低压液态工质，在蒸发器内汽化。液体汽化过程要吸收汽化潜热，而且液体压力不同，其饱和温度（沸点）也不同，压力越低，饱和温度越低。例如，1kg的水，在绝对压力为0.00087MPa，饱和温度为5℃，汽化时需要吸收2488.7KJ热量；1kg的氨，在1个标准大气压力（0.10133MPa）下，汽化时需要吸收1369.59KJ热量，温度可低达-33.33℃。因此，只要创造一定的低压条件，就可以利用液体的汽化获取所要求的低温。依此原理，汽化过程吸取冷冻水的热量，使冷冻水温度降低（一般降为7℃）。制冷工质在蒸发器内吸取热量，温度升高变成过热蒸气，进入压缩机重复循环过程。蒸气压缩式制冷系统主要分为水冷式和风冷式，其中风冷式如图1所示。

压缩机

制冷压缩机是蒸气压缩式制冷装置的一个重要设备。制冷压缩机的形式很多，根据工作原理的不同，可分为两大类：容积式制冷压缩机和离心式制冷压缩机。常用的压缩机主要有活塞式压缩机、涡旋式、螺杆式以及离心式压缩机。

容积式制冷压缩机是靠改变工作腔的容积，将周期性吸入的定量气体压缩。常用的容积式制冷压缩机有往复活塞式制冷压缩机和回转式制冷压缩机。

离心式制冷压缩机是靠离心力的作用，连续地将所吸入的气体压缩。这种压缩机的转数高，制冷能力大。国外空调用氟利昂离心式制冷压缩机的单机制冷量高达30000kw。

中央空调吸收式制冷

吸收式制冷是液体汽化的一种形式，它和蒸气压缩式制冷一样，是利用液态制冷剂在低温低压下汽化以达到制冷的目的。所不同的是：蒸气压缩式制冷是靠消耗机械功（或电能）使热量从低温物体向高温物体转移，而吸收式制冷则是靠消耗热能来完成这种非自发过程的。

制冷原理

图2表示出吸收式制冷机主要由四个交换设备组成，即发生器、冷凝器、蒸发器和吸收器，它们组成两个循环环路：制冷剂循环与吸收剂循环。左半部是制冷剂循环，属逆循环，由冷凝器、节流装置和蒸发器组成。高压气态制冷剂在冷凝器中向冷却介质放热被凝结为液态后，经节流装置减压降温进入蒸发器；在蒸发器内，该液体被汽化为低压气态，同时吸取被冷却介质的热量产生制冷效应。这些过程与蒸气压缩式制冷完全相同。右半部为吸收剂循环（图2中的点画线部分），属正循环，主要由吸收器、发生器和溶液泵组成，相当于蒸气压缩式制冷的压缩机。在吸收器中，用液态吸收剂不断吸收蒸发器产生的低压气态制冷剂，以达到维持蒸发器内低压的目的；吸收剂吸收制冷剂蒸气而形成的制冷剂-吸收剂溶液，经溶液泵升压后进入发生器；在发生器中该溶液被加热、沸腾，其中沸点低的制冷剂汽化形成高压气态制冷剂，进入冷凝器液化，而剩下的吸收剂溶液则返回吸收器再次吸收低压气态制冷剂。

吸收剂

吸收式制冷机中的吸收剂通常并不是单一物质，而是以二元溶液的形式参与循环的，吸收剂溶液与制冷剂—吸收剂溶液的区别只在于前者所含沸点较低的制冷剂量比后者少，或者说前者所含制冷剂的浓度比后者低。二元溶液通常有溴化锂水溶液、氨水溶液等。

中央空调制冷系统的选择，应根据负荷大小、能源提供方式、便利程度等多种客观条件决定。其中活塞式制冷压缩机多为中型（标准制冷量60~600KW）和小型（小于60KW），但是由于其噪音大、效率低且容易发生故障，使用的已不多；涡旋式制冷压缩机主要用于小型制冷系统，在家用空调以及商用VRV等小型系统大量使用；而螺杆机具有结构简单、可靠性高及操作维护方便，另外技术成熟等一系列独特的优点，已经广泛应用于空调中；离心式压缩机结构简单紧凑，运动件少，工作可靠，经久耐用运行费用低，一般适用大于500RT的制冷系统中，并且可以实现无级调节，使机组的负荷在30%~100%范围内工作。通常情况下，多采用电制冷，在燃气或燃煤资源丰富的地区，可采用吸收式制冷。

利用太阳能实现制冷的可能技术途径，主要包括太阳能转换为热能，利用热能制冷，以及将太阳能转换为电能，利用电能驱动相关设备供热制冷两大类型。根据需求，太阳能制冷过程也可以实现从空调到冷冻温区的不同要求。根据不同的能量转换方式，太阳能驱动制冷主要有以下两种方式，一是先实现光─电转换，再以电力制冷；二是进行光─热转换，再以热能制冷。

太阳能制冷电转换

它是利用光伏转换装置将太阳能转化成电能后，再用于驱动半导体制冷系统或常规压缩式制冷系统实现制冷的方法，即光电半导体制冷和光电压缩式制冷。这种制冷方式的前提是将太阳能转换为电能，其关键是光电转换技术，必须采用光电转换接受器，即光电池，它的工作原理是光伏效应。

太阳能半导体制冷。太阳能半导体制冷是利用太阳能电池产生的电能来供给半导体制冷装置，实现热能传递的特殊制冷方式。半导体制冷的理论基础是固体的热电效应，即当直流电通过两种不同导电材料构成的回路时，结点上将产生吸热或放热现象。如何改进材料的性能，寻找更为理想的材料，成为了太阳能半导体制冷的重要问题。太阳能半导体制冷在国防、科研、医疗卫生等领域广泛地用作电子器件、仪表的冷却器，或用在低温测仪、器械中，或制作小型恒温器等。目前太阳能半导体制冷装置的效率还比较低，COP 一般约0.2～0.3，远低于压缩式制冷。

光电压缩式制冷。光电压缩式制冷过程首先利用光伏转换装置将太阳能转化成电能，制冷的过程是常规压缩式制冷。光电压缩式制冷的优点是可采用技术成熟且效率高的压缩式制冷技术便可以方便地获取冷量。光电压缩式制冷系统在日照好又缺少电力设施的一些国家和地区已得到应用，如非洲国家用于生活和药品冷藏。但其成本比常规制冷循环高约3～4 倍。随着光伏转换装置效率的提高和成本的降低，光电式太阳能制冷产品将有广阔的发展前景。

太阳能制冷热转换

太阳能光热转换制冷，首先是将太阳能转换成热能，再利用热能作为外界补偿来实现制冷目的。光─热转换实现制冷主要从以下几个方向进行，即太阳能吸收式制冷、太阳能吸附式制冷、太阳能除湿制冷、太阳能蒸汽压缩式制冷和太阳能蒸汽喷射式制冷。其中太阳能吸收式制冷已经进入了应用阶段，而太阳能吸附式制冷还处在试验研究阶段。

太阳能吸收式制冷的研究。太阳能吸收式制冷的研究最接近于实用化，其最常规的配置是：采用集热器来收集太阳能，用来驱动单效、双效或双级吸收式制冷机，工质对主要采用溴化锂- 水，当太阳能不足时可采用燃油或燃煤锅炉来进行辅助加热。系统主要构成与普通的吸收式制冷系统基本相同，唯一的区别就是在发生器处的热源是太阳能而不是通常的锅炉加热产生的高温蒸汽、热水或高温废气等热源。

太阳能吸附式制冷。太阳能吸附式制冷系统的制冷原理是利用吸附床中的固体吸附剂对制冷剂的周期性吸附、解吸附过程实现制冷循环。太阳能吸附式制冷系统主要由太阳能吸附集热器、冷凝器、储液器、蒸发器、阀门等组成。常用的吸附剂对制冷剂工质对 有活性炭- 甲醇、活性炭- 氨、氯化钙- 氨、硅胶- 水、金属氢化物- 氢等。太阳能吸附式制冷具有系统结构简单、无运动部件、噪声小、无须考虑腐蚀等优点，而且它的造价和运行费用都比较低。