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关键词:制冷;供暖;环保;节能
0前言
我们知道,所有生物过程都受到温度的影响,低温抑制食品中酵、霉菌的繁殖,人体对温度也非常敏感。在现代社会,制冷空调技术已经几乎渗透到各个生产技术、科学研究领域,并在改善人类的生活质量方面发挥巨大作用。生活中,制冷广泛用于食品冷加工、冷贮藏、冷藏运输,舒适性空气调节,体育运动中制造人工冰场等;工业生产中,为生产环境提供必要恒温恒湿环境,对材料进行低温处理,利用低温进行零件间的过盈配合等;农牧业中,对农作物种子进行低温处理等;建筑工程中,利用制冷实现冻土开采土方;现代医学也离不开制冷,深低温冷冻骨髓和外周血干细胞、手术中的低温麻醉等;制冷技术还在尖端科学领域如微电技术、新型材料、宇宙开发、生物技术的研究和开发中起着举足轻重的作用。可以说,现代技术进步是伴随着制冷空调技术发展起来的。
技术是人类历史过程中发展着的劳动技能、技巧、经验和知识,它包括人类技术活动中的硬件和软件,是人类改造自然和创造人工自然的方法、手段的活动的总和。其中,制冷空调技术的发展对人类的影响尤为重要。
1制冷空调新技术的发展
1.1冰蓄冷技术的发展应用
发展冰蓄冷技术的重要性和必要性:现代空调设备已成为人们生产与生活的迫切需要。空调用电量已占建筑物总耗电量的60%—70%。当前由于能源紧缺,电力紧张,空调事业的发展受到极大的影响。众所周知,冰蓄冷空调就利用非峰值电能,使制冷机在最佳节能状态下运行,将空调系统所需要的显热与潜热的形式部分或全部释放的冷量来满足空调系统冷负荷时,即用融冰释放的冷量来满足空调系统冷负荷的需要,用来储存冰的容器成为蓄冷设备,冰蓄冷空调技术可以对用电起到移峰填谷的作用,在且可增强系统的稳定性,并能大大提高经济效率。
1.2低温空气源热泵在城市供热和制冷上的应用
空气源热泵技术是基于逆卡若循环原理建立起来的一种节能、环保制热技术。空气源热泵系统通过自然能(空气蓄热)获取低温热源,经系统高效集热整合后成为高温热源,用来取(供)暖或供应热水,整个系统集热效率甚高。空气源热泵使用范围广,产品适用温度范围在-10-40°C,并且一年四季全天候使用,不受阴、雨、雪等恶劣天气和冬季夜晚的影响,都可以正常使用;热效率高:产品热效率全年平均在300%以上;热泵产品无任何燃烧排放物,制冷剂选用了环保制冷剂R417A,对臭氧层零污染,是较好的环保型产品。因此,低温空气源热泵特别在北方夏热冻冷的城市供热和制冷有着广泛的应用。1.3中央空调冷凝热回收利用
如今,星级宾馆、酒店,都设有中央空调系统和24小时热水供应,多数情况下冷、热源分别设置,用冷水机组提供冷源,蒸汽或热水锅炉提供热源。众所周知,冷水机组在运行时要通过冷却水系统排出大量的冷凝热,在制冷工况下运行,冷凝热可达制冷量的1.15—1.3倍。利用高温水源热泵回收这部分冷凝热输出的65度的热水作为生活热水,会是一条变废为宝的节能途径。
2技术发展的负面效应及控制
当代的技术革命,正在形成新型的生产力、形成新型生产方式、形成新型的市场交换方式、形成新的产业结构和就业结构、形成新的财产占有方式和分层结构、形成新型的权力和组织管理结构,技术正面效应和负面效应是客观必然的。人类有了其他一切生物所不曾具有的思维、精神和语言,人类运用自己的聪明和才智创造了丰富的物质文明,人类也必须对技术的负面效应做出回应。
彻底消除科技的负面作用是不可能的,我们唯一能做的是在科学技术活动尽量规避和抑制其负作用。臭氧层的破坏和全球气候变化,是当前全球所面临的主要环境问题。
我国的在制冷空调行业起步较晚,但是经过了几十年的发展,虽然还存在一些不完善的方面,但是总体来说已经取得了一定的成绩。但是与发达国家先进的制冷空调相比较,我国的制冷空调在节能技术方面存在很大不足,大多是采用的国外先进技术,并没有自己的研发成果。瑕不掩瑜,我国的制冷企业已经充分注意到制冷空调节能技术的重要性,特别是近年来大力推动了新技术、新工艺的研发工作,目前已经具备了一定程度的研发能力,与西方发达国家在制冷空调节能技术之间的差距正在不断缩小。
2制冷空调技能技术
制冷空调节能技术主要的目的就是要实现合理用能,并且降低电力高峰期的符合,现阶段主要的制冷空调节能技术主要有七种,分别是:蓄冷技术、燃气技术、太阳能技术、热电冷联产技术、热泵技术、热声制冷技术以及人工智能技术。
2.1蓄冷技术
现阶段空调用电量已经占据了人们生活总耗电量中的70%左右,并且由于电力紧张以及能源紧缺现状的不断加剧,促进了制冷空调新技术的研发。蓄冷技术是在这种条件下被研发出来的,该技术就是使空调在非高峰期用电来保持最佳节能状态,此时空调系统的冷负荷由所需的潜热的形式释放冷量来满足,也就是通常所说的,空调系统冷负荷使用融冰释放的冷量来满足,蓄冷设备也就是储存冰的容器,这样的空调不仅可以提高本身的经济效率,还能够增强系统稳定性。按照我国每年新增3亿m2的商用建筑,如果均使用蓄冷空调系统,每年可为国家节电40亿元,节煤330万吨。
2.2燃气制冷技术
燃气空调的使用,不仅可以降低空调使用对于电网的负荷,也可以提高能源的一次利用率,对于减少污染,平衡冬夏季燃气用量具有非常重要的意义。经过相关部门的测算,如果燃气制冷量1×107万RT,消耗天然气约6×108m3,这些制冷量就相当于少发电3.5×107KW,这种技术不仅提高了电力设备的运转利用率,还能够节约发电设备的投资。随着我国城市燃气管网的逐步完善,燃气空调必然得到快速的发展和应用,此外国家也推出了一系列的政策支持燃气空调的发展,其对于提高能源利用率、缓解夏冬季用电高峰、提高能源供应安全具有非常重要的意义。
2.3太阳能制冷技术
目前太阳能空调主要有两条技术路线,分别是通过光热转换,以热能制冷,另一种是以光电转换,利用电力制冷,而现阶段应用较多的就是热能制冷。作为一种可再生的资源,太阳能的应用对于缓解能源供需矛盾、控制环境污染具有非常明显的效果。但是太阳能光伏/光热发电再制冷的技术在制冷空调中的应用并未取得显著地效果,一个原因是成本过高,另一个就是能源利用率较低。而利用太阳能进行光热直接驱动的空调虽然性能系数赶不上传统的机械式空调,但是由于其成本较低,并且具有较高的能源利用率,因此其是目前应用最为广泛的一种太阳能制冷空调。虽然太阳能具有可再生的特性,但是由于其能量供应具有随机性而且能源密度也较低,给其大规模扩展应用带来了一定的阻力。现阶段的太阳能制冷技术的应用首先就要解决其可靠性、稳定性,并且相应的提高系统性能系数以及效率。最后,也可以将太阳能制冷技术与其他能源技术结合,形成一个多能源系统,充分利用废热、废气以及其他能源。
2.4热泵技术
热泵技术主要有两种,分别是水源热泵技术和土壤源热泵技术。热泵技术具有性能可靠、无污染、高效节能的优点,可以在夏季制冷、冬季制热,并提供一定数量的生活热水,此外配套的热泵系统还具有结构简单、可靠性高、节能效果好的优点。鉴于其明显的节能降耗优势,其已经在国外得到了广泛的应用,并且在我国也有了很多的应用实例,通过对比,我们总结出:虽然热泵技术的初期投入与中央空调基本持平,但是其投入运行后的使用费用远远低于传统的中央空调。据相关部门估算,我国地级以上城市每年浅层地热能可利用资源量相当于3.56亿吨标准煤,扣除消耗电量,可节约相当于2.48亿吨标准煤。
2.5热电冷联产技术
作为一种综合利用能源的系统,热电冷联产技术不仅增加了热电联产中的夏季热负荷,提高了汽轮机组的负荷率,实现了机组效率的提升,还能够提高低品位热能的利用率。燃气轮机发电是以天然气为动力源,并且将废热直接排放到吸收式冷热水机组,长生了用于制冷的冷冻水,并且将热量应用在除湿型空调上面,这样就可以大幅度增加热电冷联产的综合效率。该技术的节能效果非常显著,至少在10%以上,因此我国近年来也开展了该技术的应用,例如上海的黄浦区中心医院以及浦东国际机场都采用了燃气轮机热电冷联产系统,具有非常明显的节能效果。
2.6热声制冷技术
作为一种新发展起来的制冷技术,热声制冷技术与传统的蒸汽压缩式制冷技术相比,取消了对于环境具有破坏作用的制冷剂,直接使用惰性气体或者惰性气体的混合物作为制冷剂,减少了对于温室效应的危害以及臭氧层的破坏。而且热声制冷技术具有结构简单可靠、无需特殊材质,在制造成本具有非常大的优势,而且它减少了活塞、剂的使用,在维护成本上同样具有非常明显的优势。此外,热声制冷技术几乎没有现阶段制冷系统的缺点,因此其可以成为未来制冷空调节能技术的主要发展方向。
2.7人工智能技术
随着科学技术的不断发展,人工智能技术已经广泛应用在了人工工作和生活中的各个方面,人工智能技术主要应用在智能控制、负荷预测以及故障检测和诊断等方面。但是由于人工智能技术在制冷空调中的应用仍处于初期阶段,仍存在很多的不足,所以我们应将传统的方针系统与人工智能制冷技能技术相结合,通过计算机技术的广泛应用,实现空调制冷效率的最大提升,并且实现最大化的节能效果。
3结束语
1.1冰蓄冷技术的发展应用
发展冰蓄冷技术的重要性和必要性:现代空调设备已成为人们生产与生活的迫切需要。空调用电量已占建筑物总耗电量的60%—70%。当前由于能源紧缺,电力紧张,空调事业的发展受到极大的影响。众所周知,冰蓄冷空调就利用非峰值电能,使制冷机在最佳节能状态下运行,将空调系统所需要的显热与潜热的形式部分或全部释放的冷量来满足空调系统冷负荷时,即用融冰释放的冷量来满足空调系统冷负荷的需要,用来储存冰的容器成为蓄冷设备,冰蓄冷空调技术可以对用电起到移峰填谷的作用,在且可增强系统的稳定性,并能大大提高经济效率。
1.2低温空气源热泵在城市供热和制冷上的应用
空气源热泵技术是基于逆卡若循环原理建立起来的一种节能、环保制热技术。空气源热泵系统通过自然能(空气蓄热)获取低温热源,经系统高效集热整合后成为高温热源,用来取(供)暖或供应热水,整个系统集热效率甚高。空气源热泵使用范围广,产品适用温度范围在-10-40°C,并且一年四季全天候使用,不受阴、雨、雪等恶劣天气和冬季夜晚的影响,都可以正常使用;热效率高:产品热效率全年平均在300%以上;热泵产品无任何燃烧排放物,制冷剂选用了环保制冷剂R417A,对臭氧层零污染,是较好的环保型产品。因此,低温空气源热泵特别在北方夏热冻冷的城市供热和制冷有着广泛的应用。
1.3中央空调冷凝热回收利用
如今,星级宾馆、酒店,都设有中央空调系统和24小时热水供应,多数情况下冷、热源分别设置,用冷水机组提供冷源,蒸汽或热水锅炉提供热源。众所周知,冷水机组在运行时要通过冷却水系统排出大量的冷凝热,在制冷工况下运行,冷凝热可达制冷量的1.15—1.3倍。利用高温水源热泵回收这部分冷凝热输出的65度的热水作为生活热水,会是一条变废为宝的节能途径。
2技术发展的负面效应及控制
当代的技术革命,正在形成新型的生产力、形成新型生产方式、形成新型的市场交换方式、形成新的产业结构和就业结构、形成新的财产占有方式和分层结构、形成新型的权力和组织管理结构,技术正面效应和负面效应是客观必然的。人类有了其他一切生物所不曾具有的思维、精神和语言,人类运用自己的聪明和才智创造了丰富的物质文明,人类也必须对技术的负面效应做出回应。
彻底消除科技的负面作用是不可能的,我们唯一能做的是在科学技术活动尽量规避和抑制其负作用。臭氧层的破坏和全球气候变化,是当前全球所面临的主要环境问题。
3结语
人类利用技术手段对自然的利用和改造,必然改变自然界原有的平衡,问题是人类应该正确认识其活动对自然的正反两方面的影响,提供适应自然规律的、有科学预见的、可调控的人类行为,使其所产生的后果,有利于人与自然关系的协调,使自然界更好地造福人类。相信技术的力量,相信人类依靠科技能够战胜各种困难,摆脱困境。人类谋求发展的能力是无穷的。然而,科技的力量的发挥和发展是要在一定的生产方式中进行的,它要受到经济制度、社会制度的影响和约束。所以,当代科技发展必须遵循马克思所说的统一的“人的科学”的宗旨,才能真正克服技术发展的负面效应,也只有这样才能充分发挥科技发展的正面效应。制冷技术的发展和臭氧层保护就是近代史上技术进步和全球合作的一个十分典型的范例,其技术进步和控制技术进步后果的合作机制也将成为人类的财富,并将为解决其它重大问题提供宝贵的借鉴经验。