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關鍵詞:制冷;供暖;環保;節能
0前言
我們知道,所有生物過程都受到溫度的影響,低溫抑制食品中酵、霉菌的繁殖,人體對溫度也非常敏感。在現代社會,制冷空調技術已經幾乎滲透到各個生產技術、科學研究領域,并在改善人類的生活質量方面發揮巨大作用。生活中,制冷廣泛用于食品冷加工、冷貯藏、冷藏運輸,舒適性空氣調節,體育運動中制造人工冰場等;工業生產中,為生產環境提供必要恒溫恒濕環境,對材料進行低溫處理,利用低溫進行零件間的過盈配合等;農牧業中,對農作物種子進行低溫處理等;建筑工程中,利用制冷實現凍土開采土方;現代醫學也離不開制冷,深低溫冷凍骨髓和外周血干細胞、手術中的低溫麻醉等;制冷技術還在尖端科學領域如微電技術、新型材料、宇宙開發、生物技術的研究和開發中起著舉足輕重的作用。可以說,現代技術進步是伴隨著制冷空調技術發展起來的。
技術是人類歷史過程中發展著的勞動技能、技巧、經驗和知識,它包括人類技術活動中的硬件和軟件,是人類改造自然和創造人工自然的方法、手段的活動的總和。其中,制冷空調技術的發展對人類的影響尤為重要。
1制冷空調新技術的發展
1.1冰蓄冷技術的發展應用
發展冰蓄冷技術的重要性和必要性:現代空調設備已成為人們生產與生活的迫切需要。空調用電量已占建筑物總耗電量的60%—70%。當前由于能源緊缺,電力緊張,空調事業的發展受到極大的影響。眾所周知,冰蓄冷空調就利用非峰值電能,使制冷機在最佳節能狀態下運行,將空調系統所需要的顯熱與潛熱的形式部分或全部釋放的冷量來滿足空調系統冷負荷時,即用融冰釋放的冷量來滿足空調系統冷負荷的需要,用來儲存冰的容器成為蓄冷設備,冰蓄冷空調技術可以對用電起到移峰填谷的作用,在且可增強系統的穩定性,并能大大提高經濟效率。
1.2低溫空氣源熱泵在城市供熱和制冷上的應用
空氣源熱泵技術是基于逆卡若循環原理建立起來的一種節能、環保制熱技術。空氣源熱泵系統通過自然能(空氣蓄熱)獲取低溫熱源,經系統高效集熱整合后成為高溫熱源,用來取(供)暖或供應熱水,整個系統集熱效率甚高。空氣源熱泵使用范圍廣,產品適用溫度范圍在-10-40°C,并且一年四季全天候使用,不受陰、雨、雪等惡劣天氣和冬季夜晚的影響,都可以正常使用;熱效率高:產品熱效率全年平均在300%以上;熱泵產品無任何燃燒排放物,制冷劑選用了環保制冷劑R417A,對臭氧層零污染,是較好的環保型產品。因此,低溫空氣源熱泵特別在北方夏熱凍冷的城市供熱和制冷有著廣泛的應用。1.3中央空調冷凝熱回收利用
如今,星級賓館、酒店,都設有中央空調系統和24小時熱水供應,多數情況下冷、熱源分別設置,用冷水機組提供冷源,蒸汽或熱水鍋爐提供熱源。眾所周知,冷水機組在運行時要通過冷卻水系統排出大量的冷凝熱,在制冷工況下運行,冷凝熱可達制冷量的1.15—1.3倍。利用高溫水源熱泵回收這部分冷凝熱輸出的65度的熱水作為生活熱水,會是一條變廢為寶的節能途徑。
2技術發展的負面效應及控制
當代的技術革命,正在形成新型的生產力、形成新型生產方式、形成新型的市場交換方式、形成新的產業結構和就業結構、形成新的財產占有方式和分層結構、形成新型的權力和組織管理結構,技術正面效應和負面效應是客觀必然的。人類有了其他一切生物所不曾具有的思維、精神和語言,人類運用自己的聰明和才智創造了豐富的物質文明,人類也必須對技術的負面效應做出回應。
徹底消除科技的負面作用是不可能的,我們唯一能做的是在科學技術活動盡量規避和抑制其負作用。臭氧層的破壞和全球氣候變化,是當前全球所面臨的主要環境問題。
我國的在制冷空調行業起步較晚,但是經過了幾十年的發展,雖然還存在一些不完善的方面,但是總體來說已經取得了一定的成績。但是與發達國家先進的制冷空調相比較,我國的制冷空調在節能技術方面存在很大不足,大多是采用的國外先進技術,并沒有自己的研發成果。瑕不掩瑜,我國的制冷企業已經充分注意到制冷空調節能技術的重要性,特別是近年來大力推動了新技術、新工藝的研發工作,目前已經具備了一定程度的研發能力,與西方發達國家在制冷空調節能技術之間的差距正在不斷縮小。
2制冷空調技能技術
制冷空調節能技術主要的目的就是要實現合理用能,并且降低電力高峰期的符合,現階段主要的制冷空調節能技術主要有七種,分別是:蓄冷技術、燃氣技術、太陽能技術、熱電冷聯產技術、熱泵技術、熱聲制冷技術以及人工智能技術。
2.1蓄冷技術
現階段空調用電量已經占據了人們生活總耗電量中的70%左右,并且由于電力緊張以及能源緊缺現狀的不斷加劇,促進了制冷空調新技術的研發。蓄冷技術是在這種條件下被研發出來的,該技術就是使空調在非高峰期用電來保持最佳節能狀態,此時空調系統的冷負荷由所需的潛熱的形式釋放冷量來滿足,也就是通常所說的,空調系統冷負荷使用融冰釋放的冷量來滿足,蓄冷設備也就是儲存冰的容器,這樣的空調不僅可以提高本身的經濟效率,還能夠增強系統穩定性。按照我國每年新增3億m2的商用建筑,如果均使用蓄冷空調系統,每年可為國家節電40億元,節煤330萬噸。
2.2燃氣制冷技術
燃氣空調的使用,不僅可以降低空調使用對于電網的負荷,也可以提高能源的一次利用率,對于減少污染,平衡冬夏季燃氣用量具有非常重要的意義。經過相關部門的測算,如果燃氣制冷量1×107萬RT,消耗天然氣約6×108m3,這些制冷量就相當于少發電3.5×107KW,這種技術不僅提高了電力設備的運轉利用率,還能夠節約發電設備的投資。隨著我國城市燃氣管網的逐步完善,燃氣空調必然得到快速的發展和應用,此外國家也推出了一系列的政策支持燃氣空調的發展,其對于提高能源利用率、緩解夏冬季用電高峰、提高能源供應安全具有非常重要的意義。
2.3太陽能制冷技術
目前太陽能空調主要有兩條技術路線,分別是通過光熱轉換,以熱能制冷,另一種是以光電轉換,利用電力制冷,而現階段應用較多的就是熱能制冷。作為一種可再生的資源,太陽能的應用對于緩解能源供需矛盾、控制環境污染具有非常明顯的效果。但是太陽能光伏/光熱發電再制冷的技術在制冷空調中的應用并未取得顯著地效果,一個原因是成本過高,另一個就是能源利用率較低。而利用太陽能進行光熱直接驅動的空調雖然性能系數趕不上傳統的機械式空調,但是由于其成本較低,并且具有較高的能源利用率,因此其是目前應用最為廣泛的一種太陽能制冷空調。雖然太陽能具有可再生的特性,但是由于其能量供應具有隨機性而且能源密度也較低,給其大規模擴展應用帶來了一定的阻力。現階段的太陽能制冷技術的應用首先就要解決其可靠性、穩定性,并且相應的提高系統性能系數以及效率。最后,也可以將太陽能制冷技術與其他能源技術結合,形成一個多能源系統,充分利用廢熱、廢氣以及其他能源。
2.4熱泵技術
熱泵技術主要有兩種,分別是水源熱泵技術和土壤源熱泵技術。熱泵技術具有性能可靠、無污染、高效節能的優點,可以在夏季制冷、冬季制熱,并提供一定數量的生活熱水,此外配套的熱泵系統還具有結構簡單、可靠性高、節能效果好的優點。鑒于其明顯的節能降耗優勢,其已經在國外得到了廣泛的應用,并且在我國也有了很多的應用實例,通過對比,我們總結出:雖然熱泵技術的初期投入與中央空調基本持平,但是其投入運行后的使用費用遠遠低于傳統的中央空調。據相關部門估算,我國地級以上城市每年淺層地熱能可利用資源量相當于3.56億噸標準煤,扣除消耗電量,可節約相當于2.48億噸標準煤。
2.5熱電冷聯產技術
作為一種綜合利用能源的系統,熱電冷聯產技術不僅增加了熱電聯產中的夏季熱負荷,提高了汽輪機組的負荷率,實現了機組效率的提升,還能夠提高低品位熱能的利用率。燃氣輪機發電是以天然氣為動力源,并且將廢熱直接排放到吸收式冷熱水機組,長生了用于制冷的冷凍水,并且將熱量應用在除濕型空調上面,這樣就可以大幅度增加熱電冷聯產的綜合效率。該技術的節能效果非常顯著,至少在10%以上,因此我國近年來也開展了該技術的應用,例如上海的黃浦區中心醫院以及浦東國際機場都采用了燃氣輪機熱電冷聯產系統,具有非常明顯的節能效果。
2.6熱聲制冷技術
作為一種新發展起來的制冷技術,熱聲制冷技術與傳統的蒸汽壓縮式制冷技術相比,取消了對于環境具有破壞作用的制冷劑,直接使用惰性氣體或者惰性氣體的混合物作為制冷劑,減少了對于溫室效應的危害以及臭氧層的破壞。而且熱聲制冷技術具有結構簡單可靠、無需特殊材質,在制造成本具有非常大的優勢,而且它減少了活塞、劑的使用,在維護成本上同樣具有非常明顯的優勢。此外,熱聲制冷技術幾乎沒有現階段制冷系統的缺點,因此其可以成為未來制冷空調節能技術的主要發展方向。
2.7人工智能技術
隨著科學技術的不斷發展,人工智能技術已經廣泛應用在了人工工作和生活中的各個方面,人工智能技術主要應用在智能控制、負荷預測以及故障檢測和診斷等方面。但是由于人工智能技術在制冷空調中的應用仍處于初期階段,仍存在很多的不足,所以我們應將傳統的方針系統與人工智能制冷技能技術相結合,通過計算機技術的廣泛應用,實現空調制冷效率的最大提升,并且實現最大化的節能效果。
3結束語
1.1冰蓄冷技術的發展應用
發展冰蓄冷技術的重要性和必要性:現代空調設備已成為人們生產與生活的迫切需要。空調用電量已占建筑物總耗電量的60%—70%。當前由于能源緊缺,電力緊張,空調事業的發展受到極大的影響。眾所周知,冰蓄冷空調就利用非峰值電能,使制冷機在最佳節能狀態下運行,將空調系統所需要的顯熱與潛熱的形式部分或全部釋放的冷量來滿足空調系統冷負荷時,即用融冰釋放的冷量來滿足空調系統冷負荷的需要,用來儲存冰的容器成為蓄冷設備,冰蓄冷空調技術可以對用電起到移峰填谷的作用,在且可增強系統的穩定性,并能大大提高經濟效率。
1.2低溫空氣源熱泵在城市供熱和制冷上的應用
空氣源熱泵技術是基于逆卡若循環原理建立起來的一種節能、環保制熱技術。空氣源熱泵系統通過自然能(空氣蓄熱)獲取低溫熱源,經系統高效集熱整合后成為高溫熱源,用來取(供)暖或供應熱水,整個系統集熱效率甚高。空氣源熱泵使用范圍廣,產品適用溫度范圍在-10-40°C,并且一年四季全天候使用,不受陰、雨、雪等惡劣天氣和冬季夜晚的影響,都可以正常使用;熱效率高:產品熱效率全年平均在300%以上;熱泵產品無任何燃燒排放物,制冷劑選用了環保制冷劑R417A,對臭氧層零污染,是較好的環保型產品。因此,低溫空氣源熱泵特別在北方夏熱凍冷的城市供熱和制冷有著廣泛的應用。
1.3中央空調冷凝熱回收利用
如今,星級賓館、酒店,都設有中央空調系統和24小時熱水供應,多數情況下冷、熱源分別設置,用冷水機組提供冷源,蒸汽或熱水鍋爐提供熱源。眾所周知,冷水機組在運行時要通過冷卻水系統排出大量的冷凝熱,在制冷工況下運行,冷凝熱可達制冷量的1.15—1.3倍。利用高溫水源熱泵回收這部分冷凝熱輸出的65度的熱水作為生活熱水,會是一條變廢為寶的節能途徑。
2技術發展的負面效應及控制
當代的技術革命,正在形成新型的生產力、形成新型生產方式、形成新型的市場交換方式、形成新的產業結構和就業結構、形成新的財產占有方式和分層結構、形成新型的權力和組織管理結構,技術正面效應和負面效應是客觀必然的。人類有了其他一切生物所不曾具有的思維、精神和語言,人類運用自己的聰明和才智創造了豐富的物質文明,人類也必須對技術的負面效應做出回應。
徹底消除科技的負面作用是不可能的,我們唯一能做的是在科學技術活動盡量規避和抑制其負作用。臭氧層的破壞和全球氣候變化,是當前全球所面臨的主要環境問題。
3結語
人類利用技術手段對自然的利用和改造,必然改變自然界原有的平衡,問題是人類應該正確認識其活動對自然的正反兩方面的影響,提供適應自然規律的、有科學預見的、可調控的人類行為,使其所產生的后果,有利于人與自然關系的協調,使自然界更好地造福人類。相信技術的力量,相信人類依靠科技能夠戰勝各種困難,擺脫困境。人類謀求發展的能力是無窮的。然而,科技的力量的發揮和發展是要在一定的生產方式中進行的,它要受到經濟制度、社會制度的影響和約束。所以,當代科技發展必須遵循馬克思所說的統一的“人的科學”的宗旨,才能真正克服技術發展的負面效應,也只有這樣才能充分發揮科技發展的正面效應。制冷技術的發展和臭氧層保護就是近代史上技術進步和全球合作的一個十分典型的范例,其技術進步和控制技術進步后果的合作機制也將成為人類的財富,并將為解決其它重大問題提供寶貴的借鑒經驗。