獲能式制冷的科技應(yīng)用

符國繡 符永源

摘? 要：利用獲能式制冷技術(shù)，用于制冷空調(diào)，千萬用戶變耗能為供電;用于冷凍廠用戶大戶變?yōu)楣╇娬?用于工業(yè)冷卻，機(jī)電設(shè)備和工業(yè)設(shè)施的廢熱變?yōu)殡娔埽O(shè)備獲得冷卻降溫;用于降低沙漠高溫，可收獲豐富電能，改善沙漠氣候。

關(guān)鍵詞：獲能式制冷;降溫;冷卻;廢熱;發(fā)電

中圖分類號(hào)：TB657? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）26-0171-02

Abstract： When energy-obtaining refrigeration technology is used for air conditioning， tens of millions of users change energy consumption into power supply; when used for refrigeration plants， the users change the plants into power stations; when used for industrial cooling， the waste heat from the mechanical and electrical equipment and industrial facilities are transformed into electrical energy， and temperature lowering is realized for equipment; and when used to lower the high temperature of the desert， rich electricity can be obtained and thus can improve the desert climate.

Keywords： energy-obtaining refrigeration; temperature lowering; cooling; waste heat; power generation

引言

經(jīng)過多年來的科技發(fā)展進(jìn)步，制冷技術(shù)隨之日趨成熟，但是迄今為止，現(xiàn)用的制冷設(shè)備仍然是一門能耗大戶。在運(yùn)行中由于耗電量大，使用成本高，致它的應(yīng)用范圍受到局限。

今后如果獲能式制冷技術(shù)得到推廣應(yīng)用，其發(fā)展前景就大為改觀。

關(guān)于獲能式制冷技術(shù)，詳見《獲能式制冷及其在工業(yè)冷卻中的應(yīng)用》一文。（《節(jié)能》雜志，2019-02期P33-P38）

為說明原有的制冷裝置和獲能式制冷的原理差別，下面簡單介紹兩者工作原理的基本情況。

比較圖1和圖2，可看出它們制冷原理是一樣的，其區(qū)別在于冷卻降溫環(huán)節(jié)上。前者借助外來的冷卻水或吹風(fēng)將制冷劑中的熱能帶走，后者是利用一套簡易的汽輪發(fā)電機(jī)組將制冷劑的高溫高壓能量轉(zhuǎn)換為電能，使制冷劑中的能量耗盡達(dá)到降溫降壓的目的。同時(shí)又把電能反饋回電網(wǎng)，其能量除了制冷劑吸收的熱能外，還包含有壓縮機(jī)工作的壓縮勢(shì)能，因此發(fā)電所獲得的能量將大于壓縮機(jī)從電網(wǎng)中吸取的能量，這種制冷裝置是獲能性的。

圖1所示的制冷裝置除了壓縮機(jī)工作時(shí)吸收電能外，制冷劑的冷卻散熱還消耗一部分電能，因此它是純耗能性的。

兩種裝置只是耗能與獲能一字之差，但其使用價(jià)值卻有天淵之別。

圖1所示的原有耗能式制冷裝置，不但耗電量大，成本高，而且大量使用將增加電網(wǎng)負(fù)擔(dān)，得不償失。

圖2所示的獲能式制冷裝置，不但收到制冷降溫的效果，而且還從中獲得電能，收到一箭雙雕的效果。因此它可以廣泛應(yīng)用于降溫冷卻的各個(gè)領(lǐng)域。

1 降溫空調(diào)中的應(yīng)用

高溫炎熱時(shí)期，為了降溫各家各戶都裝設(shè)降溫空調(diào)器，若是獲能式的制冷空調(diào)器，將不再從電網(wǎng)中吸取電能，而是向電網(wǎng)供送電能。對(duì)用戶而言，不但無需電費(fèi)負(fù)擔(dān)，而且可以收取供電收入。對(duì)電網(wǎng)而，不但減輕了大量的供電負(fù)擔(dān)，而且增加了電網(wǎng)的供電容量。可見這種制冷空調(diào)的推廣使用，對(duì)用戶和社會(huì)都有收益。

制冷裝置應(yīng)用冷凍廠制冷。往日的制冷用電大戶，將變?yōu)橄螂娋W(wǎng)供電的電源點(diǎn)。這樣冷凍廠不但省去電費(fèi)負(fù)擔(dān)，甚至還獲得電費(fèi)收入。

2 大型機(jī)電設(shè)備的冷卻

各種大型機(jī)電設(shè)備運(yùn)行中，軸承和機(jī)身部產(chǎn)生熱量，為了安全工作，必須對(duì)其發(fā)熱部位進(jìn)行冷卻。一般的冷卻手段是裝置細(xì)管冷卻器，并通以冷卻水或氣體，將其中的熱量帶走，達(dá)到冷卻的目的。這種冷卻劑一般都是常溫物質(zhì)，所帶走的熱量有限，冷卻效率不高。

例如一臺(tái)大型的水輪發(fā)電機(jī)組三道軸承和發(fā)電機(jī)數(shù)個(gè)定子冷卻器，均采用管道冷卻器，管中通以冷卻水經(jīng)傳熱把管外面的熱量帶走，并排除到外環(huán)境，達(dá)到冷卻效果。一般機(jī)組運(yùn)行中的室溫都在30-40℃左右，室溫狀態(tài)下冷卻水帶走的熱量有限，其冷卻效率不高。如果把上述的冷卻管改為獲能式制冷裝置蒸發(fā)器管，制冷工作時(shí)，制冷劑通過蒸發(fā)器吸收其周圍的熱量。由于制冷劑工作時(shí)溫度接近0℃，溫差大所帶走的熱量要多得多，因此不但冷卻效率高，而且其熱能還用于發(fā)送電，一舉兩得?？梢娺@種冷卻方式將收到良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

3 大型內(nèi)燃機(jī)的冷卻

內(nèi)燃機(jī)是利用燃燒燃料把熱能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能而工作的，由于相當(dāng)一部分熱能未被使用，而把熱量傳給機(jī)體，因而機(jī)身溫度甚高，必須通過良好的冷卻措施，把熱量帶走，降低機(jī)身溫度，才能維持機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

通常是采用冷卻水通過冷卻器把熱量帶走，冷卻水送到專用的散熱水池降溫后，再循環(huán)利用。由于水溫不夠低，帶走的熱量不多，所以冷卻效率并不理想。但是若改用獲能式制冷劑作為冷卻介質(zhì)，效果可大為改觀。

即把原來的冷卻器作為制冷裝置的蒸發(fā)器，制冷劑通過其中吸熱，并循環(huán)制冷。蒸發(fā)器中的制冷劑接近0℃，可以吸收大量熱量，冷卻效果極佳。不但提高機(jī)器的運(yùn)行效率，而且又可把廢熱轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，機(jī)器的降溫可以減輕重量，降低造價(jià)。又省去冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，收到一舉多得的效果。

4 冶煉爐、鍋爐等高溫車間的降溫

由于車間的空間大，熱容量多，不宜采用冷卻器的手段降溫，而是裝設(shè)通風(fēng)機(jī)排氣，對(duì)流換氣而降溫。在一般季節(jié)環(huán)境溫度高，降溫效果不佳，因而在車間里運(yùn)行的設(shè)備和操作人員，都處在不良環(huán)境中工作。

利用獲能式制冷裝置進(jìn)行制冷降溫，將可收到滿意的效果。

在車間里的熱源近旁裝配制冷劑蒸發(fā)器，制冷裝置運(yùn)行時(shí)，便可吸收其散發(fā)的熱量。這樣既可利用其豐富的熱能發(fā)電，又可以降低所在環(huán)境的溫度，使車間的運(yùn)行環(huán)境大為改善。

5 改善沙漠氣候

沙漠地區(qū)，長期處在太陽光的曝曬之下，沙層中吸收大量熱能，地表溫度高，蒸發(fā)量大。其蒸發(fā)量遠(yuǎn)大于降水量，長期處于干燥缺水狀態(tài)，成為無水無草無生命的死亡區(qū)域。

獲能式制冷設(shè)備的出現(xiàn)，為改變沙漠地區(qū)惡劣環(huán)境成為可能。利用制冷時(shí)獲得電能的原理，在沙漠地面的沙層中，埋設(shè)制冷裝置的蒸發(fā)器，在制冷運(yùn)行時(shí)，蒸發(fā)器可從沙層中吸收其熱量而轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。通過不斷的循環(huán)運(yùn)行，可以從沙層中收獲大量的廢熱能變?yōu)殡娔堋Ｍ瑫r(shí)使沙層地表的溫度明顯下降，因而其蒸發(fā)量也隨之降低，地區(qū)的濕度也慢慢增加，為生物的生長提供必要的條件。這樣沙漠地區(qū)便可慢慢恢復(fù)生機(jī)，改變?cè)瓉淼拿婷病?/p>

從上述原理可知，這種環(huán)境改造工程，并不耗費(fèi)太多成本，反而還可以在制冷過程收獲大量電能，補(bǔ)充能源。

6 結(jié)束語

由上述技術(shù)應(yīng)用中可知，這種獲能式制冷技術(shù)，使用得越多收獲的電能也越多。因此，凡高溫過熱的場所，都可以使用獲能式制冷技術(shù)作為降溫手段，使其溫度調(diào)節(jié)至所需的水平，并且又從中收獲可觀的電能，這種技術(shù)措施的應(yīng)用，對(duì)改善環(huán)境和回收散發(fā)于大氣中的廢熱，增加能源會(huì)起到巨大作用。

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