减少温室气体排放和延缓全球变暖是全球环境的追求目标,也是许多国家能源政策 的焦点。
目前,全球能源的来源主要为石油和煤炭等化石燃料。
其中,建筑能耗占比很 大,在中国,暖通空调是用电的主要组成部分之一,占居民总用电量的 30%以上[1]。
因 此改变能源产业结构,提高能源利用率和开发清洁的新能源是目前社会的研究重点。
随着能源危机和暖通空调能耗的增加,一些能源利用问题与低品位能源的浪费发生 冲突:一方面,传统的蒸汽压缩制冷系统消耗大量电能,另一方面,工业和燃料发动机 产生的大量余热被排放到自然环境中。
例如,在日本,大量低于 100ºC 的热能作为废热 排放到大气中,约占日本热损失的 80%[2]。
大量的废热排放对环境造成了严重的热污染。
同时,大量的电力消耗给发电厂带来了沉重的负担,需要建设越来越多的发电厂,同时, 日益增长的装机容量也导致国家电网超载和停电。
目前蒸汽压缩式制冷技术采用 HCFCs 和 HFCs 作为制冷剂,其中 HCFCs 会造成臭 氧层破坏和温室效应,在不久的将来会停止使用,HFCs 作为替代制冷剂仍会产生温室 气体,故这类制冷剂的使用也受到限制和削减。
经过国际社会的积极合作和努力,2007 年 9 月,《蒙特利尔协定书》第 19 次缔约会议达成加速淘汰 HCFCs 的方案,2016 年 10 月,《蒙特利尔协定书》第 28 次缔约会议审议了关于 HFCs 削减控制的修正[3]。
目前, 国际上对制冷剂的环保限制日趋严格,关注重点也从 ODP(Ozone Depression Potential) 逐渐转移至 GWP(Global Warming Potential),低 GWP 的制冷剂将成为研究重点,但目 前环保性能优越的制冷剂还存在制冷性能较低、安全性较差等问题,如何兼顾以上性能 将是制冷剂替代的研究难点[4]。
所以,大力发展其他新型制冷技术刻不容缓。
吸附式制冷是一种热驱动的制冷技术,可采用尾气、太阳能等低品位能源,采用天 然工质作为制冷剂,例如水、甲醇、氨等,是一种无臭氧破坏和全球变暖潜力的环保制 冷技术。
吸附式制冷系统采用固体吸附剂,稳定性好,无运动部件,具有较好的抗振动 和防颠簸性能[5]。
硅胶-水吸附式制冷系统因适用于低品位热源和材料来源广泛而具有较 好的发展前景。
硅胶可在较低的温度下发生解吸(55ºC 下就能发生解吸),能很好地匹 配太阳能平板集热器的热源温区,在太阳能空调领域具有良好的发展前景[6]。
水作为一 种天然工质,无毒无污染,是制冷温度高于 0ºC 的吸附式空调领域中使用最多的工质之一,但以水作为制冷剂对系统的真空度和稳定性要求很高。