余熱制冷和磁制冷，讓我好好認(rèn)識一下你的真面目！

　　【中國制冷網(wǎng)】做空調(diào)的，很多人只知道壓縮機制冷或者吸附式制冷，還有好多人不知道，其實還有很多其他制冷方式，比如太陽能制冷、熱聲制冷、余熱制冷等，今天就讓我們好好認(rèn)識一下余熱制冷和磁制冷。

　　余熱制冷

　　一、什么是余熱制冷？

　　余熱制冷是利用生產(chǎn)過程中的氣體或廢氣、廢液，以及某些動力機械排出的熱量作能源，驅(qū)動壓縮式或吸收式制冷機制冷的技術(shù)。

　　二、余熱制冷原理是什么？

　　它是一種吸收式制冷。這種熱能主要是低位熱能，是靠消耗熱能采作為補償?shù)摹Ｋ娩寤囎鳛楣べ|(zhì)的吸收式制冷。溴化鋰溶液只是吸收劑，其中水才是真正的制冷劑，利用水在高真空下低沸點汽化，吸收熱量達(dá)到制冷目的。

　　三、余熱制冷分類

　　余熱制冷方式較多，以汽車預(yù)熱制冷技術(shù)為例：有噴射式，吸收式，混合式等方式。

　　1、吸收式制冷技術(shù)：

　　余熱驅(qū)動吸收式制冷裝置以溴化鋰水溶液為工質(zhì)，各換熱器獨立安裝于車廂底板下且位于同一平面內(nèi)，利用特殊設(shè)計的連接管道連接形成密閉回路，合理利用車上的有限空間，解決現(xiàn)有汽車發(fā)動機余熱驅(qū)動吸收式制冷設(shè)備因體積和重量過于龐大而無法應(yīng)用于車輛上的問題。

　　2、噴射式制冷：

　　由蒸汽噴射器、蒸發(fā)器和冷凝器（即凝汽器）等設(shè)備組成，依靠蒸汽噴射器的抽吸作用在蒸發(fā)器中保持一定的真空，使水在其中蒸發(fā)而制冷。

　　四、余熱制冷發(fā)展和應(yīng)用

　　1、韓國忠北大學(xué)提出的高低溫雙熱電發(fā)生裝置的余熱回收系統(tǒng)，可提高燃油經(jīng)濟(jì)性10% 以上。試驗證明在室溫30℃的環(huán)境下，4 cm×4 cm Bi2Te3 熱電模塊高溫端在100℃～ 200℃時，能產(chǎn)生6.7 V/3.39 A；1.44 ～ 5.68 W 的電能。在改善燃油經(jīng)濟(jì)性和混合動力汽車的研究方面發(fā)揮了巨大的潛力。

　　2）、Ford 汽車公司利用發(fā)動機廢氣余熱發(fā)電技術(shù)設(shè)計了暖通空調(diào)系統(tǒng)（HVAC）來改善輕型車的舒適性，提高了能源的利用效率。該系統(tǒng)的能源利用系數(shù)設(shè)定在制冷系統(tǒng)cop>1.3,熱泵系統(tǒng)cop>2.3,并且優(yōu)化了熱點轉(zhuǎn)化材料的轉(zhuǎn)換優(yōu)值ZT,提高了熱點轉(zhuǎn)換效率。

　　五、余熱制冷應(yīng)用前景和方向

　　目前，吸收式/余熱制冷正在向著小型化、高效化的方向發(fā)展，各國對吸收式技術(shù)的開發(fā)研究主要集中在聯(lián)合循環(huán)、余熱利用、吸收式熱泵、吸收和發(fā)生過程的機理研究、換熱結(jié)構(gòu)和換熱表面、界面活性劑及緩蝕劑、機組優(yōu)化設(shè)計及經(jīng)濟(jì)性分析、系統(tǒng)的特性仿真等方面。吸收式制冷已經(jīng)成為制冷技術(shù)的主要發(fā)展方向之一，有著非常廣闊的前景。

　　磁制冷

　　一、什么是磁制冷？

　　制冷就是利用磁熱效應(yīng)，又稱磁卡效應(yīng)的制冷。磁熱效應(yīng)是指融制冷工質(zhì)在等溫磁化時向外界放出熱量，而絕熱去磁時溫度降低，從外界吸收熱量。磁制冷技術(shù)中的制冷工質(zhì)是固態(tài)的磁性材料。

　　二、磁制冷基本優(yōu)勢

　　1、無環(huán)境污染。

　　由于工質(zhì)本身為固體材料以及可用水來作為傳熱介質(zhì)，消除了因使用氟利昂、氨及碳?xì)浠衔锏戎评鋭┧鶐淼钠茐某粞鯇印⒂卸尽⒁仔孤⒁兹肌⒁妆葥p害環(huán)境的缺陷；

　　2、高效節(jié)能。

　　磁制冷的效率可達(dá)到卡諾循環(huán)的30%~60%，而氣體壓縮制冷一般僅為5%~10%，節(jié)能優(yōu)勢顯著；

　　3、易于小型化。

　　由于磁工質(zhì)是固體，其熵密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氣體的熵密度，因而易于做到小型化；

　　4、穩(wěn)定可靠。

　　由于無需壓縮機，運動部件少且轉(zhuǎn)速緩慢，大幅降低振動與噪聲，可靠性高，壽命長，便于維修。

　　5、其應(yīng)用范圍廣。

　　從μK、m K 直到室溫以上均適用；在低溫（制取液氮、液氦、液氫）領(lǐng)域和高溫（特別是近室溫）領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用前景；

　　三、磁制冷研究現(xiàn)狀

　　2001年美國宇航公司(AstronauticsCooperation of America)聯(lián)合Ames實驗室開發(fā)成功了采用永磁體提供磁場的回轉(zhuǎn)式磁制冷機,成為第一臺室溫磁制冷的制冷機。當(dāng)前，低溫區(qū)（20 K 以下）磁制冷的研究已比較成熟并實用化。高溫區(qū)磁制冷還處于試驗研究開發(fā)階段，目前 80 K 至室溫的磁制冷技術(shù)是研究的熱點。

　　研究出低成本且具有巨磁卡效應(yīng)的材料以及利用NdFeB 等永磁體產(chǎn)生外場（不用結(jié)構(gòu)復(fù)雜而昂貴的超導(dǎo)磁體）是室溫磁制冷關(guān)鍵。

　　四、磁制冷面臨的主要困難

　　1、每次磁制冷循環(huán)所產(chǎn)生的溫差還不夠大，只有1～3 K，磁性材料磁熵太小；

　　2、熱交換速度不夠快，使制冷周期延長，整個循環(huán)效率下降；

　　3、室溫條件下，不利用超導(dǎo)技術(shù)，仍利用電磁鐵或稀土永磁材料產(chǎn)生磁場，則兩磁極面總存在空氣隙，進(jìn)入磁場的磁制冷材料有限，這要求有絕熱效果好的隔熱層。

　　五、磁制冷應(yīng)用前景

　　磁制冷技術(shù)具有節(jié)能環(huán)保的特點，非常具有開發(fā)潛力，因此應(yīng)用前景廣闊，可用于家用、商業(yè)、工業(yè)生產(chǎn)、汽車空調(diào)、超級市場、醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)及其他用途的制冷。

　　磁制冷技術(shù)要真正得以廣泛應(yīng)用,還需要在高性能磁性材料的開發(fā)、磁體和磁場結(jié)構(gòu)的設(shè)計、蓄冷及換熱技術(shù)的改進(jìn)、磁制冷裝置的設(shè)計等方面取得新的突破。

　　在極低溫和液化氦等小型裝置中，其高效、無污染、無噪聲等眾多特點使其在未來的太空開發(fā)和民用需要方面讓人充滿期待；在要求制冷源設(shè)備重量輕、振動和噪音小、操作方便、可靠性高、工作周期長、工作溫度和冷量范圍廣的國防領(lǐng)域也有很好前景。