符國繡 符永源

摘? 要：利用獲能式制冷技術，用于制冷空調，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，機電設備和工業(yè)設施的廢熱變?yōu)殡娔?，設備獲得冷卻降溫;用于降低沙漠高溫，可收獲豐富電能，改善沙漠氣候。

關鍵詞：獲能式制冷;降溫;冷卻;廢熱;發(fā)電

中圖分類號：TB657? ? ? ? 文獻標志碼：A 文章編號：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

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

今后如果獲能式制冷技術得到推廣應用，其發(fā)展前景就大為改觀。

關于獲能式制冷技術，詳見《獲能式制冷及其在工業(yè)冷卻中的應用》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)電機組將制冷劑的高溫高壓能量轉換為電能，使制冷劑中的能量耗盡達到降溫降壓的目的。同時又把電能反饋回電網，其能量除了制冷劑吸收的熱能外，還包含有壓縮機工作的壓縮勢能，因此發(fā)電所獲得的能量將大于壓縮機從電網中吸取的能量，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工作時吸收電能外，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負擔，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。因此它可以廣泛應用于降溫冷卻的各個領域。

1 降溫空調中的應用

高溫炎熱時期，為了降溫各家各戶都裝設降溫空調器，若是獲能式的制冷空調器，將不再從電網中吸取電能，而是向電網供送電能。對用戶而言，不但無需電費負擔，而且可以收取供電收入。對電網而，不但減輕了大量的供電負擔，而且增加了電網的供電容量?？梢娺@種制冷空調的推廣使用，對用戶和社會都有收益。

制冷裝置應用冷凍廠制冷。往日的制冷用電大戶，將變?yōu)橄螂娋W供電的電源點。這樣冷凍廠不但省去電費負擔，甚至還獲得電費收入。

2 大型機電設備的冷卻

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

例如一臺大型的水輪發(fā)電機組三道軸承和發(fā)電機數個定子冷卻器，均采用管道冷卻器，管中通以冷卻水經傳熱把管外面的熱量帶走，并排除到外環(huán)境，達到冷卻效果。一般機組運行中的室溫都在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，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經濟效果。

3 大型內燃機的冷卻

內燃機是利用燃燒燃料把熱能轉換為動能而工作的，由于相當一部分熱能未被使用，而把熱量傳給機體，因而機身溫度甚高，必須通過良好的冷卻措施，把熱量帶走，降低機身溫度，才能維持機器正常運轉。

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，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。不但提高機器的運行效率，而且又可把廢熱轉變?yōu)殡娔?，機器的降溫可以減輕重量，降低造價。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，而是裝設通風機排氣，對流換氣而降溫。在一般季節(jié)環(huán)境溫度高，降溫效果不佳，因而在車間里運行的設備和操作人員，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，制冷裝置運行時，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。利用制冷時獲得電能的原理，在沙漠地面的沙層中，埋設制冷裝置的蒸發(fā)器，在制冷運行時，蒸發(fā)器可從沙層中吸收其熱量而轉變?yōu)殡娔?。通過不斷的循環(huán)運行，可以從沙層中收獲大量的廢熱能變?yōu)殡娔?。同時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)便可慢慢恢復生機，改變原來的面貌。

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

6 結束語

由上述技術應用中可知，這種獲能式制冷技術，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作為降溫手段，使其溫度調節(jié)至所需的水平，并且又從中收獲可觀的電能，這種技術措施的應用，對改善環(huán)境和回收散發(fā)于大氣中的廢熱，增加能源會起到巨大作用。

參考文獻：

[1]張時正，蕭自能，劉火土.冷庫實用制冷技術（第2版）[M].機械工業(yè)出版社，2016.

[2]韓雪濤.中央空調安裝與維修[M].機械工業(yè)出版社，2018.

[3]天津電氣傳動設計研究.水輪機設計與計算[M].科學出版社，1971.