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评述第50卷第2期2005年1月

低品位热能驱动的绿色制冷技术:吸附式制冷

王如竹王丽伟
(上海交通大学制冷与低温工程研究所,上海200030.E-mail:[e-mail])

摘要吸附制冷技术作为一种低品位热能驱动的绿色制冷技术,目前已经成为国际上普遍关注的一个
学术方向.文中简述了吸附制冷技术的发展历史,评述了吸附制冷技术在吸附剂、吸附理论、热量回收
过程、吸附床技术方面的进展,阐述了近几年来吸附制冷方面的典型研究成果与典型样机,最后指出了
吸附制冷技术今后的主要发展方向.
关键词吸附制冷吸附剂制冷循环传热传质

随着世界经济的发展以及能耗的增加,能源与不需要溶液泵或精馏装置,也不存在制冷剂的污染、
环境问题目前已经成为全世界所共同关注的一个热盐溶液结晶以及对金属的腐蚀等问题.所以相对于
点问题,吸附式制冷作为一种低品位热能驱动的绿吸收式制冷,吸附式制冷具有更为广阔的应用范围.
色制冷技术,已经被认为可能成为能源利用与环境吸附式制冷可在一些废热可资利用的场合获得应用,
保护的有效中间链[1].例如利用动力装置余热获得空调制冷以及制冰,利用
推动吸附式制冷研究的原因可分为两个方面,太阳能热水驱动获得夏季太阳能空调.随着天然气
一方面在于探索解决能源紧缺的可能途径.自1973的广泛应用,冷热电联产的分布式能源系统将成为
年中东战争引起世界性石油危机以来,能源问题成我国能源利用系统的重要发展方向,小型吸附式制
为了举世瞩目的重大问题.解决世界能源问题的一冷机组(10~200kW)尤其适合于冷热电联产系统.
个重要途径是有效利用低品位能源,包括可再生能针对吸附式制冷——这一绿色节能制冷技术,文
源的开发利用以及各种余热的回收利用[1].另一方面,中首先介绍了吸附式制冷的发展历史,然后重点介
臭氧层的破坏和全球气候变暖,是当前全球所面临绍了吸附制冷的研究进展及其典型研究与应用实例,
的主要的环境问题,所以寻找CFCs和HCFCs等传统并指出了今后的主要研究和发展方向.
制冷剂的替代物(采用天然制冷剂)以及新型制冷方
发展历史
式已成为制冷技术研究的热点.1

吸附式制冷原理为利用吸附剂对制冷剂的吸附1848年,Faraday发现AgCl吸附NH3产生制冷,
作用造成制冷剂液体的蒸发,相应产生制冷效应.吸这是最早记录的吸附制冷现象.然后在20世纪20年

附式制冷通常包含两个阶段:(1)冷却吸附→蒸发制代,G.E.Hulse提出了以硅胶—SO2为吸附工质对的
冷:通过水、空气等热沉带走吸附剂显热与吸附热,火车食品冷藏系统[2].这个系统以燃烧丙烷为热源,
完成吸附剂对制冷剂的吸附,制冷剂的蒸发过程实采用空气冷却,可以达到−12℃的制冷温度;Plank等
现制冷;(2)加热解吸→冷凝排热:吸附制冷完成后,在1929年也介绍了活性炭-甲醇吸附制冷系统[3].
再利用热能(如太阳能、废热等)提供吸附剂的解吸热,1940~1945年期间伦敦至利物浦的火车上的食品冷

完成吸附剂的再生,解吸出的制冷剂蒸气在冷凝器中藏开始采用CaCl2-NH3吸附式制冷系统,其热源为
释放热量,重新回到液体状态.吸附式制冷的驱动热100℃的蒸汽.1930年以后的一些新技术,比如氟利
源为50℃以上的工业废热和太阳能等低品位热能,昂制冷剂的发现、全封闭压缩机的研制成功等,使压
同时吸附制冷所采用的制冷剂都是天然制冷剂,如缩式制冷得到了迅猛的发展,吸附制冷技术开始无
水、氨、甲醇以及氢等,其臭氧层破坏系数(ODP)和法与高效的CFCs系统相竞争,因而其发展在一段时
温室效应系数(GWP)均为零.期内没有得到重视.20世纪70年代的能源危机,加
与蒸汽压缩式制冷相比,吸附式制冷具有节能、强了人类对新能源的开发以及节能技术的重视,太
环保、控制简单、运行费用低等优点;与液体吸收式阳能吸附制冷得到了重视.进入九十年代,氟利昂对
系统相比,固体吸附式制冷适用的热源温区范围大、大气臭氧层的破坏以及二氧化碳所造成的温室效应

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第50卷第2期2005年1月评述

严重地威胁着人类的生存与发展,可持续发展成为
共识,这使得吸附式制冷技术得到了发展的契机.
在1992年巴黎首届国际固体吸附式制冷大会召
开以前,吸附制冷的研究还比较分散.自首届国际吸
附式制冷大会召开后,吸附制冷技术受到了国际制
冷界的普遍关注.与此同时,国际吸附/吸收热泵会
议(ISHPC)也推动了吸附制冷技术的快速发展.
吸附制冷系统基本的元件是吸附床、蒸发器以及
冷凝器.最初的吸附系统采用基本循环,一般只有一
个吸附床.其优点是结构简单,缺点是效率低,制冷

的一般低于大多情况下低于而第二定
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