[科普中国]-地热制冷

制冷原理

地热制冷是以地热蒸汽或地热水为热源提供的热能为动力，驱动吸收式制冷设备制冷，故称为吸收式制冷。吸收式制冷的原理是利用液态制冷剂在低压、低温条件下，蒸发、汽化吸收载冷剂所产生的热负荷，从而达到制冷的目的。该种制冷方式在制冷循环中所用的工质是由吸收剂与制冷剂组成的二元溶液构成。常见的二元溶液组合有溴化锂- 水溶液和氨 - 水溶液等，也就是以氨为制冷剂、水为吸收剂的氨吸收式制冷装置和以水为制冷剂、溴化锂为吸收剂的溴化锂吸收式制冷。但是由于氨具有强烈的刺激性气味，且由其构成的制冷剂的体积大、吸热效率低，故主要适用于工业生产过程中。1而溴化锂吸收式制冷机是目前应用最为广泛的一种地热制冷机。2

地热蒸汽或地热水在发生器内加热一定浓度的溶液，使较低沸点的制冷剂蒸发为蒸气。同时溶液浓度发生变化，进入冷凝器后，在冷凝器中被冷却水冷凝为制冷剂液体，再经减压阀减压送到蒸发器，而后吸取冷媒的热量而气化达到制冷的目的。3

系统组成目前常用的地热制冷系统主要由热水型溴化锂吸收制冷机、冷冻水循环泵、深井泵、地热水循环泵、板式换热器、热水循环泵、冷却水循环泵、冷却塔、控制箱和连接管道、空调末端设备等系统组成。

其中，溴化锂吸收制冷循环系统由蒸发器、低压吸收器、高压吸收器、低压发生器、高压发生器、冷凝器、低压溶液热交换器、高压溶液热交换器、溶液循环泵和冷剂泵组成。4

特点优势地热能是一种洁净的可再生能源。它具有热流密度大、容易收集和输送、参数稳定（流量、温度）、使用方便等优点。近些年，随着我国经济和社会的发展，人们的生活水平不断地提高，同时这也给我国带来一定的不利影响，如能源短缺，环境污染等问题。而环境与能源是现代技术与经济得以发展的基础。在这样的背景下，为了更好地解决我国的能源短缺与环境问题，地热制冷技术就诞生了，其具有性能可靠、运行费用低、结构简单、环保和节能等多种优点，故已经被广泛应用于各个领域中。

在一般民用建筑物中，采暖、空调、生活用热是用能的主要部分，夏季空调所消耗的能量已占建筑物总能耗的40-50%。利用地热能实现采暖、供冷和供生活热水及娱乐保健，建成地热能综合利用建筑物，是改善城市大气环境、节省能源的一条有效途径。5

应用状况上个世纪七十年代初以来，由于能源短缺，地热能作为一种具有广阔开发前景的新能源日益受到关注。地热能除了用于发电之外，更为大量地直接用于采暖、制冷、医疗洗浴和各种形式的工农业用热，以及水产养殖等。

1981年12月福州市地热利用试验站、福州大学、福州冷冻厂共同研制成功了我国第一套“双级氨吸收式地下热水制冷装置”。利用这个装置实现中低温热水制冷在我国首次获得了成功。经过近两年来的运行,证明这套制冷装置耗电少,噪音小,能连续运行,维护管理方便,为低势能地热的利用开辟了一条新的途径。6

随着科学技术的研究，地热制冷所用的热水型吸收式冷水机组有关方面的技术已经逐渐的趋于完善，且已经被广泛应用于空调制冷系统中。例如，青岛黄金广场在 1999 年将 4 台热水型吸收式冷水机组投入到广场空调质量系统中。1

发展方向地热制冷的发展实际上就是吸收式制冷技术制冷机的发展。目前，溴化锂吸收式制冷机是应用最为广泛的一种制冷机，而在其应用工质、机器的结构和形式方面均没有突破性的进展，目前其大致的发展趋势主要表现在以下几个方面，即：

（1）继续发展溴化锂吸收式直燃机，尤其是以燃气驱动的直燃机，进一步扩大其在制冷机应用中的比例。

（2）积极发展小型机。小型制冷机虽然制冷能力有限，但是其可以一机多用，尤其是随着城市中小型建筑如别墅、商场、办公楼等的发展，它的使用范围必将进一步得到扩大，需求量也将随着增多。

（3）积极开发三效吸收式制冷机。实验研究表明，三效机的热效力系数约为 1.6-1.75，且其一次能源的利用率已经与电动制冷机的能源利用率近似一致。而同双效直燃机相比，其可以节能 30% 左右。因此，三效吸收机的发展为溴化锂吸收式制冷机的进一步发展奠定了坚实的基础。

目前，我国面临严重的能源短缺，环境污染问题这些都极大地限制了我国经济的进一步发展。而地热制冷技术的诞生则很好地解决了我国经济发展与环境污染这一具有矛盾性的问题。地热制冷技术其具有性能可靠、运行费用低、结构简单、环保和节能等多种优点，并以其显著地优点而被广泛应用于各个领域中，并且还会在我国以后的发展中起到更大的作用。1