制冷系统前沿技术研究
一、热声制冷技术
热声制冷是21世纪以来发展的一种新的制冷技术，与传统的蒸汽压缩式制冷系统相比，热声热机具有无可比拟的优势：无需使用污染环境的制冷剂，而是使用惰性气体或其混合物作为工质，因此不会导致使用的CFCS或HFCS臭氧层的破坏和温室效应而危害环境；其基本机构是非常简单和可靠，无需贵重材料，成本上具有很大的优势；它们无需振荡的活塞和油密封或润滑，无运动部件的特点使得其寿命大大延长。热声制冷技术几乎克服了传统制冷系统的缺点，可成为下一代制冷新技术的发展方向。
所有的热声产品的工作原理都基于所谓的热声效应，热声效应机理可以简单的描述为在声波稠密时加入热量，在声波稀疏时排出热量，则声波得到加强；反之声波稠密时排出热量，在声波稀疏时吸人热量，则声波得到削弱。当然，实际的热声理论远比这复杂的多。当然，热声制冷的设计水平及制造工艺也在不断的提高。目前，美国在热声领域内的投入最大，研究机构最多，取得了许多突破性的进展。如上世纪90年代早期，美国海军研究生院(NPS)的Garrett教授开发的热声制冷机；2000年左右，开发了太阳能驱动的热声制冷机；还有在美国LOS Alamos国家实验室(LANL)，S聊FT教授领导着世界著名的热声研究组，他们主要研发的热声驱动的脉管制冷(低温制冷)；另外还有开式热声制冷和空调、高频微型热声机制冷以及还在研发中的种种技术。
二、太阳能空调
太阳对地球的年辐射总量为1．8×1018kW·h。如果0．01％能够被利用，折合到每人为1．8×1018×0．O1％ ÷(6o×108)=30000 kW·h／a。太阳能制冷具有很好的季节匹配性，夏季，天气越热，空调的负荷越大，需要的制冷量就越大，而此时太阳幅射最强，提供的热能最多，太阳能空调提供的冷量也就最高。冬季，太阳能辐射减弱，但所需的制热循环水温度不高(65cI=即可)，在满足制冷工况的集热面积下，同样能满足制热负荷要求；这一特点使太阳能制冷技术受到重视和发展。实现太阳能制冷有“光一热一冷”、“光一电一冷”、“光一热一电一冷”等途径。
(一)太阳能溴化锂机组。该机组利用聚焦集热技术实现太阳能的光热转化，转化的热能提供给溴化锂吸收式空调机组制冷或采暖。具体形式为：反射镜将阳光反射并聚焦到真空管上，真空管吸收反射的阳光加热管内循环水，被加热的循环水以汽液状态进入汽包；汽包是汽液分离的场所，分离的蒸汽进入溴化锂吸收式空调机组，为机组提供制冷或制热的能源。制冷过程为：阳光照射在反射板并聚焦到真空管上时，管内的循环水被加热，180~C的高温热源水进入主机高发，主机以热水机的循环进行制冷运行。热源
水在高发内换热后，由集热泵再送入集热管路循环加热。太阳能制冷过程中，如果光强减弱使集热器不能获取足够热量时，通过改变热源泵运行频率改变热源水流量，使热源水温度保持在180~C，同时，启动燃烧机，由太阳能和补燃共同完成制冷运行。制热过程为：阳光照射在反射板并聚焦到真空管上时，管内的循环水被加热至130℃进入主机高发，加热采暖热水器进行制热运行。太阳能制热过程中，如果光强减弱使集热器不能获取足够热量时，通过改变热源泵运行频率改变热源水流量，使热源水温度保持130℃ ，同时，启动燃烧机，由太阳能和补燃共同完成制热运行。
(二)太阳能半导体制冷技术。半导体制冷是利
用热电制冷效应的一种制冷方式，因此又称为热电制冷或温差电制冷。半导体制冷器的基本元件是热电偶对，即把一个P型半导体元件和一只n型半导体元件连成的热电偶，当直流电源接通，上面接头的电流方向是n—P，温度降低，并且吸热，形成冷端；下面接头的电流方向是p-n，温度上升，并且放热，形成热端。把若干对热电偶连接起来就构成了常用的热电堆，借助各种传热器件，使热电堆的热端不断散热，并保持一定的温度，把热电堆的冷端放到工作环境中去吸热，产生低温，这就是半导体制冷的工作原理。
太阳能半导体制冷系统就是利用半导体的热电制冷效应，由太阳能电池直接供给所需的直流电，达到制冷制热的效果。目前，太阳能电池的价格呈现逐年下降的趋势。单晶硅太阳能电池得到了很大发展，发电效率已经达到了1 5％。价格更低廉的多晶硅太阳能电池也发展很快。基于薄膜技术的第二代和第三代太阳能电池的出现，大大地推动了太阳能电池产业的发展。与此同时，半导体工业也得到了快速的发展，热电材料的优值系数有了很大的提高，并出现了一些有希望的新型材料(例如Skutterudites结构材料、薄膜及纳米材料等)。2001年美国RTI研究所将Bi—Te基合金制备成超晶格薄膜，在300K的温度下其ZT值达到2．4。热电材料的价格也逐年下降。这些都将使太阳能半导体制冷系统的成本大幅度下降，并且性能也将有显著提高，为太阳能半导体制冷系统的推广应用奠定了基础。可以预见，在不远的将来，清洁、无噪音的各式太阳能半导体制冷系统将进入千家万户。
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