【摘要】本文通過理論分析不同制冷方式的使用場合，結合不同制冷方式實際運行時的實際附加因素進行總結分析，從而達到環保、節能的目的。
　　【關鍵詞】制冷方式；經濟效益；能源利用
　　0前言
　　隨著社會經濟競爭不斷加強和日益短缺的世界能源，使得提高能源利用率以及減少經濟支出成為需要人工環境的工業的首要問題。目前常用的制冷方式有蒸氣壓縮式制冷、吸收式制冷、吸附式制冷、熱電制冷、空氣膨脹制冷、渦流管制冷、蒸氣噴射式制冷、磁制冷(高溫磁制冷，低溫磁制冷)、絕熱放氣制冷(G-M制冷機、脈管制冷機、電化學制冷)等。盡管任何伴隨有吸熱的物理現象在原則上都有可能用來制冷，但不同的制冷方式所獲得的制冷效果，或者同樣的制冷效果所需的經濟代價是不同的。所以，在不同的場合采用何種最合適的制冷方式已成為當今制冷行業研究的焦點。冷、吸收式制冷、吸附式制冷、熱電制冷方式的各自性能、特點分析適應性，從制冷設備占地面積、初期投資、動力配套和運行費用四個方面，分析評價經濟效益，為不同場合下選擇最佳制冷方式、減少能源浪費提供依據。
　　1各種常用制冷方式的適用場合
　　1.1蒸氣壓縮式制冷的適用場合
　　蒸氣壓縮式制冷方式具有悠久的應用歷史，技術十分成熟。根據在標準工況下單機制冷量不同，將蒸氣壓縮式制冷分為小型蒸氣壓縮式制冷（制冷量小于25kW）,主要用于商業零售，公共飲食，科研，衛生和一般民用小型制冷裝置和空調；中型蒸氣壓縮式制冷（制冷量是25kW～550kW）,主要廣泛應用于冷庫，冷藏運輸，一般工業和民用制冷和空調裝置；大型蒸氣壓縮式制冷制（冷量大于550kW），用于石油化工物質恒溫儲藏、大型空調。壓縮機是蒸氣壓縮式制冷系統的“心臟”。蒸氣壓縮式制冷的工作性能和應用場合隨壓縮機結構不同而不同。活塞式制冷壓縮機的壓力范圍與制冷量都比較廣，壓力大小不隨輸氣量變化而變化。活塞式制冷壓縮機還擁有制造材料要求比較低，加工容易設計和技術成熟等特點，使得活塞式蒸汽壓縮式制冷在大、中、小制冷場所都可以使用。此類壓縮機對于液機比較敏感，在類似場合要避免使用。離心式制冷壓縮機轉速一般很高，工作氣體在葉輪中的流速比較大，且葉輪尺寸受到加工限制不能做太小，導致離心式蒸氣壓縮式制冷的輸氣量很大，制冷量也很大，所以大多使用在大、中制冷量場合，如：商業、民用的舒適性空調和工藝性大制冷量的中央空調系統，也適用于大型空氣調節系統和石油化學工業的工物質恒溫儲藏。若是將大機小用或大負荷變化工作易發生“喘振”，導致適用范圍窄，否則降低機組效率與經濟效益，影響機組的壽命或造成基礎破壞。機組在滿負荷時運行平穩、可連續無級調節易于實現自動化，可讓使用場合不要具有較高的土建要求，允許負荷小范圍波動。螺桿式制冷壓縮機就其運動形式來看是一種介于容積式和速度式的壓縮機，其制冷量也介于活塞式蒸氣壓縮式制冷與離心式蒸氣壓縮式制冷之間，適用于采用氟利昂為工質的大、中型制冷量場合，如工業、制藥、商業、交通運輸中的冷藏冷卻以及一些空調設備。當螺桿式壓縮機在低蒸發溫度或高壓縮比時，容積效率高于活塞式壓縮機，在熱泵機組中廣泛運用。螺桿式壓縮機具有液擊不敏感、熱效率高、排氣脈動低、小排氣量時不喘振、在寬廣工況范圍內效率高等特點，因此螺桿式壓縮機不僅具有活塞式壓縮機與離心式壓縮機的優點還彌補了兩者的缺點，在兩者未能使用的場合得到廣泛使用。機組泄漏量比較大，在需要使用具有可燃性、爆炸性、毒性等制冷劑的場合要避免使用螺桿機組。滾動活塞式制冷機單機容量一般在10kW以下，廣泛用于家用冰箱、窗式與分體式房間空調器等中小型制冷量場合。滾動活塞式壓縮機在相同制冷量情況下的體積要比其它形式壓縮機的體積要小40%~50%、質量要小40%~50%，在空間較小場合里，適合使用滾動活塞式蒸氣壓縮式制冷。滾動活塞式壓縮機的吸氣過程與壓縮過程是同時進行，工作平穩、振動小，噪聲低，在需要低聲、平穩的環境中可以廣泛使用。渦旋式制冷壓縮機是一種商品化新型壓縮機，其中開啟式渦旋壓縮機可在汽車空調中運用，全封閉式適用在小型空調。在采用變頻技術后，數碼渦旋式壓縮機的能量調節范圍較廣泛，可實現壓縮機從10%~100%能量調節，在使用單壓縮機多聯機系統、風管送風系統、冷水機組系統、熱泵機組和機房空調系統等中小型制冷量場合得到使用。
　　綜上所述，蒸氣壓縮式制冷的驅動一般采用電能，所以這些制冷方式通常使用在電力資源比較豐富區域。
　　1.2吸收式制冷的適用場合
　　與蒸氣壓縮式制冷一樣，吸收式制冷也是利用制冷劑汽化潛熱制取冷量。兩者主要區別在于前者依靠消耗熱能作為補償實現制冷，后者是通過消耗機械能作為補償實現制冷。吸收式制冷有多種分類方法，按驅動熱源可分為蒸氣型、熱水型、直燃型；按驅動熱源利用方式可分為單效、雙效、多效；按溶液循環流程可分為串聯流程、并聯流程、串并聯流程。
　　根據熱源溫度不同可采用不同機組。當熱源溫度較高時，采用雙效機組，熱力系數可以達到達1.0以上；當熱源溫度低時，采用單效熱水型吸收式制冷機，熱力系數偏低，在0.7~0.75；若熱源溫度更低（如60℃~80℃），制冷機的熱力系數更低，如兩級式制冷機的熱力系數為0.40；在兩級制冷機基礎上改進的多效制冷機的熱力系數為0.58，二段式熱水型吸收式制冷機（熱水進出口溫度為130℃~68℃）的熱力系數為0.744。一般來說，從熱效率角度考慮，串并聯是最高，其次是并聯，再次是串聯。串并聯循環比并聯循環COP值約高3%。但從操作與調節角度考慮，串聯流程比較簡單。由此可見，不同溫度熱源或制冷劑流程，機組的系數不盡相同，而合理的根據使用場合條件進行選擇成為使用吸收式機組關鍵。
　　在化工業、冶金業及輕工業中可依靠大量廢棄蒸氣或熱水做為驅動能源進行制冷，不僅提高能源綜合利用率，而且也能減輕環境污染，還能降低運行成本。在電力資源緊張且燃料充足的場合，如氣礦、油礦、煤礦等可以采用直燃型的吸收式制冷機組，可以就地取材，減少燃料的運輸費用，也避免能量之間轉換浪費。在太陽能充足場合，通過改變工質對的使用可以直接利用太陽能進行驅動，如使用水—溴化鋰—硫氰酸鋰三元溶液、硫氰酸鈉—氨、R22—E818等工質對。在氨、乙醇作為制冷劑時，可以實現低溫制冷（0℃以下）。吸收式制冷的熱力系數比蒸氣壓縮式制冷低，在有多余的驅動能源場合使用，可通過降低運行成本體現經濟效益。所以應該因地制宜選擇合理、高效方式。整個機組中只有泵是運動部件，其余都是靜止設備，所以振動、噪聲都很小，運轉平穩，對基建要求不高，可在露天、樓頂安裝，適用于船艦、醫院、賓館等要求振動與噪聲小的場合。
　　1.3吸附式制冷的適用場合
　　吸附式制冷是依靠太陽能進行工作，在太陽能充足場合使用最為理想，既沒有污染，又是一次性投資。此種制冷方式的效率低且間斷性大，也受天氣影響，不適用于需要連續大制冷量場合。對于個體家庭來說，使用吸附式制冷，在提供制冷同時，還可以利用吸附劑吸附吸附質時放出的吸附熱，提供家庭熱水或充當冬季采暖熱源。
　　使用化學吸附工質對以及對吸附床進行熱傳遞強化改造，可以實現利用吸附式制冷制冰，若將此方法與冰蓄冷方法結合，作為空調系統冷源，可以實現全天性提供冷量。吸附式制冷在采用不同的固體吸附劑（如：低溫熱源的硅膠—水系統，較高溫熱源的沸石—水系統）后可進行大部分低品位余熱資源回收，進行制冷，如車輛尾氣、漁船柴油機尾氣、鍋爐煙氣等方面。這樣提高了燃料的綜合利用，也減少了環境的污染。
　　1.4熱電制冷的適用場合
　　熱電制冷是一種利用溫差電效應（即帕爾貼效應）來實現制冷。由于體積較小，使用在微型場合，發揮其它制冷方式所不能發揮到的作用。
　　熱電制冷在電子器件上使用，使其能夠在恒溫及較小精度中工作；熱電制冷在工業上的運用，可以提供高真空場合，以及對工業氣體含水量測定與控制；熱電制冷在醫學上應用，如手術麻痹、冷凍止血、冷凍切除白內障等，還可以制作藥用的熱電冷藏箱，用于保存血漿、疫苗、血清、藥品等；在電源充足，運行經濟性不作為首要考慮問題的應用場合，取熱電制冷可靠、簡單、無噪聲、無振動、無工質泄漏長處，用以空調或冷藏裝置，如核潛艇、衛星站、飛機、地下建筑的空調器。
　　2經濟效益分析
　　不同制冷方式的投資成本和運行成本有所不同，在使用上存在經濟差異。上述的四種制冷方式中，蒸氣壓縮式制冷、吸收式制冷無論是在民用還是工業使用中都占有很大一部分。而吸附式制冷只是在一般家庭及回熱吸附中使用，做為常用制冷方式是比較少，主要由于間斷性比較強、效率低。熱電制冷是現代先進科技發展的制冷方式，同時也是使用在特殊場合，其它制冷方式很難替代，在使用時經濟性沒有過多要求。在此只將蒸氣壓縮式制冷與吸收式制冷進行經濟效益比較，不把吸附制冷與熱電制冷參與比較。
　　2.1電力制冷設備與溴化鋰吸收式制冷設備運行費用比較
　　2.1.1制冷
　　某市夏季空調按100天計算，每天供冷10小時，電費按每千瓦0.76元計算，煤氣費按每標準立方米1.2元計算。電力制冷設備與溴化鋰吸收式制冷設備的運行費用計算結果見表1。從表中可見溴化鋰吸收式制冷的運行費用約是電力設備的運行費用的兩倍。
　                                                         　表1制冷運行費用比較
　　          
　　我國有些省、市已實行按時段收取電費，峰時、平時、谷時段的電價相差幾倍，如果電力制冷設備和蓄冷技術相結合，谷時用電力制冰蓄冷，會使電力制冷設備運行費用更低。若吸收式機組使用在燃料資源豐富地區，或者是與其它產業進行聯產，充分將其多余熱氣或熱水利用，可減少機組運行成本，具體數據見表2。
　　                                                             表2直燃式成本回收
　　                         
　　蒸汽(熱水)式溴化鋰機組安裝在擁有廢棄余熱（余熱可以達到使用要求）的場合，它的運行成本就僅僅是運動部件電費，此種情況下的運行成本僅僅約為電力制冷機組運行成的10%，在使用了若干年后就可以將成本收回見表3。

                                                                         表3蒸汽式成本回收

　                               　　　                           
　　在熱—冷聯產的情況下，吸收式制冷機組相對于電力制冷機組可在6年左右的時間將成本收回（在機組使用壽命內，如表4所示），之后的運行成本就低于了電力制冷機組。由此看來吸收式機組在聯產情況下使用具有較大的優勢。
　　                                                          表4各類形式制冷機組的使用壽命
　　                            
　　2.1.2制熱
　　目前大型取暖場合大都采用鍋爐或熱泵型式，而每種形式都有自身的特點。鍋爐是直接采用燃燒燃料，以物體的內能直接換取熱能，這樣存在熱效率，其效率理論上是小于1，并將影響到能源的利用率，況且當今的自然能源越來越緊缺，使其在今后的發展受到一定的制約。熱泵則是通過制冷劑的相變不斷的從空氣中吸取熱量，其效率理論上是大于1。但是由于當今各地各種能源價格不同，存在在相同情況下的運行費用不同的可能，甚至熱泵的運行費用將超過鍋爐。
　　與鍋爐（電、燃料）和空氣源熱泵的供熱系統相比，水源熱泵具有明顯的優勢，因鍋爐供熱僅能將90%～98%的電能或70%～90%的燃料內能轉化為熱量供用戶使用。故水源熱泵可節省70%以上的電能，比燃料鍋爐節省50%以上。由于水源熱泵熱源溫度全年穩定在10℃～25℃，其制冷、制熱系數可達3.5～4.4，與傳統空氣源熱泵相比高出約40%，其運行費用比普通中央空調節省40%～50%。如圖所示，以北京市為例，對各種采暖方式的費用進行比較。
　　綜上經濟分析闡明了電力機組和吸收式機組在經濟上的優缺點，在制冷方式選擇時候要進行多方面分析，要綜合考慮所有可能影響到的因素，這樣才能選擇最合理的制冷方式。
　　3結語
　　如今隨著科技的不斷進步，制冷方式也日趨多元化。在選擇制冷方式時要考慮的因素也將越來越多。經過分析可知在電力資源比較豐富的區域可采用蒸氣壓縮式制冷；在擁有豐富的燃料或是溫度較高的廢棄蒸氣、熱水場合可以考慮使用吸收式制冷；在太陽能比較豐富或環保要求較高的區域可以采用吸附式制冷；在空間微小或是溫度要求比較低的場合可以采用熱電制冷。本文通過理論分析不同制冷方式的使用場合，結合不同制冷方式實際運行時的實際附加因素進行總結分析，使得制冷方式使用場合分析上還不夠完善；在經濟性分析方面引用數據詳細比較了常用蒸氣壓縮式制冷和吸收式制冷的經濟性，而其它的制冷方式的經濟性未能夠在本篇文章中體現出來。總之節能、環保、合理、經濟、安全將是人民生活和工業企業生產制冷方式選擇的重要因素。