高效節能制冷系統的案例
成功案例丨設計賦能高效制冷：Magnoric 借助尖端仿真技術優化磁制冷系統
該解決方案不僅優化了我們的建模方法，更為研發更可靠、更高效的 AMR 系統指明了清晰方向。
—— Magnoric 首席運營官
Rémi Dubois
”
關于客戶
Magnoric 是總部位于法國的磁制冷技術先行者，其創新系統基于主動磁熱回熱器（AMRs）構建，為傳統氣體壓縮制冷提供了可持續的固態替代方案。該公司利用磁熱材料與傳熱流體，研發出高效節能且環境友好的制冷解決方案，旨在革新從食品保鮮到氣候控制等多個行業領域。憑借對精密工程與創新技術的堅定追求，Magnoric 持續提升其尖端制冷技術的性能與耐久性。
面臨的挑戰
Magnoric 的 AMR 系統內置精密冷卻通道，通道內裝有多層磁熱板，板片之間由間隔層分隔。間隔層雖能防止板片發生機械卡滯，但也會干擾流體流動，且顯著增加壓降 —— 這不僅會提高泵送功率需求，還會降低系統整體效率。為優化設計，團隊需重點考量間隔層的規格參數：較薄的間隔層可最大限度減少壓降，但機械強度不足，易產生碎屑堵塞流道；較厚的間隔層強度更高，卻會增加死體積，對傳熱性能造成負面影響。
間隔層的優化工作引出了兩個關鍵工程問題：
實際 AMR 系統中的壓力損失，與理想化通道模型預測的結果存在多大差異？
何種間隔層厚度能在結構耐久性與液壓效率之間實現最佳平衡？
為找到答案，Magnoric 需要一套先進的仿真與測量解決方案，能夠精準捕捉復雜 AMR 幾何結構中的流動特性、壓降及熱傳遞過程。
展開 基于制冷劑噴射熱泵的電動汽車高效集成熱管理系統
集成熱管理系統（ITMS）作為保證電動汽車最佳運行的框架，已受到越來越多關注。目前，對ITMS的研究大多集中在機艙和電池的溫度控制上，只有少數研究考慮了電機或電控制的熱管理。Kexin等[6]設計了一種基于單級壓縮熱泵系統（SCHPS）的ITMS，通過三通和電磁閥的開關，實現了電池和座艙的加熱和冷卻。特斯拉的Y型使用了一個復雜的ITMS，覆蓋了座艙、電池、電機和電控，該系統設置為多種模式，以確保各部件的溫度調節和系統的高效運行。但上述研究都是基于SCHPS的，這在一定程度上限制了系統效率。
02
成果掠影
近期，華南理工大學Jianghong Wu團隊通過對熱泵系統的實驗研究和電氣系統的熱分析，創新性地開發了一種基于制冷劑注入熱泵的高效集成熱管理系統，并利用工程系統仿真高級建模環境（AMESim）軟件搭建了系統仿真平臺，對系統性能進行評估。結果表明，基于中間熱交換器的電池冷卻穩定性和效率優于雙蒸發器設置，可以在 35 ℃ 的環境溫度下降低 30% 的能耗。電機熱回收及高溫電控熱管理系統可降低能耗11.98%～56.69%，滿足-22.04℃的供暖條件。基于制冷劑噴射熱泵的集成熱管理系統擴大了高速公路燃油經濟性測試 (EPA-420-B-12-001) 的運行范圍。在電加熱的輔助下，本研究開發的仿真系統可以滿足中國寬溫度范圍的負載要求。
展開 制冷系統壓焓圖以及制冷劑（原創： 制冷百家 制冷百家）
在半圓形區域內，制冷 劑達到熱平衡，以蒸氣和液體的混合物形式存在。
3）、混合物中的蒸氣含量從 0%（飽和半圓的左側） 變為 100%（半圓的右側）。
4）、在飽和曲線的左外側，制冷劑僅以液體形式存在。在飽和曲線的右外側，制冷劑僅以蒸氣形式存在。
2、壓焓圖與制冷循環
現在我們用 Log(P)-h 圖來表現一個制冷循環。
3、詳細理解壓焓圖
我們來看看如何閱讀真正的制冷劑——R134a 的壓焓圖
1）、等溫線的繪制
2）、等容線的繪制
3）、等熵線的繪制
4）、等濕線的繪制
5）、最后來看看完整的壓焓圖
3、制冷劑基礎知識
1、制冷劑概述
制冷劑是一種熱循環中使用的純物質，它經歷從液態到氣態的可逆的相態改變，而化學成分并沒有發生變化。
2、制冷劑的特性
1）理想的制冷劑應當具備良好的熱力學特性：
? 沸點低于目標溫度。
? 氣化時吸熱量大。
? 液態密度適中。
? 氣態密度較高。
? 臨界溫度高。
? 全球變暖潛能值（GWP） <150。
? 臭氧消耗潛能值（ODP） = 0。
? 變暖影響總當量（TEWI）低。
? 蒸發器出口壓力（Po）高于大氣壓力。
? 在制冷系統內具有化學穩定性。
2）應具備的其他特性有：
3）制冷劑的特性應當選擇可在適宜條件下使用的制冷劑。
展開 一種用于節能建筑和人體熱管理的輻射制冷的纖維素材料
傳統的蒸汽壓縮冷卻策略，比如空調的制冷消耗了大量的化石燃料發電，導致碳排放增加，進一步使全球氣候惡化。
輻射冷卻能夠以熱輻射的形式將地球的熱量傳遞到外太空，無需任何能量輸入的條件下，在日間通過最小化太陽能吸收實現了低于環境溫度的降溫效果，這種零能高效的降溫方式為節能建筑、人體熱管理和太陽能電池熱管理等領域的發展提供新的策略和機遇。在這種背景下由于輻射冷卻材料可以自發地將熱輻射散發到寒冷的外層空間的優越能力而成為目前研究的焦點。
最近開發了一系列先進的功能材料和復雜的策略，通過在亞波長尺度上操縱光-物質相互作用來促進被動、高效和可持續的輻射冷卻性能或先進的熱管理。但是需要注意的是，這些輻射冷卻材料和結構都是光學靜態的，無論環境變化如何，它們通常都是作為一種冷卻方式發揮作用。人們非常希望開發出能夠根據需要在冷卻和加熱模式之間動態切換的先進輻射冷卻材料。
纖維素存在于許多常見的植物如棉花、木材和竹子中，也可以由細菌進行分泌合成。細菌纖維素（Bacterial Cellulose, BC）是一種由細菌分泌合成的纖維素材料。同時，BC還具有可大規模制備和純度高的特點，被廣泛應用于智能電子、熱管理和生物醫藥等領域。然而，細菌纖維素材料應用于輻射冷卻領域存在大氣窗口中紅外發射率較低，限制了其在輻射冷卻領域的應用。
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成果掠影
近日，天津大學封偉教授、王玲教授團隊通過原位生長技術成功開發了具有太陽光透過率可調特性的細菌纖維素基輻射冷卻材料。該團隊報道了生物合成細菌纖維素(BC)基輻射冷卻(Bio-RC)材料的設計和規模化制造，該材料具有可切換的太陽透射率。該材料是通過在原位培養過程中將二氧化硅微球與連續分泌的纖維素納米纖維纏結而開發的。
展開 
冷凍站、冷庫制冷系統中氟利昂制冷劑的泄漏檢測
我國冷凍食品工業和化工行業迅速發展，各種大中小型冷庫及冷凍站越來越多，其制冷系統廣泛采用氨或氟利昂制冷劑。氨或氟制冷系統的專業性、技術性很強，制冷裝置的使用、維修、管理，必須嚴格按照科學辦事，認真執行有關標準和法規，做到科學、安全、衛生、節能。下面工采網小編著重為大家介紹下氟制冷系統
氟利昂制冷系統特點
應用于大型商場或建設在人員較密集地區的中小型冷庫一般采用氟利昂制冷系統。采用氟利昂系統冷庫優勢在于氟利昂類制冷劑無毒無刺激氣味且機組的配置經過幾十年發展非常完備，只需簡單的接管即能投入運行。系統的設備簡單且體積小，大幅度節省了建設空間，機組低噪聲運行，在閥件密閉良好的情況下制冷劑不會泄漏。
缺點在于氟利昂制冷劑一旦泄漏會對環境產生破壞，且緩慢泄漏時難以檢測，同等設計下系統運行效率低于氨制冷系統。
冷凍站、冷庫中冷媒，俗稱雪種，是在制冷系統中用以傳遞熱能，產生冷凍效果的工作流體。冷媒是在制冷過程中的一種中間物質，它先接受制冷劑的冷量而降溫，然后再去冷卻其他的被冷卻物質，我們稱該中間物質為冷媒，而其中最常見的冷媒就是氟利昂了。
冷媒氟利昂主要分為以下三大類：
1、氯氟烴類
氯氟烴類產品，簡稱CFC，主要包括R11、R12、R13、R14、R15、R500、R502等，該類產品對臭氧層有破壞作用，被《蒙特利爾議定書》列為一類受控物質。
2、氫氯氟烴類
氫氯氟烴類產品，簡稱HCFC，主要包括R22、R123、R141、R142等，臭氧層破壞系數僅僅是R11的百分之幾，因此，目前HCFC類物質被視為CFC類物質的最重要過渡性替代物質，在《蒙特利爾議定書》中R22被限定2020年淘汰，R123被限定2030年淘汰。
展開 晶格素化推動了高效的SnSe晶體熱電制冷技術
來源 | Science，北航新聞網
01
背景介紹
熱電技術已廣泛應用于廢熱回收和固態制冷等關鍵領域。其中，熱電制冷是利用帕爾帖效應直接將電能轉換為熱能的綠色制冷技術，僅通過調節工作電壓和電流就可以實現對制冷量和溫度的連續高精度控制。熱電制冷技術由于其控溫精準、尺寸靈活、結構多樣和局部冷卻等眾多優勢，在精確制導、傳感器和5G光模塊等關鍵領域具有比傳統的機械壓縮式制冷技術更強的競爭優勢。因此，研發高性能制冷材料，提升制冷器件的制冷效率，對于諸多科技自立自強等關鍵領域的精確溫控具有重要意義。
器件的制冷效率主要由材料的無量綱熱電性能優值（ZT值）決定。由ZT值的定義ZT = (S2σ/κ) T 可知，在給定溫度T下，高性能材料應具有大的溫差電動勢S（產生大的電壓），高的電導率σ（減小焦耳熱損耗）和低的熱導率κ（產生大的溫差）。然而各個物理參數之間的復雜聯系形成了緊密的聲子-電子耦合關系，使得熱電材料的性能優化極其具有挑戰性，調控這些強烈耦合的復雜熱電參數是提高材料ZT值和制冷效率的關鍵。
目前，碲化鉍（Bi2Te3）基材料仍為唯一的可應用的熱電制冷材料，然而Te元素的地殼稀缺程度等同于白金（且光伏材料CdTe占據一半市場份額），再且 Bi2Te3及熱電制冷器件存在可加工性能差、制冷性能不足和運行功耗過高等問題，探索和開發新型熱電制冷材料及器件至關重要。
展開 高效、節能、安全！解密光伏清潔機器人充電新趨勢
技術復雜，系統集成和控制難度大，需高水平技術和維護能力。
魯渝能源無線充電創新：高效與便捷的完美結合
作為無線充電技術研發的前沿企業，我們的解決方案在提升充電效率和降低成本方面不斷創新。通過磁共振技術，我們的無線充電系統能在較大距離內高效傳輸電能，解決了傳統無線充電的距離和效率問題。此外，我們的智能管理系統實時監控充電狀態，自動優化充電過程，確保機器人始終處于最佳工作狀態。
青島魯渝能源是具有全功率無線充電技術的廠家，也是國內最早做無線充電產品的公司，針對光伏清掃機器人對無線充既是剛需，又要求成本苛刻的特點，推出了光伏清掃機器人專用無線充，性價比非常高，目前已經被很多廠家采用。
我們堅信，無線充電將成為未來光伏清潔機器人充電的主流選擇。通過持續的技術創新和優化，我們致力于為光伏電站提供更高效、安全、便捷的充電解決方案，推動光伏產業的綠色發展。
未來展望：技術進步與應用需求的雙重驅動
光伏清潔機器人的充電方式，直接影響其工作效率和運營成本。每種充電方式各有優缺點，需根據具體應用場景和需求進行選擇。有線充電適合小面積固定布局電站，無線充電適用于大面積復雜布局電站，太陽能充電符合綠色發展趨勢，混合充電則提供了更高的靈活性和可靠性。隨著技術的不斷進步和應用需求的變化，光伏清潔機器人的充電方式也將不斷優化和升級，以更好地滿足市場需求，助力光伏產業走向更光明的未來。
展開 研究 \\ 超細晶和納米多孔材料的高效熱電制冷性能
A：燒結溫度對樣品組織結構的影響示意圖，B：超細晶和多孔結構對MgAgSb晶格熱導率的降低效果，C：超細晶和多孔結構MgAgSb與其他方式優化MgAgSb材料的熱電優值對比，D：制備的熱電制冷器件與目前最先進制冷器件的最大溫差對比，E：制備的熱電制冷器件與目前最先進制冷器件的最大COP對比。
圖2. 在473 K條件下燒結的樣品微觀結構表征圖。
圖3. 熱性能分析。
圖4. 電輸運性能和優良熱點效率。
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展開 空調制冷系統的控制邏輯和常用控制系統
控制系統對于很多設備來講就相當于一個大腦，指揮著設備系統各個部件的協作運行。因此，今天我們就來講一講空調控制系統的邏輯和幾大類常用控制系統。
空調控制系統的邏輯
制冷空調系統的控制簡單來說，就是通過人機界面將我們希望機組每一個部件如何動作，通過軟件語言編寫， 再通過硬件來實現出來。
1、控制系統和信號的分類
自動控制系統按照原理，一般可以分為開環控制系統和閉環控制系統。
制冷空調系統一般采用閉環控制，也叫反饋控制系統，利用輸出量同目標值的偏差對系統進行控制，可以獲得比較好的修正和穩定的控制。定時檢測輸出量的實際值，將輸出量的實際值與目標值進行比較得出偏差， 用偏差值產生控制調節作用去消除偏差， 使得輸出量維持目標值。
控制系統的基本要求有三個方面， 穩定性，快速性， 準確性；當前的制冷空調系統中使用的控制板以單片機和PLC為主，標準化的小型批量設備一般采用單片機居多，工程項目類設備和非標準化產品以PLC居多。
制冷空調控制系統的信號包括輸入側和輸出側，簡單的可以分為數字信號和模擬信號。比如一般我們常說的各種保護開關接入控制板，給出的輸入信號就是數字信號，定速壓縮機和定速風扇電機的控制線路接入控制板，輸出信號就是數字信號，溫度傳感器和壓力傳感器等轉成為電壓電流電阻信息接入控制板，這個輸入信號就是模擬信號，對外部輸出的標準信號，比如0～10V， 4～20mA等信號用來驅動電子膨脹閥的信號就屬于模擬信號，制冷空調系統的控制板就是定時獲得輸入信號，通過邏輯計算，決定輸出量大小，然后通過輸出來改變系統每一個零部件的狀態。
2、制冷空調系統的常用控制方法
1） 開關型控制
開關控制的方法廣泛應用在大量的家用制冷空調設備和中小型的簡單制冷設備中。
展開 通風空調系統節能
建筑能耗主要包括建筑物在采暖、通風、空調、照明、電器和熱水供應等需求方面的能耗，而暖通空調系統的能耗又是建筑能耗的主要構成部分，占30%～50%。
有效地降低制冷空調的能耗，對建筑雙碳目標具有重大意義。
空調系統是一個復雜的系統；由制冷系統、冷凍水循環系統、冷卻水循環系統、空調送回風系統、電氣控制系統等組成。
如何讓空調系統完全在于最佳節能運行狀態，是空調系統調適一個重要問題。
一、制冷空調系統節能技術
除圍護結構進行節能改造以外，制冷空調工程節能改造可以從以下幾個方面進行：
1、改變室內空氣參數
從溫度、濕度、CO2濃度等參數方面進行節能方面設定。
2、從空調送風形式上進行節能設計
包括增大送風溫度差，減少送風量；根據空氣參數的不同需求分別設置系統；變風量代替定風量；在新風量保證的情況下最大限度地利用回風； 采用熱回收技術；加強保溫防潮處理，減少冷熱損失；保證系統平衡的基礎上減小風管中的風速等。
3、空調水系統優化設計
選用變頻水泵，采用變流量水系統；在滿足空氣參數的前提下盡可能地采用較高的冷水初溫；加大冷水系統供、回水系統的溫差；減少管道系統阻力；加強管道保溫，減少熱橋現象等。
4、冷卻塔節能
增加冷卻塔換熱面積；提高冷卻塔換熱效率；合理設置冷卻塔容量及臺數；根據系統需求，設置變頻控制風機；冷卻塔近濕球溫度控制技術等。
5、優化節能運行策略
合理地設置暖通空調運行參數；定期運行維護；運行時間設定；動態監測和調整運行參數；智能控制空調系統運行。
二、智能控制中央空調系統運行
在節能技術實施的基礎上，優化系統控制，由自動控制改為智能控制，使制冷空調系統實現最佳節能運行方式。
展開 水冷系統的節能智控方案
水冷系統的外冷可以采用多種組合冷卻方案，從而達到節能的效果，另外智能控制是關鍵一環。
如何對提升閥系統進行節能優化？
流量自適應與零泄漏設計
在高壓工況下，內泄漏是隱形的能源殺手，諾冠提升閥采用了精密的零泄漏閥芯結構設計與自適應補償算法，系統能自動識別并補償因磨損或溫度變化引起的微小泄漏，避免動力源為了維持壓力而頻繁啟動，此外流量自適應功能可根據管路阻力自動優化開口度，減少不必要的節流壓降，提升系統整體效率。
系統集成與預測性維護
依托IO-Link等工業通訊協議，諾冠比例閥不再是孤島設備，而是智能節點，它能實時上傳能耗數據、工作循環次數及健康狀態，通過分析這些數據，用戶可優化工藝節拍，并在能效下降前進行預測性維護，防止因部件老化導致的隱性能耗激增。
方案落地：典型應用場景與成效
諾冠的節能優化方案并非紙上談兵，而是已經在多個行業取得了顯著成效：
應用場景 優化方案 節能成效
注塑成型 精確控制合模與注射壓力，避免超壓運行 節能可達15%-25%
氫燃料電池測試 高壓氫氣控制中的精準壓力調節，降低壓縮機負載 顯著降低設備運行成本
工程機械液壓 配合負載敏感控制，實現“所見即所得”的動力輸出 大幅降低燃油或電力消耗
選擇諾冠，選擇綠色未來
對提升閥系統進行節能優化，不僅是降低運營成本的財務手段，更是企業踐行可持續發展戰略的具體體現，諾冠（IMI Norgren）以技術創新為驅動，持續推出高效、智能、可靠的節能型流體控制產品。
從智能按需供壓到低功耗驅動，再到全生命周期的預測性維護，諾冠主要幫助客戶在激烈的市場競爭中實現綠色轉型，讓每一帕斯卡的壓力，都精準地用在刀刃上——這就是諾冠為您帶來的節能之道。
展開 高性能多模彈熱制冷系統
因此，多功能性是這種零GWP技術成功商業化的關鍵；此外，希望能夠實現銅基彈熱材料，其需要的應力比NiTi小得多，從而能夠以更小的致動器實現更高效的系統運行。
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汽車48V系統技術、節能、成本及競爭力分析
2.3 48V微混系統節能效果及成本
盡管48V微混系統節能效果有限，但其優勢在于低廉的改造成本，這使得其相較于HEV和PHEV能夠有更高的普及度，在進行48V微混系統的市場競爭力研究前，有必要了解其改造成本，結合各企業的公開數據及美國EPA所作研究，可估算出48V微混系統的主要新增項目及成本如表2所示。
表2 48V系統改造項目及成本
而在估算使用成本之后，還需要對48V微混系統的節能效果進行評估，在NEDC工況下，將48V微混車輛與傳統車進行對比測試，檢測車輛廢氣中的CO排放量和實際油耗來判定節能效果，計算可知，48V微混系統可節油約13.57%，但對排放收益不明顯，將其和現有成熟的混動架構對比，可得下表3：
表3 各構型節能效果及成本對比
由此可見，48V微混系統有較為明顯的成本優勢。遠期來看，隨著電氣化產業的不斷成熟，48V微混系統的成本降進一步下降，預計在2020年將下降至5000元以內，成本已經接近常規機械節能技術，相較于HEV及PHEV車型，48V微混系統車輛在售價上更接近傳統燃油車，在減少油耗，降低使用成本的同時，減少消費者付出額外的購車成本，作為全面新能源化前的過渡方案，具有一定的市場競爭力。
展開 制冷系統蒸發器結霜怎么辦？
6、四通閥換向逆向除霜
四通閥換向，制冷系統原來的高低壓部分切換，四通閥動作后，系統由正常制熱循環方式切換到除霜循環，系統中各點的制冷劑狀態是一個動態變化過程。與制冷系統在平衡狀態下啟動的動態變化過程不同。而對于除霜循環，當四通閥動作后，風側換熱器的原低壓與四通閥到壓縮機排氣口的高壓管路接通，室內換熱器的高壓系統與四通閥到壓縮機進氣口的低壓管路接通，所以在除霜循環開始后系統高壓側與低壓側有一個自身的壓力平衡。
【注】制冷裝置正常啟動時，系統從壓縮機排氣口到節流閥進口（包括冷凝器和高壓貯液器）的高壓側壓力是均衡的，從節流閥出口到壓縮機吸氣口（包括蒸發器和氣液分離器）的低壓側壓力也是均衡的。當熱泵系統啟動后，在壓縮機的驅動下，系統高壓側和低壓側的壓力分別向不同的方向一致變化。
四通閥換向逆向除霜缺點
1）四通閥換向，制冷系統原來的高低壓部分切換，這使制冷系統出現“奔油”現象，降低系統的可靠性和使用壽命；
2）除霜時制冷劑要從供熱系統中吸取熱量用于除霜,這就造成供熱水的溫度急劇波動,因而影響了空調系統的舒適性；
3）從除霜開始到除霜結束,四通閥要動作兩次,系統的高低壓同時也切換兩次再重新建立平衡,這就使系統除霜過程總的時間加長。
四、新型除霜方法
1、顯熱除霜
顯熱除霜是指利用制冷系統壓縮機排氣管至電子膨脹閥前的旁通回路,將壓縮機的高溫高壓排氣直接引到電子膨脹閥前,再經過電子膨脹閥的等焓節流將壓縮機排氣引入空氣換熱器中,通過壓縮機排氣熱量將空氣換熱器翅片外側的霜層除掉,同時保證制冷劑在空氣換熱器中只進行顯熱交換而不進行冷凝。
展開 