用于高环境温度的住宅吸收式制冷机

本文提出了一种独立、紧凑、热驱动的氨水吸收式制冷机设计。该制冷机设计用在高于40℃的环境温度下提供10.5 kW的冷却能力。新设计的热质交换器结构紧凑，并最小化相应的几何形状及物理尺寸。这项研究将高效换热器设计的优化与微型换热器技术相结合，展示了氨水吸收式冷却器的紧凑高效性，同时在较高的排热温度下，该冷却器能够提供较高的性能系数（COP）。热交换器是在原型系统中制造和组装的，系统流程图和原型如图1所示。

图1 系统流程图（左），系统原型示意图（右）

图2（上）显示了在恒定的43℃排热温度下，不同解吸器热源温度下系统COP的变化。二次多项式拟合数据曲线显示系统性能系数COP存在一个明显的最大值，对应于162℃的热源温度，这证明了非绝热蒸馏塔式解吸器设计的最佳温度是存在的。高于此最佳温度，解吸器的热量输入及其相关的能值增加都会导致效率降低。

图2（下）是不同实验条件下蒸发器和冷凝器的冷却负荷，COP和耦合流体温度相关性。对于实验编号1～4，是以7.5℃的温度供应冷却水，然后以13.5℃的温度返回蒸发器。对于实验编号5～8，冷却水的温度为12.5℃，然后在19.5℃的温度下返回蒸发器。灰色条表示系统正在运行的热升过程。可以看出，在几乎所有条件下，性能系数值（COP）都大于0.63。这种单效热泵在各种条件下的冷却能力都超过10 kW。即使在40℃的冷却水温度（实验编号5）下，COP为0.67时，冷却负荷也达到11 kW。

图2 恒定排热温度下解吸器热源温度和系统性能系数的关系（上）；系统不同测试点的相关参数（下）

本文对图1所示系统的性能在不同水源和冷却水温度下进行评估得出以下结论：在设计条件下，系统以紧凑的0.7 m×0.9 m×1.0 m的外壳提供了10.6 kW的冷却负荷，性能系数为0.63。这证明了新型蒸汽发生装置设计和微通道技术从概念验证到住宅应用的可扩展性。该原型系统在各种环境条件下均表现出强大的性能，这包括45℃以上的环境温度条件（先前研究过的系统和蒸汽压缩系统的性能在这种高温环境下会严重下降）。本文提出的系统还可以轻松地通过耦合流体回路的简单切换来允许制热模式运行，从而提供全年服务。

图文来源：International Journal of Refrigeration, vol 120, pp 31-38, 2020，https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2020.08.022

原标题：A residential absorption chiller for high ambient temperatures

原作者：Girish Kini, Sriram Chandrasekaran, Michael Tambasco & Srinivas Garimella