海爾磁製冷技術是什麼

㈠ 磁製冷的概念定義

磁製冷就是利用磁熱效應，又稱磁卡效應 (MagnetoCaloric Effect) 的製冷.磁熱效應是指融製冷工質在等溫磁化時向外界放出熱量，而絕熱去磁時溫度降低，從外界吸收熱量的現象.磁製冷技術中的製冷工質是固態的磁性材料.我們知道，物質由原子構成，原子由電子和原子核構成，電子有自旋磁矩還有軌道磁矩，這使得有些物質的原子或離子帶有磁矩. JI頂磁性材料的離子或原子磁矩在無外磁場時是雜亂無章的，加外磁場後，原子的磁矩沿外磁場取向排列，使磁矩有序化，從而減少材料的磁惰，因而會向外放出熱量;而一旦去掉外磁場，材料系統的磁有序減小，磁惱增大，因而會從外界吸收熱量.磁'腦是溫度和磁場的函數，如果把這樣兩個絕熱去磁引起的吸熱過程和絕熱磁化引起的放熱過程用一個循環連接起來，通過外加磁場，有意識地控制磁惰，就可使得磁性材料不斷地從一端吸熱而在另一端放熱，從而達到製冷的目的。
(1)
不同的磁介質產生的附加磁場情況不同，附加磁場與原磁場方向相同的磁介質為順磁體（如鐵、錳）；附加磁場與原磁場方向相反的磁介質為抗磁體（如鉍、氫等）。磁感應強度單位是特斯拉（Tesla），用符號T表示，量綱為N/Am。
依熱力學方法討論磁製冷。設物體的磁矩為 物體在磁場H中磁矩增加 時，磁場對物體作功為 。該過程中物體吸熱 ，內能增加 。則由熱力學第一定律有
(2)
式中 ----- 真空磁導率，；
―― ----- 磁場強度，A/m；
―― ----- 磁矩，。
將式(2)與熟知的氣體熱力學第一定律表達式 相類比。磁系統中的相當於氣體系統中的壓力 ； 則相當於體積 。並類似地引出磁熵 的概念。用 圖可以描述磁性物體的磁熱狀態，反映出物體溫度T、磁熵與磁場B（常用磁感應強度代替磁場度H）三者之者的關系。
低溫磁製冷
在16K以下的極低溫區，由於固體的晶格振動和傳導電子的熱運動可以忽略，故磁離子系統的磁熵變近似等於整個固體的總熵變這種情況下，磁製冷採用卡諾循環，磁材料用稀土順磁鹽。
磁製冷卡諾循環如圖1所示。它由四個過程組成：
1－2 為等溫磁化（排放熱量）；
2－3 為絕熱退磁（溫度降低）；
3－4 為等溫退磁（吸收熱量製冷）；
4－1 為絕熱磁化（溫度升高）。

已開發出的磁材料有：釓鎵石榴（Gd3Ga5O12）、鏑鋁石榴石（Dy3Al5O12）、釓鎵鋁石榴石（Gd3（Ga1-xAl2）5O12,x=(0.1~0.4)。其製冷溫度范圍：(4.2~20)K。
正在開發的磁材料有：Ral2和RNi2(R代表Gd,Dy,Ho,Er等重稀土)。其製冷溫度范圍：（15~77）K。
磁製冷裝置 首先需要有超導強磁體，用於產生強度達(4~7)T的磁場。用旋轉法實現循環：將釓鎵石榴石（磁介質）做成小球狀，充填入一個空心圓環中。使圓環繞中心軸旋轉，轉到冰箱外的半環受磁場作用，磁化放熱；轉到冰箱內的半環退磁，吸熱製冷。日本川崎公司研究的這類轉動式磁製冷機需要的最大磁場強度為4.5T；旋轉速度為0.72r/min；製冷溫度達(4.2~11.5)K；製冷量為0.12w。
高溫磁製冷
溫度20K以上，特別是近室溫附近，磁性離子系統熱運動大大加強，順磁鹽中磁有序態難以形成，它在受外磁場作用前後造成的磁系統熵變大大減小，磁熱效應也大大減弱。所以，進入高溫區製冷，低溫磁製冷所採用的材料和循環都不適用。
圖2 高溫磁製冷循環的 圖
圖2示出金屬釓（Gd）在(200~300)K條件下的 圖。如圖若按卡諾循環製冷（圖中 ），則溫降很小。故這時應採用艾里克森循環（Ericsson），如圖中12341所示。它由四個過程組成：1－2為等溫磁化；2－3為等磁場過程（溫度降低）；3－4為等溫退磁（吸熱製冷）；4－1為等磁場過程（溫度上升）。

布朗用7T的磁場和金屬釓，按上述循環成功地從室溫製取到－30℃的低溫。布朗的實驗裝置如圖3所示。將金屬釓板（磁材料）浸在蓄冷筒的蓄冷液體（水+乙二醇溶液）中。利用磁場變化配合蓄冷筒上下運動實現循環。圖3中示出了一個周期的變化過程。經過多次反復，筒體上部達到323K；下部達到243K。
目前，力圖使高溫磁製冷實用公的研究包括以下主要方面：①尋找合適的磁材料（工質）。它應具有的特點是：離子磁矩大、居里點接近室溫、以較小磁場（例如1T）作用與除去作用時能夠引起足夠大的磁熵變（即磁熱效應顯著）。現已研製出一系列稀土化合物作磁製冷材料，如R-Al,R-Ni,R-Si等系列的物質（其中R代表稀元素），還有復合型磁製冷物質（由居里點不同的幾種材料組成）。②外磁場。需採用高磁通密度的永磁體。③研究最合適的磁循環並解決實現循環所涉及到的熱交換問題。

㈡ 電冰箱的製冷原理

冰箱的種類及對應冰箱製冷原理：

1、壓縮式電冰箱:該種電冰箱由電動機提供機械能，通過壓縮機對製冷系統作功。製冷系統利用低沸點的製冷劑，蒸發汽化時吸收熱量的原理製成的。其優點是壽命長，使用方便，世界上91~95%的電冰箱屬於這一類。常用的電冰箱利用了一種叫做R600冰箱a的製冷劑作為熱的"搬運工"，把冰箱里的"熱""搬運"到冰箱的外面。

2、吸收式電冰箱:該種電冰箱可以利用熱源(如煤氣、煤油、電等)作為動力。利用氨-水-氫混合溶液在連續吸收-擴散過程中達到製冷的目的。其缺點是效率低，降溫慢，現已逐漸被淘汰。

3、半導體電冰箱:它是利用對PN型半導體，通以直流電，在結點上產生珀爾帖效應的原理來實現製冷的電冰箱。

4、化學冰箱:它是利用某些化學物質溶解於水時強烈吸熱而獲得製冷效果的冰箱。

5、電磁振動式冰箱:它是用電磁振動機作本動力來驅動壓縮機的冰箱。其原理、結構與壓縮式電冰箱基本相同。

6、太陽能電冰箱:它是利用太陽能作為製冷能源的電冰箱。

7、絕熱去磁製冷電冰箱。

8、輻射製冷電冰箱。

9、固體製冷電冰箱。

冰箱製冷原理詳解 ：

1、壓縮機壓縮製冷劑氣體。這將升高製冷劑的壓力和溫度（橙色），而冰箱外部的熱交換線圈幫助製冷劑散發加壓產生的熱量。

2、當製冷劑冷卻時，製冷劑液化成液體形式（紫色），並流經安全閥。

3、當製冷劑流經安全閥時，液態製冷劑從高壓區流向低壓區，因此它會膨脹並蒸發（淺藍色）

4、在蒸發過程中，它會吸收熱量，發揮製冷效果。

5、冰箱內的線圈幫助製冷劑吸收熱量，使冰箱內部保持低溫。然後，重復該循環。

㈢ 常見的製冷方式

一、蒸氣壓縮式製冷循環
利用工質相變產生的潛熱，通過壓縮、冷凝、節流、蒸發4個過程的封閉循環實現製冷，是現在應用最廣泛的一種製冷循環。
壓縮機：將蒸發器中的製冷劑蒸汽吸收，並將其壓縮至冷凝壓力，然後排至冷凝器；
冷凝器：將來自壓縮機的高壓製冷劑蒸汽冷凝成液體，在冷凝過程中，將製冷劑蒸氣放出的熱量被冷卻水或空氣帶走；
節流閥：製冷劑液體通過節流閥時，壓力由冷凝壓力降低至蒸發壓力，部分液體閃發為蒸氣；
蒸發器：節流後的製冷劑液體在蒸發器內蒸發成氣體，同時吸收被冷卻物體的熱量，被冷卻物體可以是液體載冷劑或空氣。
1、螺桿壓縮式製冷機
優點：體積小、重量輕；經構簡單，易損件少，可靠性高；機器力矩變化小、振動少、運行平穩；能承受一定的液擊；能量可以無級調節；壓縮效率高，轉子噴油後排氣溫度低，氣密性好；
缺點：轉子部件表面呈曲面形狀，加工精度要求高；需龐大的油分離器來分離噴入機內的油，輔助設備復雜。
2、離心壓縮式製冷機
優點：性能系數高、製冷量大；單位功率的機組重量輕、體積小；易於實現多級壓縮和節流；自動化程度高；可通過進口導葉或變頻，自動對製冷量進行無級調節，調節范圍寬；製冷機中混入製冷劑的潤滑油量少，對換熱器傳熱效果影響小。
缺點：轉速高，，必須適用於大流量場合，不適用於製冷量小的場合；離心壓縮式製冷機固有的低負荷時的喘振現象得不到有效解決。
3、活塞壓縮式製冷機
優點：出現最早的一種機型；熱效率高、高速；多缸、能量可調；適用多種製冷劑、製造容易，價格較低、易於操作管理
缺點：結構較復雜，易損件多，檢修周期短；往復運動的慣性大，輸氣不連續，排氣壓力有脈動，設備振動較大。適用冷量小
4、渦旋壓縮式製冷機
與往復式活塞式相比，具有效率高、噪音低、零部件少、重量輕、體積小、節約能耗、振動小的特點。
5、冰蓄冷
優點：該系統能實現移峰填谷，結合不同時段的電價差，能節約不少運行費用；尤其對空調負荷出現在白天，且晚上不需要供冷，且電價差大的工程，其優勢更明顯。
缺點：加大初投資；佔用機房面積大；控制復雜。
常用的蓄冰方法：冷媒盤管蓄冰、完全凍結式蓄冰、容器式蓄冰
6、水蓄冷
優點：可使用常規冷水機組、也可用吸收式製冷機在經濟狀態下運行；適用於常規系統的改造的擴容；技術要求低、維護方便，可利用消防水池、原有蓄水設施來進行蓄水
缺點：蓄冷量小於600*104Kcal/H或蓄冷容積小於760m3時，水蓄冷經濟性得不到體現；佔用空間大，控制復雜
常用水蓄冷方法：自然分層蓄冷、多罐式蓄冷、迷宮式蓄冷、隔膜式蓄冷
7、熱泵：
熱泵是近年來發展和應用速度較快的一種設備。熱泵是夏季供冷、冬季供熱的設備。由於具有節能和環保方面的優勢，很快成為中央空調的重要冷、熱源設備。
熱泵的種類很多，諸如：空氣源熱泵、水源熱泵、地源熱泵、水環熱泵、燃氣熱泵等
7.1、空氣源熱泵（風冷熱泵）
空氣源熱泵（也稱風冷熱泵）通俗地說是一種無需水源，只與空氣換熱的電驅動供冷暖設備。它的作用是在低溫分抽取熱量，向溫度高的部分放出熱量的一種機械設備，它是一種熱量（或冷量）交換設備，所耗費的電量並非用來發熱，而是用來克服機械阻力，因此它的能效比（COP系數）較高，COP可達1：4.5以上．是一種高效節能產品．
夏季時以大氣為放熱側，冬季時以大氣為吸熱側。
在中國的主要適用城市：上海、南京、武漢、重慶、長沙、合肥、南昌等地，隨著機組本身性能的提高，己應用於北京、天津等北方地區。北方地區以最佳能量平衡點來選擇熱泵機組，主要用於賓館、辦公樓等，而商場、劇院等則不適用。
7.2、水源熱泵
水源熱泵是以水為熱源的可進行製冷/採暖循環的一種熱泵型整體式水-空氣空調裝置，它在制熱時以水為熱源，而在製冷時以水為排熱源。
水源熱泵可分為三大類：地下水的熱泵系統、地表水的熱泵系統、閉式環路地表水熱泵系統；
優點：水的質量熱容大，傳熱性能好，傳遞一定熱量所需的水量較少，換熱器尺寸較小；不存在蒸發器表面上結霜的問題；
缺點：受區域限制，需在易於獲得溫度較為穩定、水量大的地區；水系統復雜；還需要消耗水泵的功率；如果水硬度較大，造成換熱器表面結垢，使設備的傳熱性能下降；如含有氯離子，還會造成設備的腐蝕；在採用水源熱泵前，需全面對地質、水文、水質等進行全面評估後進行。
7.3、地源熱泵
地源熱泵又稱大地耦合熱泵、土壤源熱泵、地下換熱器、地溫熱泵等，是一種新的空調冷熱源方式，地源熱泵從淺層土壤中通過豎向垂直埋管、水平埋管或蛇形埋管取熱熱向其排熱。
優點：不用打井開采地下水，而是從土壤中直接換熱；不受地質條件、井水量多少、地面沉降和地下水污染等影響
缺點：換熱土壤要求面積大；施工難度大；隱蔽工程維護困難，維護費用高；如冬夏季冷暖不平衡，易形成「熱島」問題
7.4、水環熱泵
水環熱泵系統用一個循環水路作為加熱源和排熱源。當環路中水的溫度超過一定值時，環路中的水將通過冷卻塔將熱量放給大氣。
當環路中水的溫度低於一定值時，通常使用加熱裝置對循環水進行加熱。在裝有多台水環熱泵的空調機的建築中，有的以製冷工況運行，有的以制熱工況運行，而控制系統的作用是保持環路中的循環水溫在一定范圍以內。
7.5、燃氣熱泵
以上各類熱泵均是電動式熱泵，而燃氣熱泵的驅動能源為燃氣。工作原理為燃氣發動機驅動壓縮
機工作，與以上各類熱泵相比，運行更經濟、冬季採暖效果好的特點。
二、吸收式製冷循環
由吸收劑和工質組成製冷溶液，利用熱能驅動，通過發生、冷凝、蒸發、吸收四個過程的封閉循環，目前最普遍的是水-溴化鋰吸收式製冷機，大量應用於空調工程中。
蒸發器：製冷劑-水在其中蒸發，吸收載冷劑的熱量。
吸收器：在吸收器中，濃吸收液吸收蒸發器中產生的蒸汽，使蒸發器持續的蒸發。
發生器：加熱吸收蒸汽後的稀吸收液，使吸收液濃度增加。
冷凝器：發生器中蒸發出的蒸汽在冷凝器中被冷凝成液態，這部分蒸汽補充到蒸發器中。
1、直燃型溴化鋰吸收式冷溫水機組
優點：能源為燃料，可以利用燃油、天燃氣、城市煤氣等多種燃料；冷暖兩用，可實現夏季製冷與冬季採暖；在一次能源基出上，排出有害氣體較離心機、螺桿機等製冷設備更少，環保；節約電耗、環保；運行安靜、使用安全；製冷調節范圍廣，對外界環境變化的適應性強
缺點：氣密性要求高；相對電動製冷機來講體積大、佔地面積大；
2、蒸汽型（熱水型）溴化鋰吸收式冷水機組
優點：利用余熱蒸、廢熱來製冷，實現能源的綜合利用；實現能源的冬夏季平衡，實現夏季富裕蒸汽的使用，提高能源利用率；節約電耗、環保；運行安靜、使用安全；製冷調節范圍廣，對外界環境變化的適應性強
缺點：氣密性要求高；相對電動製冷機來講體積大、佔地面積大；
3、煙氣型溴冷機、氨水吸收式製冷機和吸收式熱泵
三、商用空調系統
商用空調是新興的一種空調方式，一般多用於商業建築、辦公樓宇和公寓建築。一般不設製冷機房，而是將製冷主機與冷凝器等安裝於一箱體內並設置於室外（即室外機），而將蒸發器直接設置在室內（即室內機）。
商用空調分類方法很多，可按使用功能，也可按控制方式
主要生產廠商：大金（VRV）、麥克維爾（MCC）、日立海信（RAS-FS）、美的（MDV）、格力（GMV）、小天鵝（SMV-M）、海爾（C-MRV）、LG（變頻Multi）等
VRV系統：VRV空調系統全稱是Varied Refrigerant Volume，簡稱VRV，通過變製冷劑流量來調節輸冷量，是一種冷劑式空調系統，它以製冷劑為輸送介質，室外主機由室外側換熱器、壓縮機和其他製冷附件組成，末端裝置是由直接蒸發式換熱器和風機組成的室內機。一台室外機通過管路能夠向若干個室內機輸送製冷劑液體。通過控制壓縮機的製冷劑循環量和進入室內各換熱器的製冷劑流量，可以適時地滿足室內冷、熱負荷要求VRV系統具有節能、舒適、運轉平穩等諸多優點，而且各房間可獨立調節，能滿足不同房間不同空調負荷的需求。但該系統控制復雜，對管材材質、製造工藝、現場焊接等方面要求非常高，且其初投資比較高