提升室内空气质量的5种方法

多孔固体，被称为吸附剂，可以通过物理方式可逆地吸附大量的蒸气，这些蒸气被称为吸附质。虽然早在19世纪人们就发现了这种被称为固体吸附的现象（McBain，1932），但其在制冷领域的应用却相对较晚。在固体吸附剂中，吸附质蒸气的浓度是“工质对”（即吸附剂和吸附质的混合物）温度和吸附质蒸气压力的函数。在定压条件下，吸附质浓度随温度变化，通过改变混合物的温度，可以实现对吸附质的吸附和脱附。这就构成了固体吸附现象在太阳能驱动的间歇蒸汽吸附制冷循环中应用的基础，如图10.3和图10.4所示。

图10.3 吸附式制冷机示意图

图10.4 间歇蒸汽吸附式制冷循环，发生过程为从氨中除去水蒸气

Worsoe-Schmidt（1985a，b）开发了一种以氯化钙为吸附剂、氨为制冷剂的固体吸附装置。当制冷剂被固体吸附剂吸收时，会发生可逆的化学反应，导致混合物的物理性质发生改变。当氨被氯化钙吸收时，氯化钙的质量会增加400%（Bechtoft-Neilsen和Worsoe-Schmidt，1977）。为了防止出现这种现象，将少量的另一种盐类物质加到氯化钙中，将氨混合成糊状，随后以可控的方式加热，以产生一种新的颗粒状吸收剂。在选定的温度下（氨和氯化钙的混合物CaCl₂·8NH₃）发生氨的脱附，如图10.5所示。当设计冷凝温度为40℃时，2个NH₃分子的脱附温度是88℃。剩下6个分子中有4个分子在温度达到106℃时才开始脱附，其他2个NH₃分子中的1个需要将混合物加热到250℃才能脱附。这意味着如果某一天最高温度达不到106℃，脱附出的氨可能只有总量的1/3。工质对的吸附和脱附所需的热量高，几乎是氨蒸发潜热的2倍，导致装置需要大面积的集热器/吸热体，这将增加初始投资成本和机组尺寸。

图10.5 氨和氯化钙的等比容线(www.xing528.com)

①1bar=0.1MPa。

当使用独立的机组在夜间制冰以实现冷藏疫苗（Worsoe-Schmidt，1985a，b）时，储藏柜的冷却方式会变得间接和不便，同时还会增加额外成本。

由于氨系统工作压力较高，其部件的制造需要使用重型金属材料。而且氨具有高腐蚀性，因此只能使用钢。

比较不同的固体吸附工质对（即沸石-水、沸石-甲醇和活化的碳-甲醇），发现活化的碳-甲醇工质对的性能最好，如图10.5所示。有研究表明，使用氯化钙-氨工质对的系统的性能系数（COP）为0.14（Delgardo等，1983），高于Worsoe-Schmidt机组的性能系数（0.11）。硅胶-水工质对也常被使用（Hildbrand等，2004；Luo等，2010）。

用于太阳能制冷机的吸附剂-制冷剂工质对应具有以下特性：①制冷剂具有较大的蒸发潜热；②工质对具有较高的热力学效率；③在设定的温度和压力下具有较小的脱附热；④热容量低（见图10.6）。

图10.6 不同吸附工质对的性能系数随发生温度的变化