制冷及低溫工程學(xué)科發(fā)展報(bào)告

1、摘自制冷及低溫工程學(xué)科發(fā)展報(bào)告（中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社）中國(guó)制冷學(xué)會(huì)編著制冷學(xué)科的定義、范圍及重要性制冷學(xué)科的中心任務(wù)就是營(yíng)造不同于自然界環(huán)境溫度的微環(huán)境或物質(zhì)狀態(tài)，從較低的溫度狀 態(tài)下提取熱量，并在較高的溫度狀態(tài)下釋放這部分熱量。通過(guò)這種方式營(yíng)造低于自然界環(huán)境 溫度的低溫狀態(tài)，稱為狹義的制冷；通過(guò)這種方式獲得高于自然界環(huán)境溫度的高溫狀態(tài)，稱 為“熱泵制熱”。實(shí)際上這兩種目的的物理過(guò)程相同，同屬于制冷學(xué)科的基本任務(wù)。制冷技術(shù)是伴隨工業(yè)*而誕生、并逐漸發(fā)展起來(lái)的傳統(tǒng)技術(shù)，而同時(shí)又隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展 和人類文明、社會(huì)進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)發(fā)展而不斷發(fā)展、產(chǎn)生新概念、萌發(fā)新技術(shù)、擴(kuò)充新領(lǐng)域。制冷學(xué)科的應(yīng)用在現(xiàn)代科學(xué)

2、技術(shù)的發(fā)展中，制冷學(xué)科提供重要的技術(shù)支撐和研究平臺(tái)。無(wú)論是正負(fù)電子對(duì)撞 的現(xiàn)代物理學(xué)研究還是受控?zé)岷司圩兓虻蜏爻瑢?dǎo)等現(xiàn)代技術(shù)前沿，都需要制冷技術(shù)產(chǎn)生極端 低溫環(huán)境或提供精準(zhǔn)的熱環(huán)境狀態(tài)。制冷技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)。 制冷學(xué)科提供各種氣體分離、氣體液化技術(shù)，是諸多重化工業(yè)、能源產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)；所提 供的多種冷凍技術(shù)又是大型水利工程、地下工程的重要施工技術(shù)；而為超大規(guī)模集成電路、 超級(jí)計(jì)算機(jī)、大功率激光器等前沿技術(shù)裝備提供有效的冷卻方式，則成為這些技術(shù)進(jìn)一步發(fā) 展的關(guān)鍵。制冷學(xué)科還應(yīng)用于低溫生物醫(yī)學(xué)，提供有效的外科手術(shù)措施，保存和運(yùn)送細(xì)胞、血漿、皮膚、 軟骨和各類器官等生物材料

3、，成為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)不可替代的技術(shù)和方法。而制冷學(xué)科最大的應(yīng)用領(lǐng)域則是食品（包括農(nóng)產(chǎn)品、水產(chǎn)品、禽類產(chǎn)品等）儲(chǔ)藏保鮮和冷藏 鏈。隨著食品供應(yīng)模式從小規(guī)模就地產(chǎn)銷的手工業(yè)方式向大規(guī)模生產(chǎn)加工和異地產(chǎn)銷的現(xiàn)代 工業(yè)模式的轉(zhuǎn)變，食品冷藏冷凍儲(chǔ)運(yùn)和冷藏鏈系統(tǒng)成為現(xiàn)代食品工程中決定食品安全、優(yōu)質(zhì) 與低損耗的重要的環(huán)節(jié)?？照{(diào)制冷與熱泵工程則是另一項(xiàng)制冷學(xué)科的重要和廣泛的應(yīng)用。以滿足人的舒適要求為目標(biāo) 的空調(diào)制冷系統(tǒng)已經(jīng)成為各種現(xiàn)代化民用建筑必須具備的條件。而為各種工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研 究營(yíng)造各種恒溫、低溫、恒濕、干燥環(huán)境的空調(diào)制冷又成為現(xiàn)代科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的 基本要求。制冷技術(shù)不僅用于降低溫度排出熱量，還越來(lái)

4、越廣泛的用于從較低溫度下提取熱 量以滿足對(duì)較高溫度的熱量的需求。用這一方式替代直接燃燒化石燃料制備生活熱水、冬季 為建筑供熱以及滿足其他一些對(duì)常溫?zé)崃康男枨?。此外，航空、航天、航海、潛海以及各類陸地交通工具中的生命保障系統(tǒng)或人工環(huán)境系統(tǒng)的 主要構(gòu)成部分也是制冷空調(diào)。21世紀(jì)初，美國(guó)國(guó)家工程院曾通過(guò)廣泛征集評(píng)比，得出“二十世紀(jì)最偉大的20項(xiàng)工程技術(shù) 成就”，空調(diào)和制冷技術(shù)被列為其中的第10項(xiàng)。從學(xué)科發(fā)展和科學(xué)研究的角度看，可以從新的制冷過(guò)程機(jī)理與裝置，制冷的替代工質(zhì)；制冷 壓縮機(jī)；吸收式、吸附式制冷系統(tǒng)；和制冷的幾個(gè)主要應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和進(jìn)展來(lái)對(duì)制冷 學(xué)科進(jìn)行歸納總結(jié)。這些主要的應(yīng)用包括低溫生

5、物醫(yī)學(xué)，食品冷凍冷藏貯運(yùn)，空調(diào)制冷及熱 泵，氣體分離與液化，吸收式換熱與工業(yè)余熱利用，以及在大型工程建設(shè)中制冷技術(shù)的應(yīng)用。 下面，分別介紹我國(guó)在上述各分支的發(fā)展現(xiàn)狀級(jí)重要進(jìn)展。低溫生物醫(yī)學(xué) 這一領(lǐng)域主要包括通過(guò)低溫技術(shù)對(duì)生物材料（細(xì)胞、組織、器官）進(jìn)行有效的保存和采用低 溫醫(yī)療設(shè)備的臨床手術(shù)治療。其中，前者是實(shí)現(xiàn)細(xì)胞、組織替代治療的重要基礎(chǔ)，后者是新 興的可以解決許多疑難問(wèn)題的外科手段。隨著醫(yī)學(xué)與制冷科學(xué)的深入結(jié)合，近年來(lái)我國(guó)在這 兩方面的科學(xué)研究和醫(yī)學(xué)應(yīng)用都有了可喜的進(jìn)步。在生物材料的體外保存方面，將納米技術(shù)與低溫醫(yī)學(xué)工程相結(jié)合，開(kāi)展了納米低溫保存技術(shù) 對(duì)生物材料降溫和復(fù)溫階段作用的探索。評(píng)

6、估了添加有不同納米顆粒的低溫保護(hù)劑溶液的差 示掃描量熱曲線，分析了其熱學(xué)性質(zhì)的變化規(guī)律，并從納米流體的均相和異相成核理論闡述 了納米顆粒對(duì)凍結(jié)過(guò)程的影響及其在低溫保存中的潛在應(yīng)用價(jià)值。提出了借助磁性納米顆粒 的強(qiáng)化微波復(fù)溫方法，研究結(jié)果表明該方法可大大提高復(fù)溫速率以及保證復(fù)溫過(guò)程中溫度分 布的均勻性，從而能有效防止不均勻復(fù)溫及復(fù)溫速率慢對(duì)生物材料造成的損傷；對(duì)組織、細(xì) 胞在冷凍保存過(guò)程中細(xì)胞蛋白及細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的改變進(jìn)行了深入研究，從分子水平探討低溫 損傷及防護(hù)作用。在技術(shù)方法上，將血液透析原理引入冰凍紅細(xì)胞洗滌過(guò)程，降低紅細(xì)胞解 凍過(guò)程中的滲透性損傷；將小分子糖類引入紅細(xì)胞的非甘油化冷凍保存體

7、系中，簡(jiǎn)化了傳統(tǒng) 的甘油脫洗程序；對(duì)室溫及冰凍凍干紅細(xì)胞、血小板技術(shù)進(jìn)行探索性研究，取得重要進(jìn)展， 可以大幅度提高凍干血小板的回收率并對(duì)其超微結(jié)構(gòu)提供有效保護(hù)；圍繞細(xì)胞、組織及器官 的基礎(chǔ)研究不斷深入的同時(shí)，成熟的技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于臨床，我國(guó)已經(jīng)建成7座臍血干細(xì)胞庫(kù)， 不同的醫(yī)院先后建立了精子庫(kù)、角膜庫(kù)、皮膚庫(kù)、血管及軟骨庫(kù)等，為需要移植的病人提供 了有效的組織替代物，為生命科學(xué)研究進(jìn)展提供保障。為滿足生物工程材料的低溫保存所需要的-40C以下的機(jī)械式制冷低溫冷凍儲(chǔ)存箱技術(shù)，長(zhǎng) 期以來(lái)為少數(shù)國(guó)外企業(yè)壟斷，國(guó)內(nèi)需求基本依賴進(jìn)口。我國(guó)通過(guò)對(duì)新型制冷技術(shù)和應(yīng)用工藝 及低溫冷凍儲(chǔ)存箱技術(shù)的創(chuàng)新和優(yōu)化，克服

8、了國(guó)際上通用的機(jī)械式制冷低溫冷凍儲(chǔ)存箱技術(shù) 的重大缺陷，首次采用同一種機(jī)械式制冷技術(shù)實(shí)現(xiàn)了 “全溫區(qū)系列機(jī)械式制冷低溫冷凍儲(chǔ)存 箱”的全溫區(qū)覆蓋，比國(guó)際上通用技術(shù)產(chǎn)品能耗降低30%以上，生產(chǎn)效率提高30%以上，硬 件成本降低20%以上。全溫區(qū)系列均已實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)并批量出口。具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型 “全溫區(qū)系列機(jī)械式制冷低溫冷凍儲(chǔ)存箱”技術(shù)的成功產(chǎn)業(yè)化，使我國(guó)一躍成為世界上全面 掌握先進(jìn)低溫冷凍儲(chǔ)存箱核心技術(shù)和生產(chǎn)技術(shù)的國(guó)家，同時(shí)也滿足了低溫生物醫(yī)學(xué)工程發(fā)展 的需求。低溫外科手術(shù)技術(shù)與裝置方面我國(guó)近年也有顯著進(jìn)展，這是一大類比較新穎的物理療法，其 實(shí)施通常是以一種微創(chuàng)的方式將冷凍探針（人們習(xí)慣稱

9、之為冷刀）插入到惡性腫瘤部位，并 利用制冷技術(shù)在刀頭實(shí)現(xiàn)可控的降溫和升溫功能，生物組織在冷凍過(guò)程中，會(huì)在探針周圍形 成冰球，于是，通過(guò)探針持續(xù)不斷的冷凍、解凍病灶，可以產(chǎn)生一系列不可逆損傷而達(dá)到消 除病灶的目的。在這些冰球生長(zhǎng)、消融的過(guò)程中，探針周圍可根據(jù)需要產(chǎn)生各種復(fù)雜的冰球 組合。低溫手術(shù)由于具有麻醉鎮(zhèn)痛、止血或減少出血以及能防止腫瘤擴(kuò)散等優(yōu)點(diǎn)，并且其副 作用遠(yuǎn)低于放療和化療，因而在腫瘤治療方面贏得了 “綠色療法”之譽(yù)。我國(guó)的一些醫(yī)院相 繼開(kāi)展冷凍外科治療腫瘤研究，取得了良好的臨床效果。納米低溫冷凍治療也是我國(guó)低溫生 物醫(yī)學(xué)研究的新亮點(diǎn)。我國(guó)將納米技術(shù)與低溫工程學(xué)相結(jié)合，以發(fā)展先進(jìn)腫瘤微創(chuàng)

10、治療方法 的技術(shù)理念，相繼開(kāi)展的機(jī)理分析、試驗(yàn)研究和醫(yī)療儀器的研制等方面取得系列進(jìn)展。由于 這一方法在調(diào)控冰球生長(zhǎng)方向和強(qiáng)度、確保腫瘤適形治療、提高醫(yī)學(xué)成像分辨率乃至實(shí)現(xiàn)納 米化療與冷凍復(fù)合治療等方面均優(yōu)于傳統(tǒng)手段，因此有望成為難治性腫瘤的有效治療手段。 我國(guó)提出獨(dú)創(chuàng)的冷凍刀技術(shù)方案，并研究出相應(yīng)裝置，正等待全面的檢驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)，以正式進(jìn) 入臨床使用。食品冷凍冷藏貯運(yùn)技術(shù) 食品工業(yè)是涉及民生的重要行業(yè)，隨著我國(guó)的食品供應(yīng)逐漸從小規(guī)模生產(chǎn)、當(dāng)?shù)劁N售的手工 業(yè)模式向集約生產(chǎn)、產(chǎn)銷異地的現(xiàn)代化工業(yè)模式的轉(zhuǎn)移，冷凍冷藏貯運(yùn)成為保證食品安全， 提高食品質(zhì)量，減少食品損耗的關(guān)鍵問(wèn)題，也成為食品冷藏鏈和食品加工

11、的主要問(wèn)題。低溫儲(chǔ)藏生物學(xué)基礎(chǔ)通過(guò)研究各類食品在不同儲(chǔ)藏環(huán)境下的組織狀態(tài)變化，物性變化（導(dǎo)熱、比熱、熱擴(kuò)散率呼 吸熱等），得到各類食品（禽肉、水產(chǎn)品、果蔬、花草、食用菌、蛋類、速凍食品、生物制 品、鮮奶等）的生物特性和營(yíng)養(yǎng)成分在不同儲(chǔ)藏期的變化，并確定最佳儲(chǔ)藏保鮮環(huán)境參數(shù)。 此部分乃是食品冷藏鏈保鮮的基礎(chǔ)，盡管這一數(shù)據(jù)庫(kù)沒(méi)有完全建立，但通過(guò)儲(chǔ)藏品的針對(duì)性 研究，已經(jīng)有了一些基本的物性數(shù)據(jù)。近幾年對(duì)冷鮮肉的基礎(chǔ)研究也取得了較好進(jìn)展，并獲 得較好的應(yīng)用效果；“菜籃子”工程經(jīng)過(guò)近20年的發(fā)展，獲得了多種蔬菜儲(chǔ)藏和運(yùn)輸條件的 基礎(chǔ)參數(shù)；我國(guó)特有水果（如荔枝、冬棗、大桃等）的儲(chǔ)藏條件也取得了一定的技術(shù)數(shù)

12、據(jù)， 使貯藏期逐步延長(zhǎng)；食用菌的儲(chǔ)藏條件研究也得到重視，如云南松茸通過(guò)冰溫技術(shù)的應(yīng)用研 究，其鮮果保質(zhì)儲(chǔ)藏期由原來(lái)的7天延長(zhǎng)到20天；水產(chǎn)品無(wú)水或微水活體儲(chǔ)藏也取得了一 定的進(jìn)展，實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果做到鯽魚(yú)微水儲(chǔ)藏30小時(shí)，無(wú)水儲(chǔ)藏16小時(shí)。食品加工過(guò)程中的預(yù)冷、速凍和解凍過(guò)程中的工藝研究與相關(guān)裝置的研發(fā)以產(chǎn)地預(yù)冷為目標(biāo)的果蔬預(yù)冷技術(shù)在我國(guó)已有10多年的發(fā)展，但在果蔬流通中普及率非常 低，導(dǎo)致貨架期縮短，流通損耗加大。我國(guó)已經(jīng)確定壓差預(yù)冷技術(shù)與裝置、真空預(yù)冷技術(shù)與 裝置為蔬菜水果預(yù)冷技術(shù)的首選技術(shù)，并相繼開(kāi)發(fā)出高濕差壓預(yù)冷裝置和一體化差壓預(yù)冷裝 置產(chǎn)品并得到應(yīng)用。肉類食品的速凍和解凍技術(shù)與裝置在我國(guó)

13、有20多年的歷史，近年來(lái)在 速凍設(shè)備流場(chǎng)分布、進(jìn)出料口耗冷特性方面有了進(jìn)一步研究和進(jìn)展；速凍設(shè)備制造已基本形 成了產(chǎn)業(yè)鏈，關(guān)鍵部件均有生產(chǎn)廠家，整機(jī)設(shè)備已出口俄美等國(guó)家。針對(duì)凍結(jié)畜肉產(chǎn)品的解 凍裝置近2年已開(kāi)始得到一定范圍的應(yīng)用，我國(guó)的自主產(chǎn)品基本可滿足國(guó)內(nèi)的應(yīng)用。塊冰（含 碎冰），冰漿在食品保鮮方面有了較廣泛的應(yīng)用基礎(chǔ)，促進(jìn)了設(shè)備制造技術(shù)的發(fā)展。冷庫(kù)的節(jié)能運(yùn)行與安全可靠冷庫(kù)節(jié)能運(yùn)行是我國(guó)制冷行業(yè)亟待解決的問(wèn)題，缺乏理論研究和應(yīng)用數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)及相關(guān)的實(shí) 驗(yàn)平臺(tái)。結(jié)合應(yīng)用現(xiàn)狀，已從節(jié)能操作開(kāi)始，立項(xiàng)制定冷庫(kù)節(jié)能運(yùn)行指南行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并 正在制定冷庫(kù)性能檢測(cè)方法的系列國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。冷庫(kù)建造、設(shè)備應(yīng)用、安全運(yùn)

14、行管理也存在一 些薄弱環(huán)節(jié)，已經(jīng)提交完成冷庫(kù)安全規(guī)程強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)批稿，有待批準(zhǔn)發(fā)布實(shí)施。 我國(guó)在役和新建造規(guī)模冷庫(kù)中氨制冷系統(tǒng)占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，由于氨的特殊性，2010年新頒布 的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)冷庫(kù)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)氨制冷系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)和系統(tǒng)氨充灌量設(shè)計(jì)等方面提出了更高 的要求，以保證系統(tǒng)的安全性。新設(shè)計(jì)規(guī)范同時(shí)對(duì)冷庫(kù)保溫層的最低要求進(jìn)行了更新，使庫(kù) 體耗冷量比原標(biāo)準(zhǔn)減少10%以上，使系統(tǒng)能耗相對(duì)減少。近兩年在冷庫(kù)設(shè)計(jì)建造實(shí)例中，采 用了冷風(fēng)機(jī)空氣融霜，不僅使制冷系統(tǒng)能耗降低，而且簡(jiǎn)化了制冷系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的可靠 性，并減少了氨的充灌量，提高了安全性。冷藏運(yùn)輸技術(shù)我國(guó)冷藏運(yùn)輸設(shè)施嚴(yán)重不足，是制約冷藏鏈發(fā)展的

15、瓶頸。近年來(lái)隨著民生建設(shè)的發(fā)展，冷藏 運(yùn)輸成為發(fā)展的重點(diǎn)之一。2009年8月，我國(guó)首部冷藏運(yùn)輸國(guó)家規(guī)范易腐蝕品控溫運(yùn)輸 技術(shù)要求正式頒布實(shí)施。在監(jiān)控方面，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線數(shù)據(jù)運(yùn)輸技術(shù)等技術(shù)也得到 初步運(yùn)用；在裝備優(yōu)化方面，冷藏運(yùn)輸裝備的部件、性能、模擬等研究都有一定的進(jìn)展；為 降低運(yùn)行能耗，在VIP隔熱材料、內(nèi)部溫濕度分布、氣流組織、貨物堆碼方式、包裝形式等 問(wèn)題上也展開(kāi)研究，并有一定成果。通過(guò)合資和引進(jìn)技術(shù)，我國(guó)冷藏車技術(shù)有了一定發(fā)展， 但在質(zhì)量上和數(shù)量上都很不足。根據(jù)我國(guó)飛速發(fā)展的鐵路系統(tǒng)，我國(guó)提出今后重點(diǎn)發(fā)展冷藏 集裝箱技術(shù)，使其成為長(zhǎng)途食品冷藏鏈的主要方式。這一方向的確定和逐步實(shí)施

16、將帶動(dòng)相關(guān) 設(shè)備和技術(shù)的發(fā)展，也會(huì)使我國(guó)食品冷藏鏈出現(xiàn)*性的發(fā)展冷藏銷售終端冷藏銷售終端主要是食品冷藏陳列柜。我國(guó)相應(yīng)的制造廠商以中日或中美合資和獨(dú)資公司為 主，其生產(chǎn)制造水平基本上達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，但多數(shù)為引進(jìn)和模仿國(guó)外技術(shù)。部分企業(yè)的 研發(fā)也開(kāi)始安排在我國(guó)，我國(guó)目前是冷藏銷售終端的世界第一制造大國(guó)和出口大國(guó)，也是最 大的消費(fèi)市場(chǎng)。與之相應(yīng)的配套部件也基本上由國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠商供應(yīng)。降低運(yùn)行能耗、提高食 品儲(chǔ)藏質(zhì)量，是目前冷藏銷售終端發(fā)展的主要方向，我國(guó)近年主要開(kāi)展風(fēng)幕柜風(fēng)幕性能的研 究、供冷系統(tǒng)方式的研究，獲得了一定的研究成果。為規(guī)范市場(chǎng)和提高我國(guó)冷藏陳列柜的技 術(shù)水平，冷藏陳列柜的系列國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

17、于2007年頒布實(shí)施，相關(guān)的能效標(biāo)準(zhǔn)也在制定中?？照{(diào)制冷系統(tǒng)及熱泵技術(shù)我國(guó)城鎮(zhèn)民用建筑空調(diào)普及率已經(jīng)超過(guò)70%，民用建筑空調(diào)的在役運(yùn)行容量和年生產(chǎn)與銷售 量都處于全球第一的地位；隨著建筑節(jié)能工作的深入，各類熱泵又被廣泛地用于建筑冬季供 暖和生活熱水制備；而為工業(yè)、科研和醫(yī)療部門營(yíng)造各種低溫和恒溫、干燥和恒濕、凈化等 特殊環(huán)境，也是空調(diào)制冷技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域。在這些方面我國(guó)近年來(lái)的主要研究進(jìn)展 如下：地源熱泵系統(tǒng)通過(guò)地埋管形成地下熱交換器，從而以土壤為蓄熱體，構(gòu)成熱泵系統(tǒng)為建筑供冷供熱。這一 技術(shù)近年來(lái)在我國(guó)飛速發(fā)展。圍繞大量的工程需求，我國(guó)在技術(shù)上也有突破性進(jìn)展：開(kāi)發(fā)出 現(xiàn)場(chǎng)熱物性測(cè)量的專

18、用設(shè)備，可以較高精度地測(cè)出土壤熱物性參數(shù)；在國(guó)際上率先提出各種 埋管形式的地下不穩(wěn)定傳熱過(guò)程的解析解，從而可以建立可靠的數(shù)學(xué)模型和計(jì)算機(jī)軟件對(duì)地 源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行模擬和設(shè)計(jì)分析；形成了較好的回填工藝和防止埋管端頭淤堵的工藝，從而 保證了系統(tǒng)可靠性；形成了全套的設(shè)計(jì)計(jì)算與分析方法，保證系統(tǒng)的可靠和高效。在此基礎(chǔ) 上我國(guó)已制定和頒布了地源熱泵的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，保證了工程的規(guī)范化。目前我國(guó)地源熱泵的應(yīng) 用在單體規(guī)模上和整體容量上都處于世界第一。今天，隨著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和人們生活水平的提高，其應(yīng)用范圍已擴(kuò)大到國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)行業(yè)和 人們?nèi)粘Ｉ罡鞣矫妫? .冷凍冷藏營(yíng)養(yǎng)學(xué)家的研究表明，食品的合理冷藏溫度一般為。

19、一 loC之間，面大多致 食品在5C條件下冷藏，營(yíng)養(yǎng)損失較小，細(xì)菌繁殖及有害物質(zhì)生長(zhǎng)得到控制。要長(zhǎng)期保存魚(yú)肉類 食品，則需要更低溫度，即進(jìn)行冷凍。“快速冷凍Dap在o 一一 5C溫度內(nèi)的降溫速度要快.可 大大減小食品營(yíng)養(yǎng)和鮮味的損失。通過(guò)這段溫度區(qū)間，時(shí)間不超過(guò)30分鐘為宜?，F(xiàn)代的食品加 工、貯藏、運(yùn)輸和銷售，直到用戶之間需要形成一個(gè)一環(huán)扣一環(huán)的冷藏鏈”。所采用的制冷裝置 有速凍機(jī)或急凍間、冷庫(kù)、冷藏汽車、冷藏船和冷藏列車，有商業(yè)和食堂、餐廳用的冷藏柜、陳 列柜；以至供家庭用的各類型電冰箱等。2.空氣調(diào)節(jié)這是制冷技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)最廣泛的領(lǐng)域?？諝庹{(diào)節(jié)既有制冷，同時(shí)又包含對(duì) 空氣的處理過(guò)程，即調(diào)節(jié)

20、空氣的溫度、濕度、潔凈度和進(jìn)行氣流分配，以達(dá)到熱舒適性要求和工 業(yè)生產(chǎn)的工藝性要求。前者稱舒適性空氣調(diào)節(jié)，例如賓館、商店、辦公室、劇場(chǎng)等公共場(chǎng)所以及 家庭住宅等處的空調(diào)設(shè)備。后者稱生產(chǎn)工藝性空氣調(diào)節(jié)，例如高溫車間、紡織廠、印刷廠、儀器 儀表車間、計(jì)量室等處的空調(diào)設(shè)備。L工業(yè)生產(chǎn)在化學(xué)工業(yè)中，利用制冷可使氣體液化，混合 氣體分離，帶走化學(xué)反應(yīng)中的反應(yīng)熱，結(jié)晶、脫脂、石油裂解、合成橡膠、合成樹(shù)脂、合成染料、 化肥、天然氣液化等。在機(jī)械制造中，也需要制冷技術(shù)對(duì)鋼進(jìn)行低溫處理（一 70 一一 90C）， 以改變其金相組織，使奧氏體變成馬氏體，提高鋼的硬度和強(qiáng)度。在機(jī)械裝配過(guò)程中，利用金屬 熱脹冷縮的性

21、能，能方便地實(shí)現(xiàn)過(guò)盈配合。3:工業(yè)生產(chǎn)在化學(xué)工業(yè)中，利用制冷可使氣體液化，混合氣體分離，帶走化學(xué)反應(yīng)中的反 應(yīng)熱，結(jié)晶、脫脂、石油裂解、合成橡膠、合成樹(shù)脂、合成染料、化肥、天然氣液化等。在機(jī) 械制造中，也需要制冷技術(shù)對(duì)鋼進(jìn)行低溫處理（一 70 一一 90C），以改變其金相組織，使奧氏體 變成馬氏體，提高鋼的硬度和強(qiáng)度。在機(jī)械裝配過(guò)程中，利用金屬熱脹冷縮的性能，能方便地實(shí) 現(xiàn)過(guò)盈配合。農(nóng)牧業(yè)利用制冷對(duì)農(nóng)作物種子進(jìn)行低溫處理，創(chuàng)造人工氣候室幼苗和某些不同季節(jié)的 作物，豐富人們的餐桌。利用制冷還可以保存良種精液，以便進(jìn)行人工配種工程的許多要求， 而創(chuàng)造出一些奇跡。醫(yī)療衛(wèi)生 冷凍手術(shù)如腫瘤、心臟、白內(nèi)

22、障、扁桃腺等切除手術(shù)，皮膚和眼球的保存和 移植、低溫麻醉等，都需要制冷技術(shù)。另外，保存疫苗、藥品、血液、皮膚和肢體等，也與制 冷技術(shù)息息相關(guān)。建筑工程用制冷技術(shù)可實(shí)現(xiàn)凍土法開(kāi)采土方。在挖掘礦井、隧道，建筑江河堤壩時(shí)，或 在泥沼砂水處掘進(jìn)時(shí)，采用凍土法可使工作面不坍塌，保證施工安全。拌和混凝土?xí)r，用冰代水， 借冰的熔化熱補(bǔ)償水泥固化反應(yīng)熱，可以制出大型的改構(gòu)件，可有效地避免大型構(gòu)件因得不到充 分散熱而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力和裂紋等缺陷。國(guó)防高寒條件下工作的發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車、坦克、大炮等常規(guī)武器的性能需作環(huán)境模擬試 驗(yàn)，航空儀表、飛機(jī)t火箭、導(dǎo)彈及其控制儀表也需要在地面模擬高空低溫環(huán)境進(jìn)行性能實(shí)驗(yàn)。 這些實(shí)驗(yàn)都需

23、要制冷技術(shù)為其提供條件。原子能反應(yīng)堰的控制也離不開(kāi)制冷技術(shù)高新技術(shù)微電子、新型原材料（如超導(dǎo)體和納米材料）、新型燃料（如火箭燃料一一液氫）、 生物工程、宇宙開(kāi)發(fā)等尖端科技領(lǐng)域，制冷技術(shù)都起著一定作用?？傊评浼夹g(shù)在當(dāng)今生活 的各個(gè)方面都有廣泛的應(yīng)用，相信隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水乎的提高，制冷技術(shù)必將有 著更加廣闊的應(yīng)用前景。冰箱技術(shù)發(fā)展方向：節(jié)能環(huán)保智能化在中國(guó)家用電器協(xié)會(huì)2011年11月3日發(fā)布的中國(guó)家電產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖（2011版）中，除了制 定中國(guó)家電行業(yè)總體技術(shù)發(fā)展方向外，還分別編制了冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)的技術(shù)路線圖。其中， 冰箱產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖分別就社會(huì)及市場(chǎng)需求、產(chǎn)業(yè)目標(biāo)、技術(shù)瓶

24、頸和研究需要四個(gè)方面，為冰箱 產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展指明了方向，確立了目標(biāo)。根據(jù)冰箱產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)和社會(huì)需求，中國(guó)家用電器協(xié)會(huì)在冰箱技術(shù)路線圖（2011版）中，分別就節(jié) 能、低碳環(huán)保、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)升級(jí)、質(zhì)量、智能化和先進(jìn)制造6個(gè)方面，提出了具體產(chǎn)業(yè)目標(biāo)。在節(jié)能方面，到2015年，冰箱能效水平要比2009年提高20%，冰箱壓縮機(jī)COP值提高到 A級(jí)（GB/T9098-2008），變頻壓縮機(jī)使用占比10%以上，冰箱的絕熱性能較現(xiàn)有水平提高5%，到 2020年時(shí)，再提高5%。2020年冰箱能效水平比2015年提高15%。在低碳環(huán)保方面，冰箱產(chǎn)業(yè)研發(fā)重點(diǎn)是新制冷劑、發(fā)泡材料HCFC替代、有害物質(zhì)控制、 回收再利用、噪聲等

25、。其中，對(duì)于新制冷劑的研究，要求到2015年，中國(guó)冰箱、冰柜行業(yè)HCFC-141b 發(fā)泡替代完成。在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)方面，到2015年，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)250L以上大容量、多門、對(duì)開(kāi)門等高檔冰箱 的比重由現(xiàn)在的15%提升至25%，并制定冰箱、冷柜尺寸標(biāo)準(zhǔn)化行業(yè)標(biāo)準(zhǔn);到2020年，實(shí)現(xiàn)冰箱、 冷柜尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，并建立嵌入式冰箱標(biāo)準(zhǔn)。在質(zhì)量方面，到2015年，冰箱當(dāng)年維修率比2011年下降20%, 2020年比2015年再下降 10%。對(duì)于智能化，要求到2015年完成家電互聯(lián)接口通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化和協(xié)調(diào)一致。最后，產(chǎn) 業(yè)目標(biāo)關(guān)于先進(jìn)制造方面提出，要在2015年時(shí)，整機(jī)生產(chǎn)能耗(噸標(biāo)煤/萬(wàn)元產(chǎn)值)平均降低15%。目

26、前，中國(guó)冰箱產(chǎn)業(yè)技術(shù)瓶頸主要涉及冰箱壓縮機(jī)變頻技術(shù)、低導(dǎo)熱絕熱技術(shù)、大容量多門 風(fēng)冷冰箱技術(shù)、冰箱化霜技術(shù)和自動(dòng)制冷技術(shù)。其中，冰箱變頻壓縮機(jī)性能與國(guó)外先進(jìn)水平還存 在一定的差距，尤其在控制系統(tǒng)的核心技術(shù)以及與壓縮機(jī)的結(jié)合研發(fā)方面差距很大。未來(lái)應(yīng)加強(qiáng) 變頻控制系統(tǒng)的研發(fā)，達(dá)到智能化和低功耗的要求;提高壓縮機(jī)的效率，加強(qiáng)壓縮機(jī)噪聲、振動(dòng)(共 振)及可靠性研究。研發(fā)需求是冰箱產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖最重要的部分，確定了滿足社會(huì)和市場(chǎng)需求、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)目標(biāo)、 解決技術(shù)瓶頸的主要技術(shù)領(lǐng)域，主要包括節(jié)能、低碳環(huán)保、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)升級(jí)、智能化、冰箱壓縮機(jī) 五個(gè)方面。在節(jié)能領(lǐng)域，冰箱產(chǎn)業(yè)的研發(fā)重點(diǎn)包括制冷系統(tǒng)優(yōu)化，絕熱技術(shù)、控

27、制技術(shù)、變頻技術(shù)、節(jié) 能照明技術(shù)、全天候節(jié)能。預(yù)計(jì)到2015年，制冷系統(tǒng)優(yōu)化對(duì)整機(jī)節(jié)能貢獻(xiàn)率提高15%。絕熱技 術(shù)涉及真空絕熱板、新型發(fā)泡技術(shù)、中空玻璃隔熱防露、節(jié)能型門封四部分，目前冰箱產(chǎn)業(yè)所用 發(fā)泡材料的導(dǎo)熱系數(shù)在0.0190.0205W/(mK)之間，到2015年整機(jī)絕熱保溫性能提高5%，到2020 年再提升5%。控制技術(shù)主要涉及低功耗控制器及顯示器和待機(jī)功耗。目前低功耗控制器及顯示 器空載功率在1.5W左右，到2015年要求降低30%，到2020年，要求比2015年再降低20%;待 機(jī)功耗也將由現(xiàn)在的1W左右，降到2015年的0.5W和2020年的0.3W。此外，變頻技術(shù)對(duì)冰箱節(jié)能來(lái)說(shuō)

28、至關(guān)重要，冰箱產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖要求，到2015年，變頻冰 箱占比達(dá)10%，能效提升20%;到2020年變頻冰箱占比20%，能效再提升10%。對(duì)于節(jié)能照明 技術(shù)，要求在2015年實(shí)現(xiàn)全面應(yīng)用LED燈的目標(biāo)。另外，全天候節(jié)能設(shè)計(jì)冰箱也要逐漸發(fā)展起 來(lái)，到2015年全天候節(jié)能設(shè)計(jì)冰箱市場(chǎng)占比5%，到2020年，市場(chǎng)占比15%。在低碳環(huán)保領(lǐng)域，冰箱產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)研究噪聲、新制冷劑、廢棄冰箱回收技術(shù)、混合能源應(yīng)用、 發(fā)泡材料HCFC替代等。安全環(huán)保節(jié)能將成為新制冷劑研發(fā)和應(yīng)用的重點(diǎn)，目前，R290出口已 有定制，R744(CO2)已有壓縮機(jī)，預(yù)計(jì)到2015年，R290工質(zhì)在冷柜上批量使用，到2020年， R74

29、4(CO2)工質(zhì)在冰箱、冷柜上批量使用。廢棄冰箱回收技術(shù)包括冰箱拆解技術(shù)、發(fā)泡料回收處 理技術(shù)、包裝材料回收技術(shù)。目前，歐盟WEEE指令規(guī)定了冰箱3R指標(biāo)，但國(guó)內(nèi)關(guān)于廢棄家電 回收處理的法規(guī)還不完善。冰箱產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖提出，到2015年，冰箱產(chǎn)業(yè)應(yīng)實(shí)施綠色設(shè)計(jì)， 3R指標(biāo)符合產(chǎn)品可再生利用率要求，拆解成本降低20%。目前，冰箱、冷柜行業(yè)超過(guò)90%的企 業(yè)已經(jīng)采用零ODP的環(huán)戊烷作發(fā)泡劑，到2015年，國(guó)內(nèi)冰箱冰柜行業(yè)HCFC-141b發(fā)泡替代將 完成。冰箱結(jié)構(gòu)升級(jí)的研究方向主要針對(duì)對(duì)開(kāi)多門風(fēng)冷冰箱技術(shù)、保鮮技術(shù)、整機(jī)尺寸標(biāo)準(zhǔn)化三個(gè) 方面。現(xiàn)在應(yīng)用對(duì)開(kāi)多門風(fēng)冷冰箱技術(shù)的冰箱在市場(chǎng)占比為8%，到2

30、015年，市場(chǎng)占比要達(dá)到 12%，能效水平提升20%;到2020年，市場(chǎng)占比達(dá)到18%，能效水平提升15%。對(duì)開(kāi)門風(fēng)冷冰箱 技術(shù)研究包括新型低功耗化霜技術(shù)、仿真技術(shù)應(yīng)用、降噪研究、冰箱濕度調(diào)節(jié)技術(shù)研究。保鮮技 術(shù)中，需要研究真空保鮮技術(shù)、溫濕度精確控制技術(shù)、抗菌及除菌技術(shù)、食品保鮮度預(yù)警等。目 前，抗菌冰箱標(biāo)準(zhǔn)已實(shí)施，到2015年，完善冰箱抗菌標(biāo)準(zhǔn)，建立冰箱保鮮標(biāo)準(zhǔn)。此外，到2020 年，冰箱產(chǎn)業(yè)應(yīng)當(dāng)完成制定整機(jī)尺寸標(biāo)準(zhǔn)化行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并實(shí)現(xiàn)整機(jī)尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，建立嵌入式冰箱 標(biāo)準(zhǔn)。在智能化領(lǐng)域，冰箱智能化技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)是重點(diǎn)研究方向。其中，冰箱智能化技術(shù)主要 涉及智能控制技術(shù)、功能智能化、人機(jī)交互人性化。目前，在冰箱智能控制技術(shù)方面已經(jīng)具備一 定基礎(chǔ)，但只有少量概念產(chǎn)品，到2015年，會(huì)有智能冰箱推向市場(chǎng)，2020年，智能冰箱進(jìn)入推 廣。在智能購(gòu)物和遠(yuǎn)程控制方面目前只有少量概念產(chǎn)品出現(xiàn)，且功能不完善。到2015年，完成 家電互聯(lián)接口通信協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化和協(xié)調(diào)一致，2020年時(shí)，適合市場(chǎng)應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)冰箱技術(shù)成熟。冰箱壓縮機(jī)是冰箱核心部件，該領(lǐng)域的研究方向主要是變頻壓縮機(jī)、壓縮機(jī)小型化和輕量化、 高效電機(jī)技術(shù)、新型壓縮機(jī)。到2015年，變頻冰箱壓縮機(jī)的市場(chǎng)份額將由目前的3%，提高到 10%，2020年達(dá)到20%。目前，功率小于100W的冰箱壓縮機(jī)重量約5.5