本發(fā)明屬于制冷，具體涉及一種基于填料的制冷方法及制冷裝置。

背景技術(shù)：

1、一般認(rèn)為制冷劑的發(fā)展經(jīng)歷了四代更替歷程，第一代制冷劑的特點(diǎn)是容易獲得，大多數(shù)制冷劑都是一些常見的溶劑和其他的揮發(fā)性工質(zhì)，如橡膠硫化物、二乙醚、二氧化碳（co2）、氨和二氧化硫（so2）等。幾乎所有的第一代制冷劑都具有毒性或者可燃性，或具有較強(qiáng)的腐蝕性和不穩(wěn)定性，易引發(fā)事故。第二代制冷劑的研發(fā)，開啟了人工合成制冷劑的序幕。20世紀(jì)30年代，cfcs?和ｈfcs?的問世，使得該類化學(xué)品在制冷劑行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，同時(shí)也使得制冷技術(shù)得到了快速發(fā)展。它們都是氯氟烴物質(zhì)，這一代制冷劑的特點(diǎn)是安全、穩(wěn)定、高效。上世紀(jì)70年代科學(xué)家發(fā)現(xiàn)含氯鹵代烴的氯原子對(duì)臭氧層的巨大破壞作用，引起了國際社會(huì)對(duì)大氣環(huán)境的關(guān)注，開始控制?ｈfcs?和?hcfcs?的產(chǎn)出與消耗。ｈfcs?和hcfcs?的淘汰促進(jìn)了保護(hù)臭氧層的第三代制冷劑的出現(xiàn)，它們是不含氯元素的氫氟烴物質(zhì)，如ｈfc-134ａ、ｈfc-125等。這類制冷劑具有不破壞臭氧層、無毒、穩(wěn)定好等特點(diǎn)，缺點(diǎn)是仍沒有完全滿足理想制冷劑在odp、gwp、可燃性、毒性這四個(gè)方面的要求，而且它們難以達(dá)到原來?cfcs?或?hcfcs?的熱力性能。第四代制冷劑的提出是為了應(yīng)對(duì)面臨的環(huán)境問題，應(yīng)對(duì)氣候變化，禁止溫室效應(yīng)潛值大于?150?的氫氟烴的使用和排放。

2、然而，目前為止研發(fā)的綠色制冷劑還沒有一種純工作介質(zhì)流體能夠完全達(dá)到理想制冷劑幾個(gè)方面的要求，這促使人們關(guān)注和研究用環(huán)保的混合工質(zhì)來替代現(xiàn)有的制冷劑，并對(duì)混合工質(zhì)進(jìn)行深入研究。

3、第四代制冷劑的研究進(jìn)展

4、近年來，全球范圍內(nèi)的多個(gè)研發(fā)機(jī)構(gòu)和公司都在開展替代制冷劑的研發(fā)和評(píng)價(jià)，并取得了一些重要成果。提出了三條具有應(yīng)用價(jià)值的新工作介質(zhì)替代路線：第一條是開發(fā)不飽和氟化烯烴類制冷工質(zhì)；第二條是采用天然制冷工質(zhì)；第三條是開發(fā)混合制冷劑工質(zhì)。不飽和氟化烯烴（hfos）的優(yōu)點(diǎn)是odp?值為0、gwp較低、無毒性，缺點(diǎn)是大部分具有弱可燃性，目前價(jià)格比較昂貴。在制冷性能方面，單工質(zhì)的hfos容積制冷量小，系統(tǒng)應(yīng)用性能系數(shù)cop?較低。ｈfos?應(yīng)用時(shí)的熱穩(wěn)定性、材料相容性、溫度滑移等問題都需要考慮。目前，ｈfos?的研究熱點(diǎn)主要是四氟丙烯（?hfo-1234yf、hfo-1234ze?），且只應(yīng)用在替代?ｈfc-134a?的空調(diào)系統(tǒng)中，要大規(guī)模替換?hcfc-22?還需要開發(fā)新的制冷系統(tǒng)。hfo-1234yf?化學(xué)分子式為?cf3cf＝cf2，作為制冷劑具有較好的環(huán)境性能，它的?odp?值為0?，gwp值較低，整個(gè)生命周期碳排放量較低，毒性小，具有一定的可燃性（可控），其熱力性能與?hfc-134a?相近。但與?hcfc-123ｈ、hfc-134a?制冷系統(tǒng)相比，它的能效較低。hfo-1234yf?已應(yīng)用于汽車空調(diào)器和大部分現(xiàn)在使用?hfc-134a?的制冷系統(tǒng)。hfo-1234ze?化學(xué)分子式為?cf3ch＝chf，作為制冷劑也具有較好的環(huán)境性能，其?odp?值為0、gwp值較低、毒性很小，而且?guī)缀醪灰兹肌?/p>

5、天然制冷劑

6、具有應(yīng)用價(jià)值的天然制冷劑有氨（r717）、二氧化碳（r744）、丙烷（hc-290）和丁烷（hc-600），其中烷烴制冷劑（hcs）在冷凍箱和家用電冰箱已被廣泛使用。液態(tài)二氧化碳（r744）具有優(yōu)異的環(huán)境性能，是第四代制冷劑替代技術(shù)的研究熱點(diǎn)。由于?co2?的飽和蒸汽壓較高，制冷系統(tǒng)需要在高壓條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，co2需要進(jìn)行跨臨界循環(huán)，與使用普通制冷劑的壓縮機(jī)相比，co2?制冷系統(tǒng)具有工作壓力高、壓差大、壓比小、運(yùn)動(dòng)部件間隙難以控制、潤滑較困難等特點(diǎn)，因此，壓縮機(jī)的開發(fā)是制約?co2制冷劑替代技術(shù)發(fā)展的難點(diǎn)。

7、氨（r717）在冷凍冷藏和工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，并且效率高，性能與?hcfc-22?相當(dāng)。但是因?yàn)槠湟兹家妆⑶矣卸荆跇怯羁照{(diào)中被限制使用。如果能解決密封和防爆的問題，在制冷空調(diào)系統(tǒng)中，在空調(diào)系統(tǒng)中，氨將是hcfc-22最好的替代物。

8、烷烴（hcs）制冷劑不含氟和氯原子，odp值為0、gwp值低、無毒、理論制冷效率高，具有很好的環(huán)保特性，缺點(diǎn)是具有強(qiáng)可燃性。目前應(yīng)用最為廣泛的烷烴制冷劑是丙烷和異丁烷。丙烷（hc-290）與?hcfc-22?相比，其odp?值為零，gwp值為20。在制冷效率方面，hc-290的循環(huán)質(zhì)量流量較?hcfc-22ｈ小40％左右，且其換熱溫差較小，換熱系數(shù)較高。hc-290?性能優(yōu)異，能夠廣泛應(yīng)用于空調(diào)、熱泵、冷凍冷藏等多個(gè)領(lǐng)域，唯一的缺點(diǎn)在于可燃性，需要通過技術(shù)手段確保使用安全。研究熱點(diǎn)集中在減少系統(tǒng)充注量、安全性等方面。hc-290?的推廣使用或許短期內(nèi)還需要一個(gè)適應(yīng)過程，但應(yīng)用前景十分廣闊。

9、異丁烷（hc-600）的物理性質(zhì)與hcfc-12?相近，已在冰箱中用作hcfc-12和?hcfc-123a的替代制冷劑。由于?hc-600a對(duì)潤滑油的黏度和泡沫特性存在影響，阻礙了摩擦副燒結(jié)鐵表面氧化層的形成，使軸承摩擦增大。

10、混合制冷劑

11、混合制冷劑是由兩種或兩種以上的純工質(zhì)按照一定比例混合而成的。按照是否具有共沸特性分為共沸混合工質(zhì)和非共沸混合工質(zhì)。早在第三代制冷劑時(shí)期，國際上已經(jīng)采用了混合制冷劑的替代方案。典型的應(yīng)用案例如r500混合制冷劑（cfc-12/hfc-152a共沸制冷劑），該技術(shù)于1956年在電冰箱及冷柜中開始使用，但由于odp值較高，于1990年后停止使用?，F(xiàn)在混合制冷劑的研究熱點(diǎn)主要是hfcs混合制冷劑和hfos混合制冷劑。

12、hfcs混合制冷劑

13、hfcs混合制冷劑是現(xiàn)階段研究最多和最成熟混合制冷劑。美國杜邦公司和英國帝國化學(xué)工業(yè)集團(tuán)（ici）公司研發(fā)了十幾種系列產(chǎn)品，其制冷效果優(yōu)異，但gwp值較高。常用的混合制冷劑主要有hfc-410ａ、hfc-407c。hfc-410ａ是?hfc-32/hfc-125?的二元近共沸混合物，odp?值為零，具有優(yōu)良的傳熱特性和流動(dòng)特性。由于hfc-125?起到了改善?hfc-32可燃性和壓力高的效果，幾乎不可燃，溫度滑移小，但是排氣壓力、容積制冷量等較?hcfc-22大很多，無法直接充灌，使用時(shí)需要重新設(shè)計(jì)壓縮機(jī)及主要部件，在現(xiàn)有系統(tǒng)的改造中通常使用?r407c。hfc-07c是hfc-2/hfc-25/hfc-34ａ的三元混合物，其?odp?值為零，其主要優(yōu)點(diǎn)是能效比、壓比（壓氣機(jī)出口總壓與進(jìn)口總壓之比）接近hcfc-2，可以直接充灌，主要缺點(diǎn)是系統(tǒng)泄漏時(shí)成分會(huì)發(fā)生變化，對(duì)系統(tǒng)維修及性能產(chǎn)生影響。hfc-07c的缺點(diǎn)是傳熱特性較差，gwp?值高達(dá)1500多，對(duì)溫室效應(yīng)具有很大的影響。我國研制的?hfc-52a/hcfc-22?混合制冷劑具有溫室效應(yīng)低、節(jié)電性能、安全性高的特點(diǎn)，其最大的優(yōu)點(diǎn)在于技改費(fèi)用低，國內(nèi)企業(yè)在原有的生產(chǎn)線上略加改造即可實(shí)現(xiàn)新制冷劑的制冷設(shè)備。然而，其主要成分中仍含有hcfc-2，odp值較高。受到?odp值的影響，正在逐漸的被環(huán)保制冷劑替代。hfc-2／hfc-34a為非共沸混合制冷劑，在等壓下冷凝或蒸發(fā)時(shí)，其溫度將發(fā)生滑移，在混合物組分為?25∶75（物質(zhì)的量比）、壓力為?500kpa時(shí)，泡點(diǎn)溫度滑移值為?7.3℃；而在?2000kpa條件下，露點(diǎn)溫度滑移值為?5.8℃。利用這一特性進(jìn)行不等溫傳熱，通過正確布置蒸發(fā)器和冷凝器的管道內(nèi)流體走向，可以降低傳熱溫差，提高傳熱效率和循環(huán)效率。

14、hfc-52a/hfc-25?為近共沸混合制冷劑，該混合制冷劑的蒸氣壓曲線與?hcfc-2的比較相近。hfc-152a的缺陷是具有可燃性，加入一定量不可燃的hfc-125可以抑制其可燃性，盡管?hfc-125的gwp值較高，但是hfc-152a的gwp值約為0，當(dāng)其在混合物達(dá)到適當(dāng)?shù)谋壤龝r(shí)，混合物的gwp值將會(huì)降低到滿意的程度?；诟遟wp值的hfcs混合制冷劑，由于受到溫室效益的約束，只能作為過渡性臨時(shí)替代劑。

15、hfos混合制冷劑

16、hfos混合制冷劑是兼顧了環(huán)保和制冷兩方面的性能而開發(fā)的新型制冷劑。目前，hfos?混合制冷劑可分為二元混合、三元混合以及多元混合制冷劑。二元混合的制冷劑主要有：hfo-1234yf/hfc-32、?hfo-1234yf/hfc1234a、hfo-1234ze／hfc-32?、hfo-1234ze／hfc1234a。三元的混合制冷劑有：hfo-1234yf/hfc-32/hfc1234a?,?hfo-1234ze／hfc-32／hfc134a?。

17、綜上所述，hcfc-22?制冷劑替代問題仍然沒有完全解決。天然制冷劑尤其是?r744和?hc-290，在解決壓縮機(jī)的密封性等機(jī)械問題后，將是非常理想的制冷劑。然而以上問題的解決還需要時(shí)間和技術(shù)上的不斷突破，混合工質(zhì)制冷劑則是一種比較好的選擇，開發(fā)和應(yīng)用前景廣闊。

18、hfcs混合制冷劑因?yàn)槠渚哂休^高的gwp值，屬于《京都議定書》所列明的應(yīng)實(shí)施減排的六大類溫室氣體之一，只能作為過渡制冷劑使用。hfos與hfcs?組成的混合制冷劑，既可以降低?hfos?的可燃性，又能夠提高?hfos?的制冷效率，還能有效的降低hfcs的gwp值，具有進(jìn)一步作為替代制冷劑工質(zhì)的潛力。此外，hcs由于可燃性問題也阻礙了它們的單獨(dú)應(yīng)用，而hfcs和hcs組成的混合工作介質(zhì)一方面可以降低hcs的可燃性，另一方面可以改善hfcs與礦物冷凍油互溶性差的問題，且混合物的gwp值低于hfcs，同樣具有較好的替代潛力。

19、當(dāng)前國內(nèi)外使用的空調(diào)制冷劑都是氯氟烴物質(zhì)，含氯元素的制冷劑即破壞大氣臭氧層又是強(qiáng)的溫室氣體，比較先進(jìn)的含氟制冷劑盡管對(duì)臭氧層無害但是其gwp依然很高，是強(qiáng)溫室氣體，總而言之，目前沒有開發(fā)出滿足性能、環(huán)保等要求的制冷劑和制冷技術(shù)。隨著《巴黎協(xié)定》、《基加利協(xié)定》等氣候變化條約的履行，各種odp、gwp值較高的氯氟烴類制冷劑終究要被完全禁止生產(chǎn)和銷售，而相對(duì)環(huán)保的烷烴類、液氨制冷劑因?yàn)榧耙兹紵蚱渌蛩匾泊嬖谠S多問題。因此，在空調(diào)行業(yè)研究和尋找既能滿足制冷要求又環(huán)保安全的制冷技術(shù)是當(dāng)前亟需解決的世界難題，需要開展長期研究工作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種基于填料的制冷方法，利用真空狀態(tài)下，水在填料表面被汽化吸熱從而降低溫度，得到冷凍水；再將冷凍水轉(zhuǎn)化成冷能，用于制冷；本發(fā)明同時(shí)提供實(shí)現(xiàn)所述制冷方法的制冷裝置。

2、本發(fā)明所述的基于填料的制冷方法，是在真空狀態(tài)下，水在填料表面被汽化，汽化過程中水吸收汽化熱從而降低溫度，得到冷凍水；以冷凍水為工作介質(zhì)，冷凍水直接引出或冷凍水經(jīng)由熱交換系統(tǒng)換熱后，將冷能送入待制冷空間中。

3、其中：

4、優(yōu)選的，在真空狀態(tài)下，水在保溫汽化器中的填料表面被汽化，汽化過程中水吸收汽化熱從而降低溫度，得到冷凍水；以冷凍水為工作介質(zhì)，冷凍水直接引出或冷凍水經(jīng)由保溫汽化器中的熱交換系統(tǒng)換熱后，將冷能送入待制冷空間中。

5、優(yōu)選的，填料為散裝填料、規(guī)整填料或絲狀填料；

6、散裝填料包括西塔環(huán)、壓延孔、鮑爾環(huán)、拉西環(huán)、階梯環(huán)、泰勒花環(huán)、環(huán)保球、多面空心球、高流環(huán)、矩鞍環(huán)、異鞍環(huán)、共軛環(huán)、雪花環(huán)、空心浮球、液面覆蓋球、海爾環(huán)或帶刺花環(huán)等中的一種或多種；優(yōu)選的，散裝填料為西塔環(huán)，填料型號(hào)為φ1-10mm×1-10mm、優(yōu)選φ1-6mm×1-6mm，更優(yōu)選φ1.5-4.5mm×1.5-4.5mm，最優(yōu)選φ2-4mm×2-4mm；

7、規(guī)整填料包括絲網(wǎng)波紋、網(wǎng)孔波紋、孔板波紋或壓延孔板波紋等中的一種或多種；

8、絲狀填料包括球狀、無規(guī)則的絲網(wǎng)狀、無序排列的金屬絲或非金屬絲；

9、填料材質(zhì)為金屬材質(zhì)或非金屬材質(zhì)，金屬材質(zhì)為不銹鋼、雙相鋼、鈦材鋼、鋁、純鈦、鉬二鈦、蒙乃爾、哈氏合金、英科耐爾、銅鎳合金絲或鎳合金等中的一種或多種；不銹鋼的型號(hào)為304、304l、316、316l、310/310s、321或2250/2507等；非金屬材質(zhì)為玻璃、陶瓷、碳纖維或特種塑料等中的一種或多種；

10、填料的比表面積為100-5000m2/m3，優(yōu)選100-4000m2/m3，更優(yōu)選100-3000m2/m3，最優(yōu)選100-2000m2/m3。

11、優(yōu)選的，保溫汽化器內(nèi)部包括上層空間、中層空間和下層空間；三層空間通過連接件連接或三層空間為一體式結(jié)構(gòu)，其中，連接件為卡箍或法蘭等。

12、優(yōu)選的，熱交換系統(tǒng)為列管式熱交換管或盤管式熱交換管；當(dāng)以冷凍水為工作介質(zhì)，冷凍水經(jīng)由保溫汽化器中的熱交換系統(tǒng)換熱后，將冷能送入待制冷空間時(shí)，填料的裝填方式和熱交換系統(tǒng)的布置方式為以下一種或多種方式的組合：

13、a）填料直接填入中層空間內(nèi)部，熱交換系統(tǒng)安裝在下層空間內(nèi)部；

14、b）填料填入中層空間內(nèi)部的填料管內(nèi)，熱交換系統(tǒng)安裝在下層空間內(nèi)部；

15、c）填料填入中層空間內(nèi)部的熱交換系統(tǒng)的空隙中；

16、d）填料填入中層空間內(nèi)部的多塊平行豎立的隔板空隙中，熱交換系統(tǒng)安裝在下層空間內(nèi)部。

17、列管式熱交換管的列管之間的空隙間距為列管直徑的1-8倍，優(yōu)選1-4倍；盤管式熱交換管的盤管之間的空隙間距為盤管直徑的1-8倍，優(yōu)選1-4倍。

18、優(yōu)選的，當(dāng)以冷凍水為工作介質(zhì)，冷凍水直接引出，將冷能送入待制冷空間時(shí)，填料的裝填方式為以下一種或多種方式的組合：

19、1）填料直接填入中層空間；

20、2）填料填入中層空間內(nèi)部的填料管內(nèi)；

21、3）填料填入中層空間內(nèi)部的多塊平行豎立的隔板空隙中。

22、優(yōu)選的，隔板之間的間隔為1-5厘米，優(yōu)選1-2.5厘米；隔板厚度為0.2-1.5毫米，優(yōu)選0.2-1毫米；

23、填料管截面的形狀為圓形或多邊形；多邊形為三角形、四邊形、五邊形、六邊形、七邊形或八邊形中的一種或多種等；優(yōu)選六邊形，多根填料管并列呈蜂窩狀結(jié)構(gòu)；多邊形的邊長為5-150毫米，優(yōu)選5-100毫米，更優(yōu)選5-70毫米；當(dāng)為圓形時(shí)，填料管直徑為20-1000毫米；

24、使用填料管時(shí)，為單根填料管使用或多根填料管并列使用，填料管的長度為20-50000毫米；單根填料管的壁厚為0.5-10毫米，優(yōu)選0.5-8毫米，更優(yōu)選0.5-5毫米，最優(yōu)選0.5-4毫米；

25、填料管材質(zhì)為不銹鋼、玻璃、陶瓷、石英、紫銅、鋁合金、青銅、鈦材、工程塑料、聚乙烯、聚丙烯或環(huán)氧樹脂等，優(yōu)選不銹鋼。

26、優(yōu)選的，填料頂部安裝頂部多孔不銹鋼板，孔的形狀為圓形、三角形、方形或六角形等，優(yōu)選圓形，孔徑為0.5-5厘米，優(yōu)選0.5-3厘米；頂部多孔不銹鋼板厚度為1-3毫米，優(yōu)選1-2毫米；

27、填料底部安裝底部多孔不銹鋼板，孔的形狀為圓形、三角形、方形或六角形等，優(yōu)選圓形，孔徑小于填料直徑，為0.5-5毫米，優(yōu)選0.5-4毫米，更優(yōu)選0.5-3.5毫米；底部多孔不銹鋼板厚度為1-3毫米，優(yōu)選1-2毫米；

28、頂部多孔不銹鋼板的面積、底部多孔不銹鋼板的面積均與保溫汽化器橫截面面積相適應(yīng)；頂部多孔不銹鋼板和底部多孔不銹鋼板均安裝在中層空間。

29、優(yōu)選的，水來自于和自來水管路相連接的進(jìn)水管路，進(jìn)水管路連接保溫汽化器，保溫汽化器的上層空間設(shè)置水分布器，水分布器的結(jié)構(gòu)為以下結(jié)構(gòu)之一：

30、1）水分布器是底部多孔的盤管，盤管為螺旋形或蛇形，盤管直徑為0.5-2厘米，優(yōu)選0.5-1.5厘米，更優(yōu)選0.5-1厘米；

31、2）水分布器是底部多孔的圓柱體、三邊形柱體、四邊形柱體或六邊形柱體，優(yōu)選圓柱體；當(dāng)為圓柱體時(shí)，圓柱體直徑為保溫汽化器直徑的1/2-9/10，優(yōu)選1/2-4/5；水分布器底部孔均勻設(shè)置；

32、3）水分布器是直接與進(jìn)水管路相連的不銹鋼管或花灑。

33、優(yōu)選的，水分布器的結(jié)構(gòu)為結(jié)構(gòu)2）時(shí)，水分布器底部連接多根集水管，集水管直徑為0.5-1.5厘米，優(yōu)選0.5-1厘米，集水管的壁厚為0.05-0.2厘米，優(yōu)選為0.05-0.1厘米，集水管材質(zhì)為不銹鋼、銅或聚四氟乙烯塑料等，優(yōu)選聚四氟乙烯塑料；集水管末端連接花灑式噴頭，花灑式噴頭的直徑為0.5-2厘米，優(yōu)選0.5-1.5厘米。

34、優(yōu)選的，水分布器的結(jié)構(gòu)為結(jié)構(gòu)2）時(shí)：

35、保溫汽化器安裝進(jìn)水管路、保溫循環(huán)水管路、排氣管路和真空管路；其中，保溫循環(huán)水管路連接水分布器和保溫汽化器底部，排氣管路連接水分布器，真空管路連接真空泵；

36、優(yōu)選，保溫汽化器頂部安裝進(jìn)水管路、保溫循環(huán)水管路、排氣管路和真空管路，或者保溫汽化器頂部安裝保溫循環(huán)水管路、排氣管路和真空管路，保溫汽化器下部或中部安裝進(jìn)水管路；?水分布器的結(jié)構(gòu)為結(jié)構(gòu)1）和結(jié)構(gòu)3）時(shí)：

37、保溫汽化器安裝進(jìn)水管路、保溫循環(huán)水管路和真空管路；其中，保溫循環(huán)水管路連接水分布器和保溫汽化器底部；真空管路連接真空泵；

38、優(yōu)選，保溫汽化器頂部安裝進(jìn)水管路、保溫循環(huán)水管路和真空管路；或者保溫汽化器頂部安裝保溫循環(huán)水管路和真空管路，保溫汽化器下部或中部安裝進(jìn)水管路；

39、進(jìn)水管路、保溫循環(huán)水管路、排氣管路和真空管路的直徑為5-50毫米，優(yōu)選5-20毫米。

40、優(yōu)選的，保溫循環(huán)水管路上依次設(shè)置進(jìn)水閥三和循環(huán)泵一，循環(huán)泵一連接水分布器；保溫汽化器底部設(shè)置放水閥二；

41、進(jìn)水管路上設(shè)置儲(chǔ)水罐，儲(chǔ)水罐為立方體或圓柱體，材質(zhì)為不銹鋼、塑料、玻璃鋼或搪瓷等，優(yōu)選不銹鋼；儲(chǔ)水罐體積由待制冷空間面積確定；儲(chǔ)水罐頂部連接自來水管路，自來水管路上設(shè)置進(jìn)水閥一，儲(chǔ)水罐頂部還連接排氣閥一；儲(chǔ)水罐底部連接進(jìn)水管路，儲(chǔ)水罐底部還連接放水閥一；儲(chǔ)水罐的水沿進(jìn)水管路上的進(jìn)水泵、進(jìn)水閥二進(jìn)入保溫汽化器；進(jìn)水閥一、進(jìn)水泵和進(jìn)水閥二與液面控制系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)；

42、真空管路通過真空閥連接真空泵，保溫汽化器頂部與真空閥之間設(shè)置排氣閥三；

43、排氣管路設(shè)置排氣閥二。

44、優(yōu)選的，安裝熱交換系統(tǒng)時(shí)，熱交換系統(tǒng)的一端從保溫汽化器的外部進(jìn)入內(nèi)部，經(jīng)螺旋盤繞后再引至外部；熱交換系統(tǒng)中盤管的直徑為0.5-3厘米，優(yōu)選0.5-2.5厘米，更優(yōu)選0.5-2厘米；熱交換系統(tǒng)中盤管的壁厚為1-3毫米，優(yōu)選1-2毫米，熱交換系統(tǒng)中充滿水，熱交換系統(tǒng)與待制冷空間連接；

45、下層空間的側(cè)壁上安裝有液面控制系統(tǒng)，用以檢測(cè)水的液面高度，液面低于填料的底部；液面控制系統(tǒng)為液面?zhèn)鞲衅骰蜃詣?dòng)控制液面的浮法，液面控制系統(tǒng)的觸點(diǎn)位于自水層底部開始計(jì)算，為水層高度的1/5-9/10處；水汽化后水量不斷減少，當(dāng)液面控制系統(tǒng)的觸點(diǎn)感應(yīng)到水的液面高度不在范圍后，能夠啟動(dòng)進(jìn)水閥一、進(jìn)水泵和進(jìn)水閥二，補(bǔ)充因汽化而減少的水量。

46、優(yōu)選的，熱交換系統(tǒng)、待制冷空間、循環(huán)水泵依次連接，形成循環(huán)回路；循環(huán)水泵和熱交換系統(tǒng)之間設(shè)置進(jìn)水閥四，熱交換系統(tǒng)和待制冷空間之間設(shè)置排氣閥四。

47、優(yōu)選的，保溫汽化器的外形為一端或兩端封頭結(jié)構(gòu)豎立的柱體，其截面形狀為圓形或多邊形，多邊形為三邊形、四邊形、五邊形或六邊形等；

48、保溫汽化器外殼的材質(zhì)為不銹鋼、碳鋼、搪玻璃、石英、玻璃、陶瓷、紫銅、鋁合金、青銅、鈦材、工程塑料或環(huán)氧樹脂等；不銹鋼的型號(hào)為ss316l、ss304或ss410等；、保溫汽化器外殼的壁厚為1-10毫米，優(yōu)選1-8毫米，更優(yōu)選1-6毫米，最優(yōu)選1-5毫米；

49、保溫汽化器保溫方式為夾層真空保溫或夾層添加保溫材料保溫，優(yōu)選夾層添加保溫材料保溫，夾層厚度為1-15厘米，優(yōu)選1-8厘米；保溫材料為聚氨酯泡沫、巖棉、氣凝膠或聚苯乙烯泡沫等，優(yōu)選聚氨酯泡沫；

50、真空狀態(tài)由保溫汽化器連接真空泵實(shí)現(xiàn)，真空泵為干式螺桿真空泵、爪式真空泵、渦旋真空泵、羅茨真空泵、渦輪真空泵、水環(huán)式真空泵、活塞式真空泵、旋片式真空泵、無油往復(fù)式真空泵、羅茨真空泵、分子真空泵或復(fù)合式真空泵等中的一種或多種，真空度為1-20000pa，優(yōu)選1-10000pa，更優(yōu)選1-5000pa，最優(yōu)選度1-1000pa；

51、水為自來水、純凈水或無離子水中的一種或多種；水中可以添加防凍劑、阻垢劑或潤濕劑等中的一種或多種；如添加防凍劑的自來水；防凍劑為乙二醇、丙二醇、二甘醇、三甘醇、一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、氯化鈉或磷酸氫二鈉等中的一種或多種，優(yōu)選乙二醇；防凍劑的加入量為水總量的0-25wt％，優(yōu)選0-15wt％，更優(yōu)選0-10wt％，最優(yōu)選0-5wt％；阻垢劑為苯駢三氮唑鈉、磷酸鹽、聚磷酸或乙二胺四乙酸鈉等中的一種或多種，優(yōu)選苯駢三氮唑鈉，加入量為0-8毫克/升，優(yōu)選0-5毫克/升，更優(yōu)選0-3毫克/升；潤濕劑為甘油、磷酸酯鹽、磺酸鹽、聚氧乙烯烷基酚、聚氧乙烯醚或脂肪醇聚氧乙烯醚等中的一種或多種。磷酸鹽如磷酸鈉、磷酸氫鈉等，磷酸酯鹽如磷酸酯鈉鹽等，磺酸鹽如磺酸鈉等。

52、優(yōu)選的，冷凍水的制備過程包括以下步驟：

53、s1、將水經(jīng)保溫汽化器頂部加入到保溫汽化器內(nèi)部；

54、s2、抽真空，使得保溫汽化器內(nèi)部呈真空狀態(tài)；

55、s3、水分布到填料上，將填料表面充分潤濕，水在填料表面汽化并吸熱，填料溫度降低，被汽化的水從保溫汽化器內(nèi)部排出；

56、s4、控制加水速度高于水的汽化速度；

57、s5、未汽化的水通過填料進(jìn)入保溫汽化器下部；

58、s6、保溫汽化器下部的水不斷循環(huán)至保溫汽化器上部，水在填料表面不斷地汽化并吸熱，填料的溫度不斷降低，保溫汽化器下部的水溫也不斷降低，從而獲得冷凍水；

59、或者包括以下步驟：

60、s1、將水經(jīng)保溫汽化器中部或下部加入到保溫汽化器內(nèi)部；

61、s2、抽真空，使得保溫汽化器內(nèi)呈真空狀態(tài)；

62、s3、將水輸送至保溫汽化器頂部，并分布到填料上，將填料表面充分潤濕，水在填料表面汽化并吸熱，填料溫度降低，被汽化的水從保溫汽化器內(nèi)部排出；

63、s4、控制加水速度高于水的汽化速度；

64、s5、未汽化的水通過填料進(jìn)入保溫汽化器下部；

65、s6、保溫汽化器下部的水不斷循環(huán)至保溫汽化器上部，水在填料表面不斷地汽化并吸熱，填料的溫度不斷降低，保溫汽化器下部的水溫也不斷降低，從而獲得冷凍水。

66、優(yōu)選的，所述的制冷裝置，為實(shí)現(xiàn)上述制冷方法得到的制冷裝置。

67、優(yōu)選的，包括保溫汽化器，保溫汽化器內(nèi)部填充填料，保溫汽化器分別連接進(jìn)水管路、真空管路和待制冷空間。

68、優(yōu)選的，保溫汽化器還連接保溫循環(huán)水管路，保溫循環(huán)水管路分別連接保溫汽化器底部和保溫汽化器頂部。

69、優(yōu)選的，保溫汽化器內(nèi)部包括上層空間、中層空間和下層空間；三層空間通過連接件連接或三層空間為一體式結(jié)構(gòu)。

70、優(yōu)選的，保溫汽化器設(shè)置熱交換系統(tǒng)，熱交換系統(tǒng)為列管式熱交換管或盤管式熱交換管，熱交換系統(tǒng)位于中層空間內(nèi)部或者下層空間內(nèi)部，填料位于中層空間內(nèi)部。

71、優(yōu)選的，熱交換系統(tǒng)位于中層空間內(nèi)部時(shí)，填料填入中層空間內(nèi)部的熱交換系統(tǒng)的空隙中；熱交換系統(tǒng)位于下層空間內(nèi)部時(shí)，填料直接填入中層空間、填料填入中層空間內(nèi)部的填料管內(nèi)或填料填入中層空間內(nèi)部的多塊平行豎立的隔板空隙中。

72、優(yōu)選的，熱交換系統(tǒng)、待制冷空間、循環(huán)水泵依次連接，形成循環(huán)回路。

73、優(yōu)選的，下層空間的側(cè)壁上安裝有液面控制系統(tǒng)，用以檢測(cè)水的液面高度，水的液面低于填料的底部；液面控制系統(tǒng)能夠控制進(jìn)水管路進(jìn)水。

74、本發(fā)明為了防止冷凍水結(jié)冰，可以在水中加入乙二醇等防凍劑，實(shí)際上空調(diào)在夏季使用過程中水結(jié)冰的可能性很小，這是因?yàn)楸仄髦械乃茄h(huán)的，對(duì)一般中央空調(diào)而言，冷凍水的溫度一般是在5-15℃之間，所以，在大多數(shù)情況下不需要加防凍劑。但是，當(dāng)利用該發(fā)明制備其他冷凍設(shè)施的時(shí)候，例如需要溫度達(dá)到-5℃以下的情況，加入防凍劑是必要的。

75、本發(fā)明設(shè)計(jì)了水分布器，其作用對(duì)確保進(jìn)入到高效保溫汽化器中水的均勻分配，無論是將填料如何裝填，水分布器都能夠比較好地將水均勻分布到填料上、潤濕填料表面，能夠最大限度地提高汽化效率。另一方面，當(dāng)在保溫汽化器中間層選擇安裝熱交換系統(tǒng)時(shí)，熱交換系統(tǒng)還可以直接與外部的水循環(huán)系統(tǒng)連接，將冷能送往房間。

76、本發(fā)明設(shè)計(jì)在高效保溫汽化器中層安裝一根或多根圓形或多邊形填料管，優(yōu)選安裝六邊形蜂窩狀結(jié)構(gòu)的填料管，其中填滿比表面積較大的不銹鋼填料，實(shí)現(xiàn)在高真空狀態(tài)下水汽化獲得冷凍水，效果更好，因?yàn)樵谒钠^程中，水慢慢加入到每一根六邊形管子中，填料更容易被完全潤濕，每一根管子如同一個(gè)汽化單元，多根六邊形填料管蜂窩狀結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，對(duì)水在整個(gè)中層填料中均勻分布效果更好，可最大限度地將水分布到每一塊填料上面，潤濕每一塊填料表面從而提高整個(gè)汽化器的汽化速度和效率。

77、本發(fā)明中使用的材料和尺寸均為本發(fā)明的舉例說明，不應(yīng)對(duì)本發(fā)明形成限制，本發(fā)明的核心在于，利用真空狀態(tài)下，水在填料表面被汽化吸熱從而降低溫度，得到冷凍水；再將冷凍水轉(zhuǎn)化成冷能，用于制冷。

78、本發(fā)明的有益效果如下：

79、本發(fā)明利用高真空度狀態(tài)下，水在低溫仍然可以汽化吸熱降低水溫的基本原理，設(shè)計(jì)保溫汽化器，其中裝滿比表面積比較大的填料，水從上面加入到這一相對(duì)體積小，但比表面積大、蒸發(fā)面積大、汽化量大的保溫汽化器中，在高真空度狀態(tài)下，水被快速汽化，吸收汽化熱，保溫汽化器下層的水被不斷地循環(huán)、反復(fù)汽化、在不提供外部熱能情況下集聚冷能，快速地降低水溫獲得冷凍水。一個(gè)相對(duì)較小體積的保溫汽化器相當(dāng)于一臺(tái)高效制冷機(jī)，可以把水的溫度降低到5-15℃或更低溫度從而得到冷凍水，冷凍水與高效保溫汽化器的熱交換系統(tǒng)進(jìn)行熱交換，將熱交換系統(tǒng)中的水制冷后送到各風(fēng)機(jī)風(fēng)口的冷卻管中，由風(fēng)機(jī)吹送到各個(gè)房間以達(dá)到降低房間溫度的目的，按照本發(fā)明的方法制備新型空調(diào)、中央空調(diào)以及其他制冷裝置，無需壓縮機(jī)、無需氟烴類、烷烴類、液氨等現(xiàn)有的制冷劑，綠色、環(huán)保、安全、方便、節(jié)能。

80、本發(fā)明基于在高真空度狀態(tài)，不提供熱量的情況下，利用水被汽化吸熱降低體系溫度的原理制備冷凍水，用于制備環(huán)保、低能耗、運(yùn)行安全、穩(wěn)定的制冷裝置，目的是替代各類氯氟烴、烷烴以及液氨等現(xiàn)有制冷劑。使用該發(fā)明制備空調(diào)將不需要壓縮機(jī)，而是使用真空泵，與現(xiàn)有技術(shù)完全不同，將徹底改變空調(diào)行業(yè)的發(fā)展方向，將對(duì)世界空調(diào)行業(yè)發(fā)展產(chǎn)生巨大影響。

81、本發(fā)明利用在高真空度狀態(tài)下水的沸點(diǎn)低、汽化吸熱的性質(zhì)，設(shè)計(jì)高效保溫汽化器，使得水在一個(gè)體積小、汽化效率高的汽化器內(nèi)快速汽化，水快速汽化而快速吸熱，降低水的溫度獲得冷凍水，由此獲得的冷凍水作為冷源通過管道循環(huán)至房間，形成冷風(fēng)并吹入房間，從而到達(dá)降低室內(nèi)溫度的效果。

82、眾所周知，在相同條件下，蒸發(fā)面積越大蒸發(fā)量越大，可以預(yù)見，在一個(gè)體積小、橫截面積小的空間內(nèi)大幅度地增大蒸發(fā)面積可以提高蒸發(fā)量，為此，本發(fā)明設(shè)計(jì)了保溫汽化器，在其中填滿填料，填料的比表面積大蒸發(fā)面積就大，通過添加填料的方式增大水的蒸發(fā)面積從而提高單位體積的蒸發(fā)量，以這樣的設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)的體積僅為幾十升的高效保溫汽化器，其橫截面積不到0.1平方米，因?yàn)樘钛b了填料使其蒸發(fā)面積達(dá)到百平方米級(jí)別。

83、例如，一個(gè)直徑為1米、高度為1.5米、體積為2.36立方米的蒸餾釜，計(jì)算可知，其蒸發(fā)面積不到0.8平方米，而本發(fā)明設(shè)計(jì)的保溫氣化器，直徑為0.2米、高度為0.3米、其體積不到0.01立方米，填滿比表面積為3000平方米/立方米填料，計(jì)算可知，其蒸發(fā)面積達(dá)94平方米，一個(gè)體積是2.36立方米的蒸餾釜、一個(gè)是體積只有不到0.01立方米的高效保溫汽化器，后者的蒸發(fā)面積卻是前者的118倍。而對(duì)于直徑為0.2米的一般蒸餾釜而言，計(jì)算可知，其蒸發(fā)面積只有0.031416平方米，而高效保溫汽化器的蒸發(fā)面積是它的3000倍。高效保溫汽化器的體積和截面積雖然小但蒸發(fā)面積巨大，當(dāng)其中每一塊填料表面被水潤濕后，高真空度條件下，水在每一塊填料表面汽化，而均勻分布于整個(gè)填料堆中的所有填料上的水同時(shí)汽化，極大地提高了水的汽化量，在環(huán)境不提供汽化熱的情況下，只能從降低水的溫度獲得汽化熱，因此可快速地降低水的溫度從而獲得冷凍水。簡而言之，當(dāng)環(huán)境不提供熱能，在一個(gè)體積小但蒸發(fā)面積巨大的小空間里，水在高真空度條件下的大量快速汽化可以快速地降低水的溫度從而得到冷凍水，是本發(fā)明的重要發(fā)現(xiàn)。

84、本發(fā)明中要控制加水速度高于水的汽化速度，但同時(shí)也要控制水的液面不高于填料底部的水平位置。特別需要說明的是，如果加水速度過快，水來不及汽化必然會(huì)充灌到填料之間，甚至形成水柱，水難以在填料表面汽化，將大大降低填料的作用，影響汽化效率，因此控制加水速度就是盡可能地將水均勻分布到填料表面，潤濕填料表面，并對(duì)獲得更好的汽化效率十分重要。

85、本發(fā)明的方法可以制造空調(diào)、中央空調(diào)或其他制冷裝置，只需要水、真空泵等，無需壓縮機(jī)，無需氯氟烴類制冷劑、烷烴類制冷劑以及液氨等制冷劑，是一種完全環(huán)保、安全、節(jié)能的顛覆性技術(shù)，對(duì)保護(hù)環(huán)境以及履行《巴黎協(xié)定》和《蒙特利爾議定書》意義重大。