一、常见制冷方式原理大揭秘

（一）蒸汽压缩式制冷

1. 工作原理

蒸汽压缩式制冷是通过制冷剂在蒸发器蒸发吸热、冷凝器冷凝放热的相变过程来实现制冷的。在整个蒸汽压缩式制冷循环系统中，首先，压缩机从蒸发器吸入低温低压的制冷剂蒸汽，经压缩机绝热压缩成为高温高压的过热蒸汽，为制冷剂在冷凝器中常温液化创造条件。接着，这一高温高压的过热蒸汽被压入冷凝器中定压冷却，并向冷却介质（比如空气、水等）放出热量，然后冷却为过冷液态制冷剂。之后，液态制冷剂经膨胀阀（或毛细管）绝热节流成为低压液态制冷剂，低压液态制冷剂流入蒸发器内蒸发，吸收空调循环水（空气）等被冷却对象中的热量，从而使被冷却对象达到制冷的目的。流出蒸发器的低压制冷剂又被吸入压缩机，如此循环工作，形成 “压缩 - 冷凝 - 节流 - 蒸发” 这样周而复始的状态变化，实现持续制冷的效果。

2. 结构特点

蒸汽压缩式制冷系统有着其独特的结构特点。核心部件压缩机常见的型式有活塞式压缩机、螺杆式压缩机、离心式压缩机等，它们的工作原理和适用场景各有不同，比如活塞式压缩机结构紧凑、适用于中小制冷量场合；螺杆式压缩机效率较高、制冷量大；离心式压缩机则多用于大型制冷系统中。冷凝器方面，常用的有风冷式冷凝器、水冷式冷凝器、蒸发式冷凝器等换热器类型，风冷式冷凝器使用和安装方便，不需要冷却水，热量由风机将其带入大气中，但传热系数低且翅片表面易积灰影响散热能力；水冷式冷凝器冷却效果好，但需要配套的冷却水系统；蒸发式冷凝器则综合了两者的一些优势。蒸发器同样也是换热器，像满液

（沉浸式）蒸发器、干式蒸发器等类型较为常见，起着依靠制冷剂液体蒸发来吸收冷却介质热量并对外输出冷量的作用。节流装置有手动节流阀、热力膨胀阀、毛细管、电子膨胀阀等，其功能包括截流降压，让高压常温的制冷剂流过之后变为低压、低温的制冷剂液体，还能控制制冷剂流量以及蒸发器出口制冷剂过热度等。

3. 优缺点与应用场景

蒸汽压缩式制冷具有结构相对简单、制冷效率较高的优点，所以被广泛应用于诸多领域。不过它也存在一些不足，例如耗电量较大，运行时压缩机等部件会产生一定的噪音等。在家用电冰箱中，通过蒸汽压缩式制冷系统能将冰箱内部的热量搬运到外部，保持箱内低温环境，利于食物的保鲜储存；在空调设备领域，无论是家用空调还是商业场所的大型中央空调，大多采用这种制冷方式来调节室内温度，给人们营造舒适的空间环境。

（二）吸收式制冷

1. 工作原理

吸收式制冷是以热能为驱动力，利用工质气液两相间吸收和解吸过程来制冷的。以常见的溴化锂吸收式制冷为例，其工作流程大致如下：首先，利用工作热源（如水蒸气、热水及燃气等）在发生器中加热由溶液泵从吸收器输送来的具有一定浓度的溴化锂溶液，溶液中的水（作为制冷剂）在加热作用下蒸发出来成为水蒸气（制冷剂蒸气）。然后，制冷剂蒸气进入冷凝器中，被冷却介质（如冷却水）冷凝成制冷剂液体，再经节流器降压到蒸发压力。之后，制冷剂经节流进入蒸发器中，吸收被冷却系统中的热量而汽化成蒸发压力下的制冷剂蒸气。与此同时，在发生器中经发生过程剩余的溴化锂浓溶液（高沸点的吸收剂以及少量未蒸发的水）经吸收剂节流器降到蒸发压力进入吸收器中，与从蒸发器出来的低压制冷剂蒸气相混合，并吸收低压制冷剂蒸气恢复到原来的浓度，而这个吸收过程是放热过程，需要在吸收器中用冷却水来冷却混合溶液，恢复了浓度的溶液又经溶液泵升压后送入发生器中继续循环，如此不断循环实现制冷。

2. 结构特点

吸收式制冷机主要由蒸发器、吸收器、发生器、冷凝器、溶液泵、节流阀等部件构成。蒸发器是制冷剂蒸发吸热的场所，承担对外输出冷量的任务。吸收器中，吸收剂会吸收来自蒸发器的低压制冷剂气体，二者充分混合，这里溶液泵起着将吸收完毕的溶液输送至发生器等作用。发生器通过热源加热促使溶液中的制冷剂蒸发出来，是整个制冷循环中热能利用的关键环节。冷凝器负责将从发生器过来的制冷剂蒸气进行冷凝。各个部件协同工作，比如烧嘴在有需要使用燃气等作为热源的吸收式制冷系统中，为发生器提供热量，..整个制冷流程的有序运转。

3. 优缺点与应用场景

吸收式制冷的优点众多，它可利用如工业废热、太阳能等低品位热源，减少了对高品位能源（如电能）的依赖，符合节能的需求；运转时比较安静，除了液体泵运转外，磨损小，故障较少，维护起来相对简单；而且系统..性高，不存在爆炸等危险隐患；容量控制也容易，仅需控制发生器的热源即可根据负载变化调节制冷量。然而，它也有不足之处，例如以水为冷媒时，由于水的冰点限制，无法获得很低的温度；操作不当的时候，溴化锂溶液易生结晶，影响制冷系统的正常运行。在工业冷水制取方面，一些工厂利用吸收式制冷机为生产工艺提供所需的低温冷水；在中央空调领域，尤其是那些需要同时考虑制冷和制热（采暖）的全年候空气调节地区，吸收式制冷系统有着广泛的应用，像美国、日本的中央空调系统中，吸收式系统占比就达到 80% 以上。

欧亚防爆变频水冷螺杆式低温冷水机组

（三）喷射式制冷

1. 工作原理

喷射式制冷的原理是利用高压蒸汽喷射形成的射流引射低压蒸汽，通过一系列冷凝、加压、蒸发过程实现制冷。工作时，锅炉供给的高压水蒸气（工作蒸气）进入主喷射器，经拉瓦尔喷嘴绝热膨胀成高速汽流，以此持续抽吸蒸发器内的蒸汽，使蒸发器保持较高真空（即低蒸发压力）。来自制冷装置的冷水经节流减压后进入蒸发器，部分水在真空环境中蒸发并吸收其余水的热量使其降温，降温后的冷水由泵输出供冷，用后可反复循环使用。在喷射器内，工作蒸汽与被抽吸的蒸发器蒸汽汇合，通过扩散器升至冷凝压力后进入冷凝器，与冷却水直接接触冷凝为水；冷凝器中的非凝缩性气体则用1、2级辅助喷射器抽除，以维持一定真空度（若用管壳式冷凝器，水蒸气则通过传热管冷却冷凝，冷凝水可由冷却水泵送回锅炉复用），从而完成整个制冷循环。

2. 结构特点

喷射式制冷机的核心部件蒸汽喷射器通过三级结构实现工质能量转换：喷嘴使高压工作蒸汽（0.5-5MPa）绝热膨胀形成超音速射流（马赫数>2），在吸入室形成低压区持续抽吸蒸发器内的低压蒸汽（..压力≤5kPa），随后混合蒸汽进入扩压器完成动能向压力能的转换（增压至冷凝压力0.1-0.3MPa）。蒸发器采用卧式或立式结构，通过节流减压后的冷水（10-20℃）在真空环境下部分蒸发（汽化率约5%），吸收余下95%水的热量使其降温至2-5℃。冷凝器通过混合式或管壳式设计，将混合蒸汽（含工作蒸汽与引射蒸汽）与冷却水直接接触冷凝，辅助喷射器持续抽除不凝性气体（如空气）以维持系统真空度（..压力≤5kPa），..喷射器引射系数稳定在0.3-0.5区间。循环泵将降温后的冷水（2-5℃）输送至用冷设备，完成冷量传递后返回蒸发器复用，形成闭合循环。

3. 优缺点与应用场景

喷射式制冷系统凭借其紧凑型结构设计和模块化制造工艺，在工程应用中展现出显著优势：无机械运动部件（如压缩机）的设计使设备机械可靠性提升，理论寿命可达20年以上；其热能驱动特性允许利用工业余热（0.5-5MPa蒸汽）或太阳能等低品位热源，摆脱对电网电能的依赖，在余热回收场景中节能效益显著。然而，该技术存在热力学效率瓶颈——工作蒸汽需维持高压状态（≥0.5MPa），且喷射器内激波干扰导致熵增（不可逆损失达30-40%），使得系统性能系数（COP）仅为0.3-0.5，较压缩式制冷低40%以上。当前主要应用于温湿度协同控制场景，如20世纪船舶空调系统（制冷温度>5℃）或食品加工厂初级冷却工段，随着吸收式制冷技术的成熟（COP提升至1.2-1.6），其市场份额已从2000年的18%下降至2025年的不足3%，但在特定余热利用场景仍保持技术价值。

（四）吸附式制冷

1. 工作原理

吸附式制冷基于多孔固体吸附剂与制冷剂间的可逆吸附-解吸作用实现热力学循环。其核心机制在于利用吸附剂（如沸石、活性炭）对特定制冷剂（如水、甲醇）的吸附亲和力随温度变化的特性：当吸附剂被加热至解吸温度（通常80-150℃）时，释放出被吸附的制冷剂蒸汽，该蒸汽经冷凝器冷却液化并储存于储液器；随后吸附剂冷却至吸附温度（通常30-50℃），恢复吸附能力，促使蒸发器中的液态制冷剂蒸发吸热，从而实现制冷效应。系统通过双吸附床交替运行（如太阳能驱动场景）或周期性热源切换（如余热回收场景），维持制冷循环的连续性。该技术突破传统压缩式制冷对电能的依赖，可直接利用低品位热能（工业废热、太阳能等），且采用环保工质（如氨-水、活性炭-甲醇），在余热利用、移动空调及极低温领域展现出独特优势，其循环性能系数（COP）可达0.4-0.6，较传统技术节能效率提升30%以上。

2. 结构特点

吸附式制冷系统的核心功能实现依赖于双吸附床协同工作机制：两个填充有吸附剂（如硅胶、活性炭）的吸附床通过周期性交替运行（单个周期持续10-40分钟），完成吸附-解吸循环。当吸附床被加热至解吸温度（80-150℃）时，释放出被吸附的制冷剂蒸汽（如水、甲醇），经冷凝器（管壳式或板式结构）冷却液化；随后吸附床冷却至吸附温度（30-50℃），恢复吸附能力，促使蒸发器中的液态制冷剂蒸发吸热，实现连续制冷。系统通过热力阀与电磁阀协同控制工质流向，..制冷剂在吸附床-冷凝器-蒸发器-储液器之间形成闭合循环，同时维持蒸发器内压力低于制冷剂饱和压力（如水在25℃时饱和压力为3.17kPa），从而稳定输出冷量。该设计将传统间歇式制冷转化为连续供冷模式，冷量波动幅度可控制在±5%以内。

3. 优缺点与应用场景

吸附式制冷系统凭借其低品位热能驱动特性，在能源利用效率与环境保护领域展现独特优势：可适配70-90℃工业余热（如内燃机冷却水、船舶发动机废热）及太阳能等可再生能源，系统COP可达0.35-0.6，较传统压缩式制冷节能40%以上。其模块化无运动部件设计（如硅胶-水工质对）实现零机械振动（<1μm）、超低噪音（<50dB）及20年以上免维护寿命，特别适用于移动式装备（如渔船、房车）与偏远地区供电场景。然而，该技术存在热力学效率瓶颈——制冷功率密度通常低于500W/m³，单机容量多限制在5-50kW范围，难以满足大型商业制冷需求。在农产品保鲜领域，其变温吸附特性（如沸石-水工质对可在10-30℃区间调控）可维持贮藏库0-5℃恒温环境，相较传统压缩机制冷能耗降低60%，已在果蔬预冷、中药材仓储等场景实现商业化应用。

欧亚工业冷水机组车间生产实拍

（五）热电制冷

1. 工作原理

热电制冷基于珀尔帖效应实现热力学循环，其核心在于半导体材料（如碲化铋基固溶体）的载流子定向运动引发的热量转移。当直流电通过由N型（含自由电子）与P型（含空穴）半导体串联构成的热电堆时，电子从低温端（吸热端）向高温端（放热端）迁移，形成定向热流：冷端通过吸收环境热量实现制冷（温度可降至-40℃），热端则通过散热装置（如风扇或水冷）排出热量。该技术突破传统压缩机制冷对机械部件的依赖，具有以下特性：

无运动部件设计

消除机械振动与噪音（<20dB），理论寿命超20年；双向控温能力

电流方向反转可实现制冷/制热模式切换，COP值在0.3-0.6区间；..温控

配合PID控制器，温度波动可控制在±0.1℃，适用于激光器、生物样本库等精密场景。

典型应用包括医疗设备冷却（如白内障摘除术）、航天器热管理及车载冰箱，其模块化结构支持从毫瓦级（电子元件冷却）到千瓦级（工业余热回收）的灵活扩展。

2. 应用情况

热电制冷在实际中有不少应用场景，由于其制冷方式相对灵活，结构紧凑，没有机械传动部件，所以在一些对空间要求小、制冷量需求不大且对制冷温度精度要求较高的场合应用较多。比如在一些小型的电子设备散热中，像电脑的 CPU 散热模块，利用热电制冷可以快速将芯片产生的热量带走，..电子元件在合适的温度环境下稳定工作；还有在一些医疗设备中，对于需要..控温的样本保存等情况，热电制冷也能发挥很好的作用，通过调节电流大小可以较为..地控制制冷温度，满足特殊的使用要求。

（六）其他制冷方式（如磁制冷、声制冷）

1. 磁制冷原理

磁制冷是基于 “磁热效应”（MCE）的一种制冷方式，是传统的蒸汽循环制冷技术的一种很有希望的替代方法。在具有这种磁热效应的材料中，当施加一个外加磁场时，材料内部磁动量会进行排列，此时会引起材料温度的升高；而当除去这个外加磁场时，磁动量随机化，材料的温度又会随之降低，这种温度的变化可以传递给环境空气，通过不断重复施加和除去外加磁场的过程，就能够将周围环境的热量带走，实现制冷的效果，从而营造出低温的环境。

2. 声制冷原理

声制冷是基于热声效应来实现制冷的，热声效应机理虽然较为复杂，但简单描述就是在声波稠密时加入热量，在声波稀疏时排出热量，则声波得到加强；反之，声波稠密时排出热量，在声波稀疏时吸入热量，则声波会被削弱。基于这样的原理，通过合理设计声学结构等，利用声波在疏密变化过程中热量的吸入排出变化，营造出温度差，进而实现制冷的目的，不过实际的热声理论远比这简单描述要复杂得多，在相关的科研探索以及未来可能的应用拓展方面还有很多值得深入研究的地方。

（文章文字内容摘自微信公众号制冷..，图片均为欧亚制冷工程实拍）

陕西欧亚乐金制冷工程有限公司集工业冷水机组，工业冷却系统，动态冰浆蓄冷设备，冷库设备，低温空气源热泵机组，螺杆式冷水机组，变频冷水机组，乳制品生产制冷设备，食品冷冻机组等产品的研发、制造、系统配置及安装服务。服务领域涉及新能源、航空航天、空调净化、工业冷水、冷库工程、乳品及饮品加工、生物技术、电子科技、食品速冻、农副产品及中药材烘干等多个领域。具有建筑机电安装专业承包资质，..生产许可资质等。为客户提供高性价比的服务是我们始终不渝的态度。

欧亚制冷期待与您合作！

联系电话：136 6929 9069（微信同号）！