制冷系统

随着全球对环保和能效的日益重视，制冷系统的能效和稳定性成为了关注的焦点。在这一背景下，电子冷媒压力表能够提供精确的压力和温度数据，成为了优化制冷系统运行、提高能效以及减少能源浪费的关键工具。01传统机械冷媒表性能单一精度差在制冷系统的安装以及维护过程中，操作人员需要观察蒸发压力、冷凝压力、过热度、过冷度等系统的关键运行参数，来判断系统是否存在潜在故障源，从而快速准确地定位并修补系统。冷媒压力表，也称制冷剂压力表或加氟表，主要用于检测系统冷媒不同阶段的压力值，方便工作人员掌握设备的运行状况，在空调热泵调试维修过程中被广泛应用。传统机械冷媒表虽然能够满足基本的测量需求，但在精度、功能、操作便捷性等方面存在明显的不足。它们容易受到环境温度和压力变化的影响，导致测量结果不准确。此外，传统机械表通常仅限于测量压力，无法同时测量温度等其他重要参数。随着制冷技术的不断进步，电子数显冷媒压力表逐渐崭露头角。华盛昌DT-8921专业级电子冷媒压力表，就是一款高精度、高量程、多用途的专业型冷媒测试数字压力表，用户可以比以往更快、更可靠和更灵活地处理制冷系统和热泵上的所有测量。02多功能冷媒表让制冷更高效更环保华盛昌DT-8921专业级电子冷媒压力表在空调冷媒循环系统的检测和维护方面表现出色，支持压力测试、温度测试、真空负压测量，覆盖了40种常用制冷剂特性参数测量。1压力测试压力测量可用于检查制冷系统的泄露密封性。使用传统冷媒表测量气密性，测量数值往往会受到环境温度影响而变得巨大，测量人员只能选择特定环境条件或者花费很长的测量时间。DT-8921电子冷媒压力表测量范围广泛，高压承压达到800PSI，量程从0至500PSI，测量精度为±1PSI，分辨率达到0.1PSI。有两个带温度补偿的高精度宽量程电子压力传感器，可以有效降低温度对测量的影响，快速、准确地测量高低压。2真空负压测量抽真空是空调安装维护过程中的重要步骤，它主要是为了清除系统中的不凝性气体以及水分。很多制冷系统在运行一段时间之后，发现压力偏高，电流偏大，这些可能是系统抽真空没有彻底的原因。DT-8921电子冷媒压力表在测量常规压力的同时也能测量制冷系统的真空负压。同时还能从屏幕上看到水分蒸发温度、环境温度以及它们的差值，实现制冷系统及热泵抽真空过程中精确可靠的测量。3温度测量压缩机长时间过热不仅会降低电机绝缘性能和可靠性，还会降低润滑能力，导致润滑油碳化和酸解。DT-8921电子冷媒压力表温度测量范围-40~204°，精度±1℃，分辨率0.1℃，有两个外接钳式温度探头接口，将探头夹在压缩机的进气口和排气口处，可以快速检测两处温度差，判断压缩机是否过热。可以同时连接3个温度探头，同时测量周围环境温度。华盛昌DT-8921专业级电子冷媒压力表还具备自动检测蒸发和冷凝温度，自动热泵模式无需切换制冷剂软管等功能。适用于各种制冷系统，如HVAC空调系统、汽车空调系统、热泵等，能够满足抽真空、冷媒填充、保压测试等维护工作的需求。在全球追求环保和能效的时代背景下，华盛昌DT-8921专业级电子冷媒压力表不仅是制冷系统和热泵维护的得力助手，更是推动行业进步的重要力量。选择华盛昌，就是选择专业、高效与可靠的测量解决方案，为制冷行业的可持续发展注入新的活力。

作为全球便携式测量仪器的领导者之一，德图仪器测量的风向标是节能环保。2008年德图推出的testo 560制冷节能监测仪，致力于推动中国制冷行业的检测技术。在中国，来自倍省节能技术咨询（上海）有限公司的工程师苏先生是第一个使用者，他对仪器的性能赞赏有加，对于如何更好的应用推广，更有独到看法。 ● 集成测量对制冷系统的意义 &ldquo 为什么倍省节能技术咨询（上海）有限公司愿意将几百块的测量仪器换成现在的制冷节能监测仪？&rdquo 对于这个问题，苏先生娓娓道来。以前，现场制冷技术人员原先要拿很多东西，温度计，真空表，两个压力表，还要时时刻刻手工记录，同时查询很多表格。而德图testo 560制冷节能监测仪可同时测量温度、压力。制冷技术人员可以不必携带温度表和三通歧管仪(这些工具加起来会很重)，同时，testo 560可以实时记录，并且通过软件可以把这些数据导出。这给日后的制冷系统分析带来了第一手资料。软件记录更准确直观，而且数据的准确性远比人为记录要可靠。这样，制冷工就能够直接测量各个数据，并对数据进行处理，做出空调运行状态的曲线图。&ldquo 总而言之，这款仪器对现场制冷技术人员以及节能技术咨询公司而言是一款集成的不可多得的工具。&rdquo 另外，德图testo 560制冷节能监测仪存储了多达30种标准制冷剂数据，可以根据不同制冷剂的选择需要来配置。新的制冷剂数据可以从德图网站下载，输入电子歧管仪。显示屏同时显示高压端和低压端的压力值，对应制冷剂的蒸发温度和冷凝温度，也同时被计算和显示出来。该歧管仪的便携性具有很大的优势。制冷系统的局部有问题，可以很方便的用歧管仪检测。&ldquo 一机在手，一劳永逸，这些都是我们选择这款制冷节能监测仪的理由。&rdquo ● 长期测量对制冷系统的意义 节能咨询行业首先要在制冷系统正常工作的条件下，一一对应系统的温度压力和环境的温度压力后，才能对数据进行分析，进而提出节能方案。制冷这一块是有周期性的，尤其对于冷冻行业，仅通过一个时间点的测量，并不能判断系统是否正常工作。例如，冷冻过程有制冷和化霜两个周期，现在很多制冷系统都运用自动化控制来调节化霜和制冷过程。制冷工记录的数据没办法和过程一一对应起来。有了歧管仪，再和控制参数对应起来比较，就能知道试运行的效率怎么样了。 苏先生谈到他们公司之前遇到的一个案例。一个大型超市的一个制冷系统经常出现问题，维修费很高，最后他们公司出马，到制冷系统现场接了德图testo 560制冷节能监测仪，连续检测了两个星期，然后分析数据得出了原因。制冷这一块的要求现在还没有那么高，但是很多时候却因此无法解决本质的问题，导致人力财力的大量浪费。有了歧管仪就能对整个系统进行监测，查出了问题所在，根本上解决。因为制冷设备是长期运行的，只有长期记录才能判断设备是不是正常运行。 当今，很多大型超市公司都做了监控平台，帮客户解决日常运行维护。另外，像一些特殊的冷库，如血库，必须24小时监控，同时还需要做到预警。即将到来的世博会也是制冷节能监测仪的用武之地。很多物流仓库必须通过对数据的监控，保证系统这段时间运行良好，如果有迹象就事先对冷藏库做一个处理。 ● 发展趋势：制冷系统日常维护工具 如众人所知，压力和温度对制冷系统十分重要。压缩机进口出口的温度和压力必须在一个额定的范围内，且以此判断系统的运行效率。对制冷系统而言，每个地方的温度和压力都非常重要。某一点温度不对就意味着系统不正常工作。制冷系统在试运行前必须进行检漏。良好的检漏可以阻止制冷剂的损失，减少能量的消耗，对保护环境也有积极的作用。 德图testo560制冷节能监测仪是一款集测量压力、温度为一体的制冷工具。主要应用于制冷系统检漏、抽空、制冷剂充注和选择，以及制冷系统试运行和日常的排查、保养维护。它具有高精度温度和压力的传感器，优化的管理模式和专业便携的数据管理系统，从而可以协助制冷技术人员及时发现制冷系统内部的信息，做出及时的判断。尤其是在不能确定系统内部状况时，通过所记录的数据，可以让更多的人员一起分析制冷系统，及时优化制冷系统。 据了解，在欧洲德图的制冷节能监测仪很早就被广泛应用，是制冷系统日常维护的工具。目前，在中国该款仪器主要应用于比较高端的客户，如节能公司，节能办的实验室等。大型超市公司的冷库的日常维护一般找专业的节能咨询公司来做。但就整个行业来说，总体水平还不是很高。德图希望开启制冷系统的检测新时代，成为制冷系统的日常维护工具，帮助制冷公司及制冷技术人员推出更专业的制冷服务，从而更好的节能环保。

德国kiutra -绝热退磁制冷器 绝热去磁制冷器 ADR低温恒温系统kiutra结合了多级磁性制冷和闭环预冷功能，在无致冷剂下，可提供连续不断的开尔文至亚开尔文温度。 我们的冷却系统提供了一种便捷的方式来生成非常低的温度，达到接近绝 对零值（–273.15°C）：无危险且使用简单 我们的设备是全电气高度自动化。特别是它们不需要稀有且昂贵的液化气（低温剂），而是使用廉价的固体作为冷却介质。具有出色的温度精度和稳定性 由于采用了直接的电磁控制机构，因此可以以非常出色的稳定性和稳定性达到并保持温度设定点，从而获得更好的测量数据或性能结果。最小的基础设施和空间要求 电磁冷却解决方案以紧凑的方式构建，并且只需要最少的基础架构。如何工作磁性制冷是基于磁热效应的：当介质被磁化时，其磁矩会对齐，并且释放出磁化热。反之亦然，如果介质被消磁，其温度将下降。kiutra的冷却系统可以利用两种不同类型的磁制冷方法：单次绝热退磁制冷（ADR）如以上附图中示意性所示，磁制冷可用于产生短期冷却。从封闭式低温冷却器提供的初始基准温度开始（步骤1）首先，将合适的冷却介质磁化（步骤2）。然后，磁化热由低温冷却器消散（步骤3）。随后，冷却介质通过所谓的热开关进行热分离（步骤4），然后再消磁（步骤5）。在退磁过程中，冷却介质的温度下降。如果在磁场B降低到零之前达到设定点温度，则可以调节冷却功率以在一段时间内提供恒定温度，例如持续几个小时甚至几天（步骤6）。当磁场最终减小到零时，冷却过程停止（步骤7），介质再次加热到基本温度（步骤8）。等待一段时间后，可以重新启动该过程。3级电磁冷却系统中的连续ADR对于某些应用，单发冷却是不够的。对于这些应用，kiutra提供永 久冷却动力的无低温磁性热泵。这些系统基于多级磁制冷，其中几个磁制冷单元相互连接并控制温度稳定性，如上图所示。原理：在n个磁化冷却单元释放的热量是由第（n-1）个单元消散，等等...这确保了连接到样品台的最终冷却单元永远不会耗尽了磁场，因此可以永 久连续提供开尔文甚至亚开尔文温度。 kiutra的磁性制冷系统以高度模块化的组件提供单次和连续ADR。根据客户的特定需求，单次ADR系统可以升级为多级CADR恒温器。创新点：kiutra结合了多级磁性制冷和闭环预冷功能，在无致冷剂下，可提供连续不断的开尔文至亚开尔文温度。我们的冷却系统提供了一种便捷的方式来生成非常低的温度，达到接近绝对零值（–273.15° C）。绝热退磁制冷机 绝热去磁制冷系统 ADR恒温器

真空冷冻干燥机制冷系统常见的故障及排除方法 真空冷冻干燥机广泛用于医学、制药、生物研究、化工和食品等领域。经冷冻干燥处理的物品易于长期保存，加水后能恢复到冻干前状态并保持原有生化特性。LGJ-18N系列立式冷冻干燥机，适用于实验室使用或少量生产，可满足大多数实验室常规冻干的要求。 　　真空冷冻干燥机制冷系统常见的故障及排除方法： 　　1)高压报警。出现高压报警的主要原因有: 　　①冷却水水温过高或冷却水量不足。 　　②冷凝器内部结垢，导致换热效率降低。 　　③压缩机工作时，低压管道发生泄漏，从而导致外界空气进入制冷系统。 　　④制冷管道存在未开足阀门或因管道被堵而造成排气不畅的情况。 　　解决办法: 　　①降低冷却水温度或增加水流量。 　　②清洗冷凝器的冷却水管路。 　　③对制冷管道进行检漏，如果在工作中无法实现该项操作，可将水冷凝器上方的截止阀打开，使存在于冷凝器中的空气排放出一部分。 　　④将压缩机管道.上的阀门开启到最大。 　　2)水压报警。水压报警的主要原因有: 　　①冷却水供水压力不足或供水泵不运转。 　　②水压力控制器故障。 　　解决办法: 　　①增大外部供水压力或检修供水泵。 　　②检查压力控制器的触头是否能正常工作或检查在其线路.上是否存在其他问题。 　　3)压缩机吸气温度异常。吸气温度异常的主要原因是膨胀阀调节不当，开启度过小或过大，导致回气量过小或过大。其解决办法是对膨阀进行调节，如回气量过大，应关小开启度，如回气量过小，应开大开启度，调节过程中以微调为主，多观察压缩机的回霜情况。 　　4)膨胀阀堵塞。堵塞分泌物物堵塞(脏堵)和冰堵塞两种。 　　①杂物堵塞。在堵塞不严重时，可用扳手轻轻敲打阀体，经振动使阀体疏通。若不奏效或膨胀阀很快又重新堵塞，则说明堵塞严重，应拆卸膨胀阀，对膨胀阀滤网进行清洗，清洗完后重新装上即可。 　　②冰堵。出现冰堵，应更换冷凝器出液端过滤器。 　　5)载冷剂泄漏 　　可用肉眼观察，查找板层，软管上的泄漏点。若发现可疑漏点，应放空板层或软管内的载冷剂，对泄漏点进行充压确认，确认后放气补好泄漏点，重新加入载冷剂并排出板层和软管内气体。

上海喆图低温培养箱DW-100CL制冷系统解析低温培养箱是实验室中常用的设备之一，广泛应用于细胞、组织培养以及微生物的低温保存。上海喆图科学仪器有限公司生产的DW-100CL低温培养箱以其优异的恒温性能和可靠性受到用户的信赖。本文将详细介绍DW-100CL低温培养箱的制冷系统工作原理。制冷系统组成DW-100CL低温培养箱的制冷系统主要由以下几个部分组成：压缩机：作为制冷系统的核心部件，负责压缩制冷剂，提升其温度和压力。冷凝器：高温高压的制冷剂气体在冷凝器中放出热量，由气态转变为高压液态。膨胀阀：通过膨胀阀，高压液态制冷剂迅速膨胀，压力和温度急剧下降，变成低温低压的湿蒸汽。蒸发器：低温低压的制冷剂在蒸发器中吸收箱内热量，从而使箱内温度下降。风机和风道：用于强制对流，使冷气均匀分布到培养箱的各个角落。一、制冷系统工作原理压缩过程：压缩机将低压低温的制冷剂蒸汽吸入，并压缩为高压热蒸汽。冷凝过程：高压热蒸汽进入冷凝器，向周围环境放热，冷凝成液态。节流过程：液态制冷剂通过膨胀阀时，压力和温度迅速降低，形成低温低压的湿蒸汽。蒸发过程：低温低压的湿蒸汽在蒸发器中吸收箱内的热量，使箱内温度下降，同时制冷剂蒸汽化，完成制冷循环。热交换：风机将蒸发器中的冷气送入培养箱内，通过风道循环，实现箱内温度的均匀分布。二、制冷系统特点高效节能：采用高效的压缩机和优化的热交换设计，提高制冷效率，降低能耗。精确控温：通过精确的电子温控系统，实现对箱内温度的精确控制。均匀制冷：采用风冷方式，确保箱内温度均匀，避免局部过冷或过热。安全可靠：具备多重安全保护措施，如压缩机过热保护、超温报警等。三、结论上海喆图DW-100CL低温培养箱的制冷系统设计精良，通过高效的压缩机、合理的热交换和精确的电子控制，实现了低温环境的稳定维持。这种制冷系统不仅能够满足实验室对低温培养和保存的需求，而且具有节能、安全和可靠性高的特点，是科研和医疗领域理想的低温设备选择。

p style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "适应温度环境试验箱的制冷剂显然应该满足温度环境试验的基本要求，包括： /span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "strong1）标准气化温度（ts)/strong/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "制冷剂从液态蒸发成为气态的温度由其工作压力所决定，在标准大气压下制冷剂由液态蒸发成为气态的温度称为制冷剂的标准气化温度（ts)，如R22的标准气化温度ts=-40.8° C；R502的标准气化温度ts=-45.6° C；R404A的标准气化温度ts=-47.6° C；R23的标准气化温度ts=-82.2° C。制冷剂工作压力越低，其气化温度也越低，反之，如果要求某制冷剂（如R12）的蒸发温度到达某个低温值（-40° C），则必须调整其工作压力低于某个相应的压力（如0.6MPa)，称该压力值为饱和蒸汽压力。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "为了避免空气渗入到制冷系统内降低制冷效率，温度试验箱制冷系统正常运行压力(如蒸发压力，冷凝压力，吸气压力等）一般都应稍高于当地的大气环境压力，因此制冷剂的标准气化温度（ts）是温度试验箱可能达到的最低极限温度。考虑到蒸发器传热的温差要求，温度试验箱可能达到的最低温度一般应比制冷剂的标准气化温度(ts)高3° C~7° C。 /span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "strong2）冷凝压力Pk不能太高/strong/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "冷凝压力Pk是从压缩机排出的高温高压的蒸汽在冷凝中被冷却为液态的工作压力，这个压力受冷却介质的温度和压缩机排气压力所制约。压缩机排气压力越高，冷却介质的温度越低，则制冷剂的蒸气越容易冷凝。但是提高压缩机的排气压力不仅会加大压缩机的功耗，缩短压缩机的工作寿命，而且容易出现工质的泄漏。另一方面，冷却介质的温度受大气环境温度（风冷）和冷却水温度（水冷）的限制不可能太低，通常情况下，冷却介质进入冷凝器的入口温度为24° C~29° C，冷凝器出口处冷却的温度为40° C~50° C，冷却介质的平均温度在30° C~50° C范围内，例如制冷剂R502的冷凝压力Pk大体是1.5MPa~2.0MPa,由于工质在管道内流动的压阻损失，压缩机的排气压力必须高于冷凝压力Pk，所以使用制冷剂R502的压缩机排气压力必须是1.8MPa~2.2MPa。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "strong 3）制冷剂的溶油性与溶水性/strong/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "制冷剂应该有一定的溶油性和溶水性。制冷剂中溶入润滑油后，有利于制冷系统中各种运转零部件的润滑，特别是在冷凝器中具有溶油性的液态制冷剂会带走因冷凝效应凝聚在冷凝器内壁上的油膜，可以降低贴符在冷凝器内壁上油膜对冷凝器热交换效率的影响。但是当液态制冷剂带着溶油进入蒸发器后，随着液态制冷剂的蒸发，气化，会在蒸发器内在实际的制冷系统中，压缩机的排气口之后都加装有油气分离器，限制制冷剂中的溶油量。同时在蒸发器的安装中采取一些回油的措施，如复叠式制冷机组中的蒸发冷凝器通常采用盘管式蒸发器，液态制冷剂从盘管的上部进入蒸发冷凝器，气化后的蒸汽从下部返回压缩机吸气口，吸附在蒸发器的内壁的油液也会在重力与压缩机吸气负压的作用下返回压缩机的油池中。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "对于壳管式蒸发器，回气管道安装时必须向压缩机吸气口方向有一定的倾斜度，便于残留的油液依靠重力的集油作用，被压缩机的吸气负压吸回压缩机内。制冷系统中渗入水汽会在低温段的局部地方形成“冰塞”，阻挡制冷剂的顺利流动，所以在制冷系统中无一例外地在冷凝器之前都安装有“干燥过虑器”，吸收可能渗入制冷系统中的水分，并且在安装和维修制冷系统时，适当增加抽真空的时间，以有利于制冷系统中残留水分在真空状态下加速蒸发、排除。但这些措施不能完全清除渗入制冷系统中的水汽。为确保制冷系统正常工作，采用具有溶水性的制冷剂可以携带极少量残余的水汽循环运行。例如采用溶水性能好的氨作为制冷工质的制冷系统，基本上无“冰塞”之忧，而采用溶水性能差的氟利昂作为制冷工质的制冷系统必须特别重视“干燥”除水的要求，及时更换“干燥”过滤器的滤芯。/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "strong4） 制冷剂单位容积的制冷量/strong/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="font-family: " times new roman" "此外，还希望制冷剂单位容积的制冷量大，可减小制冷机组的尺寸；具有较高的导热系数，可减少冷凝器和蒸发器的换热的面积；黏度低且密度较小，可降低管道流动中的阻力，减少管路压降；化学及物理性能稳定，无腐蚀性，无毒，不燃烧，不爆炸，具有一定的抗电性能等。在实际工程中，温度环境试验箱最低极限温度一般为：-40° C~-35° C或-75° C~-70° C，采用大气环境温度的风和地表的水为冷却介质的冷凝器进口温度通常不高于30° C，故温度试验箱制冷系统最常使用的制冷剂是R404A和R23(R508B)。/span/p

热驱动热声制冷技术是一种新兴的制冷技术，它基于可压缩性气体工质的往复运动与邻近固体壁面之间的复杂的热相互作用（热声效应）而工作。其中，热声发动机利用温差产生声波形式的机械功（声功），而热声制冷机则消耗声功产生温差泵热，即产生制冷效应。该技术一般采用惰性气体工质，没有机械运动部件或运动部件极少，因而具有工质环保、可靠性高以及紧凑等优点，被认为是一种具有巨大应用前景的新一代制冷技术。然而截至目前，国内外报道的室温温区的热驱动热声制冷机的效率普遍较低，在空调制冷温区的热制冷系数（COP）通常不超过0.5，难与商业化的吸收式制冷技术相比（单效溴化锂-水吸收式制冷系统的COP在0.7左右，而双效系统的COP可达1.2）。因此，提高热驱动热声制冷系统的COP是当前实现其产业化应用的重大科学技术问题。理化所低温与制冷研究中心罗二仓研究员课题组从多场协同的原理出发，首次揭示了声场、温度场以及能流场互相耦合以及实现高效热声转换的工作机制，在此基础上提出了高效的热驱动热声制冷工作流程，使得发动机和制冷机不仅实现了高效的行波声场转换，而且实现了不同加热温度下发动机中声功产生与制冷机中声功消耗的理想匹配，进而大幅度提高了系统的整机热制冷效率。实验中采用氦气作为工质时，当加热温度为450 °C时，在标准空调制冷工况下（环境温度35 °C，制冷温度7 °C）获得的COP达到1.12，制冷功率为2.53 kW。在相近的制冷工况下，该COP是以往报道同类型样机最高水平的2.7倍，并超过了现有吸附式和单效吸收式制冷技术的水平，可媲美部分双效吸收式制冷系统。理论预测当加热温度进一步提升至燃气燃烧的温度时（~700 °C），该系统可获得超越直燃型双效吸收式制冷系统的COP（1.5以上）。该研究为热声制冷技术的产业化进程迈出了关键一步。相关研究以A highly efficient heat-driven thermoacoustic cooling system为题发表在Cell旗下期刊Cell Reports Physical Science上，论文第一作者为理化所2021级直博生肖磊，通讯作者为理化所罗二仓研究员与吴张华高级工程师。图1. 新型热驱动热声制冷系统及其实验样机性能此外，相比氦气，氮气作为一种更常见、经济的工质，亦十分具有应用前景。采用氮气作为工质时，在标准空调制冷工况下该系统实验的COP仍能达到0.49，且展示出与氦气不同的工作特性。数值计算结果表明，如对系统结构尤其是回热器填料进行优化改进后，其COP还可大幅提升。相关研究以An efficient and eco-friendly heat-driven thermoacoustic refrigerator with bypass configuration为题发表在物理学期刊Applied Physics Letters上，并被编辑选为亮点论文（Featured Article），且受到美国物理学联合会《科学之光》（AIP Scilight）的专访报道。论文第一作者为理化所2021级直博生肖磊，通讯作者为理化所罗二仓研究员与吴张华高级工程师，理化所为第一兼通讯作者单位。上述研究工作得到国家自然科学基金委、科技部以及中国科学院等单位的项目支持。图2. Scilight专访报道Cell Rep. Phys. Sci.文章链接：https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2024.101815Appl. Phys. Lett.文章链接：https://doi.org/10.1063/5.0181579Scilight专访报道链接：https://doi.org/10.1063/10.0024392

极低温制冷是指制冷温度低于1K的制冷技术，广泛应用于凝聚态物理、天文观测、量子计算等领域，至今已经有20余项诺贝尔物理学奖成果来自极低温区，如超流3He、量子霍尔效应等。绝热去磁制冷和稀释制冷是目前主流的极低温制冷技术，其中绝热去磁制冷利用磁热材料的磁热效应实现制冷，具有高效、不依赖重力等优点，稀释制冷利用3He原子在极低温下从浓相流入稀相时吸热来实现制冷。中科院理化所低温与制冷研究中心立足于小型低温制冷的长期研究积累，从2019年开始开展极低温制冷的研究工作，近期取得了一系列重要进展。在绝热去磁制冷技术方面，深入研究了多级间歇和连续循环的高效热力学流程，与所内晶体中心交叉合作开发了高传热效率顺磁盐模块，搭建了单级和多级绝热去磁制冷系统，解决了高精度控温等技术难点。三级制冷系统最低温可达48.6 mK，温度波动控制在 μK级别。在稀释制冷技术方面，搭建了特殊形式的冷凝泵型稀释制冷机，揭示了低驱动力下稀释制冷整机运行机理和损失机制，解决了低温循环启动等技术难点，系统最低温达到108 mK，进一步的优化工作仍在进行。上述研究工作对于提升我国极低温平台的自主研发能力有重要意义，大力支撑包括天文望远镜、量子计算机和单光子探测器等高端设备的研制和前沿科学研究。绝热去磁制冷机实验平台冷凝泵型稀释制冷机实验平台

2009年4月7日，为期三天的2009中国制冷展圆满结束。来自全球33个国家和国内外近900家主机和配件企业参与展会，参观人数达到4万余人。展会上，位于德国展示厅的德图(testo)公司带来了最新的无线环境温湿度监测系统&mdash &mdash testo Saveris，结合同时参展的20多个测量仪器，德图为制冷业及空调业提供了全面的测量方案。 S 本次制冷展上的企业展示的实力和新技术得到了众人的认可。受国际金融危机的影响，节能的思想已经深入人心。参与制冷展的每一个企业都在为节能减排做着自己的努力，或以节能的产品设备，或以完整的节能系统解决方案，积极贡献自己的力量。德图，作为全球便携式测量仪器行业的领导之一，&ldquo 测量专家&rdquo 的形象已经深入人心。但殊不知，测量只是第一步，在精准测量的基础上进行控制进而节能才是根本。此次，德图带来了空调行业、制冷业全套测量方案，凭着可靠的节能手段成为&ldquo 节能排头兵&rdquo 。 现场，众多客户对德图的新产品无线环境温湿度监测系统saveris表示兴趣。通过testo Saveris测量数据监测系统，德图首次实现了自动化的数据集中获取。Saveris的无线探头和以太网探头可对环境和制程中的温湿度进行精确的测量。任何需要进行温湿度测量、数据归档以及报警提示的地方，都会是testo Saveris的用武之地。saveris的产品经理吴保东先生惊喜的发现不仅制冷业的终端用户，很多工程类公司也需要无线和以太网结合的监测系统。在市场上，目前还没有发现saveris的竞争对手。对于这一点，吴经理很骄傲。他介绍说，德图的口号&ldquo 致力于未来&rdquo 也意味着对研发部门的大力投资。每年，德图总部会投入总销售利润的14%用于产品研发部门，用于新产品的研究与开发。研发部门针对不同的目标群体，通过对相关市场进行调查分析，找到适合于不同群体的解决方案。Testo saveris花了近四年时间研发才被推出。 另外，德图还带来了testo556/560制冷节能监测仪。testo556/560具有高精度温度和压力的传感器，优化的管理模式和专业便携的数据管理系统，主要应用于制冷系统检漏、抽空、制冷剂充注，以及制冷系统试运行和日常的排查、保养维护。制冷系统在试运行前必须进行检漏，良好的检漏可以阻止制冷剂的损失，减少能量的消耗，对保护我们的环境也有积极的作用。此款产品去年年末一经推出，大受国内外市场的欢迎。展会期间，德图举办了技术交流会，共同探讨制冷行业的最新技术和应用，很多人就是专门来了解这个仪器。 正如中国制冷空调工业协会秘书长张朝晖指出，节能环保对于人类长远的生存发展来说至关重要，制冷空调在全球来说都是能源消耗的大户，所以节能和环保价值在中央空调行业的体现，对于整个国际社会和人类未来的发展，具有非常重要的作用。据了解，欧洲政府通常会强制执行一些节能要求并形成法律规范，整个国家都在实施节能规范，节能不仅仅是口号，更是行动。 面对09年的形势，吴经理独具慧眼，他表示在中国，还有许多的节能法规没有实行，而经济危机的出现并非坏事情，因为相关减缓危机的措施会被提上日程并加快实施，强制节能指日可待。只要有这些法律出来，节能就产生商业机会，企业愿意投入精力研发，并取得商业利润以保证他们再创新，从而促进节能产品生产的良性循环。对于这次展会，吴保东感觉收获颇丰：&ldquo 德图不仅获得了很多的高端客户，而且展会现场就达成许多零散的销售。&rdquo

制冷剂泄漏是压缩机容易发生的隐患和故障，其会导致系统无法达到制冷效果，这个问题看似简单，其实后果是会造成严重故障。在制冷剂泄漏检测方面，传统检漏方式仍是主流大多需要耗费较多人力且结果只能通过目测观察得到，效果及准确性都较差，因此发掘新型快捷的检漏方式逐渐成为必需。今天小菲就来给大家介绍一款准确率高、操作简便的检漏方式！制冷剂、压缩机、蒸发器、节流器冷凝器是制冷系统五大主要组成部分其中压缩机是制冷系统的“心脏”当其发生故障时气温会发生异常因此“看见”温度的红外热像仪就是检查它的有效工具！压缩机故障的表现和原因压缩机是制冷系统的重要部件，一般由壳体、电动机、缸体、活塞、控制设备 ( 启动器和热保护器 ) 及冷却系统组成。当出现温度异常时，可能有以下表现、原因和后果：1.制冷剂部位温度低：原因是制冷剂泄露，导致能源损耗和制冷达不到效果；2.压缩机壳体温度异常，影响压缩机的使用寿命；3.电动机壳体及其轴承温度异常，可能导致电机和整个制冷系统停止运行；4.缸体或冷却液排出口温度异常，无法达到制冷效果；5.控制设备温度异常，影响系统的工作稳定性和部件使用寿命。压缩电机是制冷系统的重要组成部分使用红外热像仪可以及时发现上述温度异常点从而确定问题并采取补救措施今天小菲就来给大家推荐一款性价比不错的FLIR新品FLIR E52红外热像仪在制冷系统的检查过程中它绝对是你的好帮手！FLIR E52的红外分辨率为240×180(43,200像素)，热灵敏度为50mk，最高可测温550℃，搭配FLIR专利技术MSX(专利号：201380073584.9)图像增强功能，以及±2°C或读数的±2%的测量精度，可准确定位故障点。制冷剂泄漏在设计和焊接和生产过程中，可能会出现制冷剂压力容器与钢管处由于焊接问题，或钢管的质量问题，出现微小的泄漏，导致制冷剂非常容易消耗掉，产生质量问题，这时使用FLIR E52可以很轻松的看出制冷剂管道的温度分布不均。电动机温度异常当运行中的电动机，由于散热不良或不均匀、内部线圈老化、负载能力过重、供电系统电能质量问题造成壳体温度超高或温度不均匀，以及电动机由于润滑不良或轴心偏移造成轴承温度异常时，使用可产生高分辨率的FLIR E52热像仪一扫就可以精准发现故障点。热像仪更容易识别电机上的热点，表明其过热可能导致故障一机多用，超值的FLIR E52当压缩机的其他部件出现温度异常时，FLIR E52热像仪都能检测到，不仅如此它还是电气、机械还是建筑领域检测的“佼佼者”，当控制制冷系统的电气设备出现故障时，它就可以化身电工师傅的“眼睛”，无需停机检修，运行期间就可以看清电力设备的状态，及时找到问题点。像一些机械设备的磨损不均、建筑物隔热层缺失、地暖管道的铺设走向等问题，都可以使用FLIR E52检测。拥有4英寸清晰触摸屏，160°视角的E52，可以让你在使用过程，看清、看全需要检测的部位，一机多用非常划算！FLIR E52红外热像仪是Exx系列的基础款产品它满足了电气、机械和建筑等领域温度相关的各项基本检查需求价格也可以被更多专业人员接受

红外探测器是一种能够探测红外辐射的设备，主要由探测元件和信号处理电路组成。根据其工作原理的不同，红外探测器可以分为制冷型和非制冷型两种类型。本文将详细介绍制冷型红外探测器和非制冷型红外探测器的原理、特性、区别、应用场景等。制冷型红外探测器【原理】制冷型红外探测器采用红外辐射的吸收来产生电信号，其探测元件是一种特殊的半导体材料，例如氧化汞、锑化铟等。当红外辐射照射到探测元件上时，将会激发探测元件中的载流子，进而产生电信号。但由于载流子的寿命非常短，为了保证探测器的灵敏度和响应速度，需要将探测元件制冷至低温，通常为77K。这种制冷技术通常采用制冷剂制冷的方法，例如液氮和制冷机等。【特性】制冷型红外探测器具有高灵敏度、高分辨率、高响应速度和宽波段响应等特点。由于探测元件的制冷温度非常低，因此可以有效减少热噪声的影响，提高探测器的灵敏度和分辨率。同时，制冷型红外探测器具有极高的响应速度，可以实现高速实时探测，非常适合于远距离监测、目标跟踪等应用场景。【应用场景】制冷型红外探测器广泛应用于远距离监测、目标跟踪、导弹导航、航空、航天、军事侦察、安防监控等领域。例如，制冷型红外探测器可以用于导弹的制导和跟踪，对于高速飞行的目标，需要具备高灵敏度和高响应速度，这正是制冷型红外探测器的优势所在。此外，制冷型红外探测器还可以用于医学诊断和科学研究等领域，例如在医学诊断中，可以通过制冷型红外探测器来检测人体的体表温度分布，从而诊断疾病。非制冷型红外探测器【原理】非制冷型红外探测器采用红外辐射的吸收来产生电信号，其探测元件通常是一种半导体材料，例如硅和锗等。当红外辐射照射到探测元件上时，将会激发探测元件中的载流子，进而产生电信号。由于探测元件的电阻随温度的变化而变化，因此可以通过测量探测元件的电阻来实现对红外辐射的探测。【特性】非制冷型红外探测器具有体积小、重量轻、价格低廉等特点，相较于制冷型红外探测器来说，更加便于制造和使用。同时，非制冷型红外探测器还具有响应速度快、适用于宽波段的特点，因此在一些特定的应用场景中具有优势。【应用场景】非制冷型红外探测器广泛应用于热成像、火灾报警、工业检测、安防监控等领域。例如，在热成像领域，非制冷型红外探测器可以用于检测建筑物和设备的热分布，从而提高能源利用效率和安全性。此外，非制冷型红外探测器还可以用于火灾报警，可以及时发现火灾并进行报警处理。在工业检测中，非制冷型红外探测器可以检测工业设备的异常热量，从而及时发现设备故障。在安防监控领域，非制冷型红外探测器可以用于监测人员和车辆等移动目标的热分布，从而提高监控的精度和准确性。区别【灵敏度与精度】制冷型红外探测器由于配备了制冷机组件，可以使红外探测器工作温度降低到很低的水平，从而提高了灵敏度，并具备更高的测量精度，能够实现更高的信号检测和分辨能力【工作波长】制冷式红外热像仪是敏感型红外热成像仪，可探测物体间细微的温差，它们工作在光谱短波红外(SWIR)波段、中波红外(MWIR)波段和长波红外(LWIR)波段。因为从物理学角度来讲在这些波段热对比度较高，热对比度越高就越容易探到那些目标湿度与背景差异不大的场景。非制冷型红外热像仪光谱集中在长波红外(LWIR)波段，8~14um范围。【使用功耗】制冷型红外探测器需要通过制冷机维持较低的工作温度，这个制冷系统通常需要耗费较高的电能来驱动。所以，相对于非制冷红外探测器，制冷型红外探测器的功耗一般较高。【应用】制冷型红外探测器通常具有更高的灵敏度和分辨率，适用于需求更高性能的应用场景，例如远距离探测系统等、科学研究等。非制冷型红外探测器虽然相对于制冷型红外探测器性能较低，但价格更经济实惠，适用于安防监控、消防救援、无人机载荷、户外观测等领域。举例说明以非制冷型红外探测器在安防监控领域的应用为例，一些商业场所需要进行24小时的监控，以确保安全。在这种情况下，非制冷型红外探测器可以用于监测人员和车辆等目标的热分布，从而提高监控的精度和准确性。例如，在停车场的监控中，可以通过非制冷型红外探测器来检测停车位上是否有车辆，以及车辆的数量和位置。当检测到停车位上有车辆时，就可以向管理人员发送相应的通知，以便及时采取措施维护停车场的秩序和安全。另外，非制冷型红外探测器还可以用于火灾报警。在一些需要保持高温的场所，例如电力设施、化工厂等，火灾的风险较高。这些场所可以使用非制冷型红外探测器来监测设备的温度，一旦检测到异常温度变化，就可以及时发出火灾报警信号，通知相关部门进行应急处理。综上所述，红外探测器作为一种重要的光学传感器，在热成像、安防监控、工业检测、医学诊断等领域中发挥着重要作用。制冷型红外探测器和非制冷型红外探测器各有优缺点，在不同的应用场景中都有广泛的应用前景。

连日来全国多地出现高温预警甚至部分地区出现超40℃的极端现象这时空调就成了我们的必备设施但有时空调制冷动力明明很足但房间内制冷效果却很差这是怎么回事呢？空调制冷系统出现问题在炎热的夏季，空调管道系统一旦出现问题，冷气会明显供应不足，导致空调的制冷效果大大降低。而通过FLIR ONE PRO手机红外热像仪扫描管道系统就能轻松发现冷气的损耗点，让客户能够及时处理管道系统的损耗问题，使得空调冷气恢复正常供应，从而减少因冷气不足加大风速或者整体维修带来的不必要的经济损失。使用FLIR ONE PRO检测空调系统案例分析：诀窍 | 一招告诉你如何判断空调是否有问题！不仅仅是炎热的夏季在寒冷的冬天空调暖气供应不足时同样也可以使用FLIR ONE PRO来解决哦~房屋气密封差当我们检测空调系统后并无异常时，可以使用FLIR ONE PRO检查下房屋的隔热层的状态。因为房屋中缺失的隔热层会让热气或冷气渗透进来，渗透进来的热气，需要空调制造更多的冷气才能抵消掉，从而导致空调制冷变慢了！使用FLIR ONE PRO检测房屋气密性通过FLIR ONE PRO手机红外热像仪，您可能会发现缺少隔热层的常见区域一般包括：出口和开关周围的地方，外墙与屋顶相接的阁楼边缘，以及未完工的车库，这些车库如果与房屋的其他部分相连，会导致大量的热气涌入或冷气的输出。案例分析：小菲课堂 | 如何检查房屋的隔热层问题？FLIR ONE PRO手机红外热像仪，作为FLIR的“明星款”产品，一直都颇受用户们的喜爱。它不仅机身小巧，Android和IOS版本手机均可即插即用，而且其功能还很强大：配备高分辨率的热传感器，具有超前的VividIR图像处理功能，红外分辨率高达160*120，测温范围从-20℃至400℃，可以观察到更多的细节和隐藏的问题。Teledyne FLIR热像仪在暖通行业的经验丰富，应用广泛FLIR ONE PRO手机红外热像仪更是暖通工程师们的“心头好”目前京东、天猫官方旗舰店均有售

制冷剂是制冷系统中的关键组成部分，它在制冷循环中不断地进行蒸发和凝结，从而实现热量的转移。制冷剂气体用途广泛，包括住宅、商业和工业空调应用以及汽车空调中的供暖、通风和空调（HVAC）系统。还有食品和饮料行业、制药业、化学品储存和冷链物流等，各行各业使用的制冷系统及某些需要冷却或制冷的工业流程（如化工制造和石油提炼），制冷剂同样至关重要。制冷剂应用广泛因此其泄漏状况就无法避免制冷剂系统发生泄漏会导致环境问题、能源效率降低和潜在安全隐患那么，该如何预防减少其泄漏事故的发生呢？制冷剂泄漏的危害与检测困难众所周知，R22（二氟一氯甲烷）等许多制冷剂已被证实会破坏地球臭氧层，而R32（二氟甲烷）和氨等其他制冷剂虽然更加环保，但若被大量释放至大气中，依然会产生负面影响。氨泄漏还会危害人类健康。因此，检测制冷剂系统的泄漏对于保护环境、提高能源效率、维持系统性能、保障安全和遵守法律法规至关重要。制冷剂泄漏的规模可能很小，难以轻易检测，而且往往发生在错综复杂的管道网络、连接点、阀门处甚至设备内部。制冷剂系统的某些部件可能位于密闭或难以触及的空间内，使检查和接触潜在泄漏点变得尤为困难。暖通空调（HVAC）和制冷系统中使用的许多制冷剂具有易挥发性，挥发速度极快，一旦泄漏，就可能会在被检测到之前完全散逸，因此检测泄漏困难重重。鉴于制冷剂挥发速度极快，必须采用及时高效的泄漏检测方法。制冷系统大多在嘈杂环境中运行，尤其是在工业环境中。机械、通风系统或其他设备产生的背景噪声会干扰泄漏检测工作。实施泄漏检测措施，尤其是针对大型系统或复杂装置实施泄漏检测可能耗费大量成本和时间，还有涉及到设备的升级改造或专业工具和技术的使用规范等，因此在资源分配和检测期间的停机时间安排方面会给公司带来更多挑战。制冷剂泄漏高效检测：声波成像制冷剂系统的定期泄漏检测对于防止破坏环境、保障能源使用效率和维持系统可靠性至关重要。声波成像技术可高效精确定位制冷剂泄漏，进而有助于及时维修，并将与此类泄漏相关的潜在安全风险降至最低。声波成像仪是一种非常适用于制冷剂泄漏检查的工具，因为即使在大型设施内或在周围存在嘈杂机械的情况下，它也能检测到微量制冷剂泄漏产生的独特声音。声像仪的佼佼者：FLIR Si124FLIR Si124系列声像仪内置124枚麦克风，接收频率范围在2kHz至65kHz（范围可调整），其可根据波形过滤工作环境中的背景噪音，识别气体泄漏的声音特征，精确定位目标微小气体泄漏。搭配FLIR专为其开发的Si插件（声学插件），用户可将声像图导入FLIR Thermal Studio分析软件中， 进行离线编辑、分析和创建高级报告，省事省力省心！选择FLIR声像仪的优势★ 及时定位隐蔽制冷剂泄漏，节省时间、能源和成本；★ 及早检测出泄漏，杜绝计划外的停机，提高生产效率；★ 可快速扫描大型设施、复杂设备和难以触及的空间；★ 即使在嘈杂环境中也能准确定位关键问题；★ 杜绝制造流程中制冷剂泄漏导致的缺陷，保障产品质量；★ 及早检测出潜在的危险氨泄漏，保障操作人员的安全；★ 操作简单，只需简单培训，即可轻松整合到维护周期中。；★ 可实现无中断检测；★ 防止有害制冷剂释放到空气中，有助于将对环境的影响降至最低；★ 具备基于人工智能的分析功能，可为维护和修理计划提供实时结果和诊断建议。用于气体泄漏检测的FLIR声像仪目前有两个版本，详情戳这里：详细对比Si124-LD与Plus版FLIR Si124系列声像仪让制冷剂泄漏的苗头扼杀在摇篮里它是企业节约成本和保障安全的一大利器

北京时间2022年7月11日凌晨5点，人类有史以来最强大的太空望远镜——詹姆斯韦布空间望远镜（James Webb Space Telescope, 简称JWST）发布了第一张经过官方处理的科学图像。这张前所未有的清晰宇宙图像标志着人类对宇宙的观察进入了新的红外时代，也引起了人们对韦布空间望远镜的更多兴趣。韦布望远镜首张经过官方处理的科学图像 韦布空间望远镜经历了二十五年研发，耗资100多亿美元，是集人类多领域顶尖科技于一身的强大观测仪器。它的主要观测波段为红外，这是因为来自早期宇宙的光在经过百亿年的红移后，大部分已经变成了红外线。但观测红外线是件麻烦事，所有具有温度的物体都会发射红外线，温度越高红外辐射就越强。为了观测到来自遥远宇宙深处的红外线，韦布的核心组件之一中红外成像仪（Mid-Infrared Instrument, MIRI）必须运行在低于7K（-266℃）的低温环境下，以抑制成像仪自身红外“噪音”的干扰，获得高质量的图片。这个温度甚至比韦布空间望远镜所在的空间温度（约36K）还要低30度，因此必须使用额外的制冷系统才能实现。 实现这样低的温度本身已经很不容易了，更何况韦布空间望远镜独自运行在距地球150万公里的L2拉格朗日点上。这套制冷系统还必须满足体积小、重量轻、可靠性高、振动低等一系列苛刻要求，才能保证韦布在十余年设计寿命内的稳定工作。韦布身上这套顶尖的制冷系统，便是被NASA工程师们称为“最强黑科技”的脉管式热声制冷系统。MIRI的超低温制冷装置 热声制冷是目前最先进的制冷方式之一，它利用热在弹性介质（常为高压惰性气体，如氦）中引起声学自激振荡的物理现象实现介质的压缩或膨胀，进而实现对热量的“搬运”达到制冷的效果。没看懂也没关系，总之与传统压缩机式制冷相比，热声制冷的优势在于装置结构非常紧凑，制冷效率高，并且几乎不需要机械运动部件，因此成为了韦布空间望远镜的不二选择。下面这张图就是韦布空间望远镜的脉管式热声制冷装置示意图，有兴趣的同学可以研究一下。脉管式热声制冷装置示意图 “天霁”ODS5-PRO高精度环境空气破坏臭氧层物质（ODS）与含氟温室气体监测系统在对环境空气进行监测时，为了实现对四氟化碳、三氟化氮等痕量超低沸点（约-130℃）组分的有效捕集，制冷温度需要低于-200℃（73K）。这个温度虽然比韦布的7K高了不少，但也足以让空气液化了。为了满足在线监测系统对于可靠性的要求，“天霁”ODS5-PRO采用了和韦布空间望远镜同款的脉管式热声制冷系统。该系统极为小巧，却可以在10分钟内实现从室温到-200℃的急速制冷。相比于上一代压缩机制冷，该系统不需要外置压缩机和传统制冷剂，可集成在主机内部，且制冷效率高，可靠性好。“天霁”ODS5-PRO超低温制冷系统 脉管式热声制冷系统的应用，使“天霁”ODS5-PRO分析精度、工作效率和可靠性均得到了有效保障。该低温技术源自工程中国科学院理化技术研究所低温工程学重点实验室，具有完全自主知识产权，是真正的“中国创造”+“中国制造”。

我国用于极低温区科学研究的制冷设备在相当长一段时期内主要依赖进口。这些制冷设备根据其温区和功能特点的不同而分为几个不同的系列，分别是：（1）温度低至~1 K的氦4减压降温制冷系统；（2）温度低至~300 mK的氦3制冷机；（3）温度低至~10 mK的稀释制冷机；（4）温度低至1 mK以下的核绝热去磁制冷机。其中，氦3制冷机具有在百mK温区制冷功率大的特点，特别适合在该温区开展各类电学、热学和谱学实验，是在建的怀柔综合极端条件实验装置量子调控系统的核心低温设备之一。目前其商业产品主要来自于英国牛津公司和美国Janis等公司。中国科学院物理研究所曾于2021年率先自主研发成功了最低温度达到10mK以下的干式稀释制冷机，消除了固态量子计算研究被“卡脖子”的隐患。最近，在承建怀柔综合极端条件实验装置的过程中，物理所Q02组又自主研发成功了顶部插杆式氦3制冷机，实现了265mK的最低温度，并在300mK实现了200μW的大制冷功率。这些指标均达到了国际同类先进商业产品的水平，并圆满完成了低温强磁场低维电子波谱学实验站的低温工艺验收指标。该氦3制冷机的核心单元在设计、工艺和材料等方面实现了全部国产化，打破了此前我国此类极低温科研仪器设备市场被国外垄断的局面。中国科学院物理研究所自主研发的用于综合极端条件实验装置的顶部插杆式氦3制冷机

近日，安徽省量子信息工程技术研究中心及科大国盾量子技术股份有限公司联合发布消息，国产稀释制冷机“ez-Q Fridge”在交付客户后完成性能测试，实际运行指标达到同类产品国际主流水平，成为国内首款可商用可量产的超导量子计算机用稀释制冷机。据媒体报道，2023年下半年，国盾量子向两家科研单位交付了国产稀释制冷机产品，经客户多月测试，设备长时间连续稳定运行，能够结合主动减震系统以及磁屏蔽等，为量子芯片提供低至10mK级别的极低温低噪声环境，制冷功率达到450uW@100mK。在容纳78根低温测控同轴线缆的超导量子计算低温支撑系统中，分别对56比特和24比特超导量子芯片进行测试，稀释制冷机运转效果良好，达到了国际先进水平。实际上近年来，量子科技已引起国内外的广泛关注。而发展先进的量子科技离不开极低温制冷技术，这主要是由于量子本身是微观的效应，很容易受到干扰，而超低温可以将噪音降得很低。比如，对量子比特来讲，它最怕的就是温度，因为温度产生热耦合噪音，低温之后噪音就可以被极大的限制，使它成为孤立系统，这时它的退相干时间就会大大延长，量子比特才会成功，否则包括存储、读取、叠加等都需要时间。目前达到低温的手段主要有吸附制冷、绝热去磁制冷和稀释制冷。稀释制冷技术于 1950 年代首次提出，并在 60 年代建成了第一个完整的稀释制冷系统，随后便成功商业化。稀释制冷技术最低温度可以低至数个mK（10K），具有制冷过程连续不间断及制冷功率较大等优点，随着低温物理研究需求的不断增加，其已经成为目前最为流行的制冷方法。水有普通的水和重水，它们混合到一块是分不开的，但是氦三氦四不一样，液态的氦三和氦四在低温下在大约八九百mK的时候就会自动分开，自动分开的现象过程中会有所谓的制冷效应，其实这就是因为这两者复合在一起就会产生稀释效应，就会有降温效应，连续的补充和打破平衡，就使得混合液一直处于相分离状态，就实现了所谓的稀释制冷，这就是稀释制冷机的原理。随着量子计算等技术的不断发展，对mK级的稀释制冷机提出了更高的要求，当前国内有数家单位和企业在投入精力开发。中科院物理所2021年，中国科学院物理研究所自主研发的无液氦稀释制冷机6月下旬实现近10mK(比绝对零度-273.15摄氏度高0.01度)极低温，标志着中国在高端极低温仪器研制上取得突破性进展，具备了为量子计算等前沿研究提供极低温条件保障的能力。2023年3月28日，中国科学院物理研究所承担的北京市科技计划课题“400微瓦无液氦稀释制冷机研制”顺利通过了第三方技术测试。测试专家组认真听取了项目工作报告，审查了技术测试方案，查验了测试仪器和受试设备，通过现场测试和读取测试数据，一致认为该无液氦稀释制冷机长时间连续稳定运行最低温度已达到7.6mK，制冷功率达到450μW@100mK，两项指标均达到了国外主流中型商业稀释制冷机的水平。合肥知冷低温科技有限公司2023年6月13日，“量子计算用国产极低温稀释制冷机项目”在合肥高新区正式签约，并入驻量子信息未来产业科技园。“量子计算用极低温稀释制冷机”由安徽大学物质科学与信息技术研究院单磊教授、王绍良研究员团队自主研发。安徽大学研究员、合肥知冷低温科技有限公司董事长王绍良表示，项目是合肥“以投带引”的成功案例，在合肥市科技创新集团的支持下，项目公司将拿到第一笔种子基金，打通落地转化的最初一公里。本源量子2023年10月，由本源量子计算科技（合肥）股份有限公司完全自主研发的本源SL400国产稀释制冷机成功下线，这是国内科创企业的研发团队首次成功突破量子计算极低温制冷这一关键核心技术。省量子计算工程研究中心相关负责人张俊峰说：“该稀释制冷机可提供12mK以下的极低温环境及不低于400μW@100mK的制冷量，降温时间在40小时内，升温时间在24小时内，可满足超导量子计算的极低温运行环境和快速回温的要求，达到国际主流产品的水平。”此外，中船重工、飞斯科等国产厂商目前也在投入相关设备研发。中船重工鹏力(南京)超低温技术有限公司市场总监巢伟向仪器信息网透露，当前国内能用的最基础版本的是400-500μW，而国外主流厂商的1mW设备已经成熟了，甚至开展了10mW的研究，比如IBM的10mW的设备已经用起来了。林德等企业已开发了百瓦级、甚至数百瓦级别4K制冷量来预冷的稀释制冷机。当前中船低温已实现4K制冷机每年一千多套的量产。上世纪70年代物理所冉启泽老先生曾研制出湿式稀释制冷机，但后来无人从事相关研究，相当长一段时间内国内处于技术断层和研究空白，目前国内所用到的稀释制冷机均从欧美购买，比如Oxford Instruments ，Cryomagnetics，Janis Research Company，Bluefors Oy NanoMagnetics Instruments， ICE Oxford Ltd，Quantum Design, Inc.，Leiden Cryogenics Entropy等。2019年12月，美国商务部的一份内部文件提出，未来将限制向中国等美国在量子计算上的竞争对手出口稀释制冷机。一旦被限，中国的量子计算研究将面临重大挑战。据了解，国际主流稀释制冷机售价400万元至600万元，稀释制冷机的国产化，在一定程度上扭转了量子计算关键核心技术受限的局面，加快了量子计算领域自立自强步伐，增强我国在量子计算领域完全自主可控能力。

“持续追求更优的设计，不断提高相机性能。”日前，我们的合作伙伴 greateyes 正式发布了用于 EUV、VUV、X 射线的全帧内真空 CCD 相机 LOTTE。greateyes 已经为客户成功定制了这样的内真空相机，并在今年的慕尼黑国际光博览会（LASER World of PHOTONICS）上向大家首次公开展示了 LOTTE：LOTTE覆盖5eV - 20keV的能量范围，采用封装式不锈钢外壳，超高真空兼容，低至10-9mbar；18 bit 的模数转换能够利用 CCD 传感器的全动态范围达到更高的信噪比。这款内真空 CCD 相机 LOTTE 集成了目前最前沿的低噪声电子系统和超低温制冷技术，深度制冷至 -100℃，低噪声使之成为极弱信号条件下的理想相机，将给光谱学和影像研究带来前所未有的可能性。特 点• 可至 -100 °C 的超低温半导体制冷系统 产生极低的暗电流来达到更佳检测极限• 千兆以太网 GigE 数据接口 您可选择本地或远程进行操作• 至 5MHz 的快速读取速度 高帧率搭配低噪声电子系统• 超高真空（UHV）兼容性 密封设计达到极低的材料释气率• 高达 98% 的量子效率 灵敏的传感器适合弱光应用• 灵活的软件选项 原装 Vision 软件或各类开发包 SDK极紫外、软 X 射线内真空 CCD 相机LOTTE-s 光谱系列型号参数典型应用▪ 极紫外光刻▪ 软 X 射线光谱▪ 等离子体发射光谱▪ 高次谐波（HHG）光谱▪ X 射线近边吸收精细结构光谱共振非弹性 X 射线散射量子效率极紫外、软 X 射线内真空 CCD 相机 LOTTE-i 成像系列型号参数典型应用▪ 极紫外光刻▪ X 射线层析成像/ 荧光成像▪ 傅立叶变换全息术▪ X 射线衍射▪ X 射线相衬成像▪ 掠入射小角 X 射线散射（GISAXS）量子效率灵活定制我们也可以根据客户的需求灵活定制您的专属相机！例如改变传感器的位置和倾角，修改相机尺寸及冷却系统等等，更多具体要求欢迎与我们交流。德国Greateyesgreateyes 开发、生产并销售高性能科学相机。其作为精确探测器，被广泛应用于成像与谱学应用领域。同时，greateyes 公司也生产用于太阳能产业的电致荧光与光致荧光检测系统。成立于 2007 年的greateyes，以德国柏林洪堡大学的技术为基础，迅速发展成为国际知名的先进探测器生产企业。如今，其科研与工业客户群体已遍布多个国家。 北京众星联恒科技有限公司作为 greateyes 公司中国区授权总代理商，为中国客户提供 greateyes 所有产品专业的售前咨询，销售及完整的售后服务。欢迎各位对 CCD 相机感兴趣的老师随时联系我们。

全新升级 greateyes CCD相机 2019年12月 全帧转移，深度制冷，高性能科研级CCD 相机全新平台出身于柏林的ELSE是德国greateyes公司最全新研发，应用于紫外-可见-近红外波段的光谱及影像相机。ELSE集成了目前最前沿的低噪声电子系统和超低温制冷技术，同时保持了紧凑小巧的设计。全新的设计允许从50kHz至4MHz灵活地选择所需读出速度。18-bit的模数转换能够利用CCD传感器的全动态范围，以达到更好表现和更高的信噪比。为匹配不同应用的需求，该相机包括多种类型的传感器可供用户选择。同时ELSE的低噪声使之成为极弱信号条件下所需的理想相机，它将给您的光谱学和影像研究带来前所未有的机遇。主要特点• 超低温半导体制冷系统产生极低的暗电流来达到更佳检测限• 严密的真空封装保护传感器且维护需求较低• 千兆以太网GigE 及 USB 3.0 数据接口您可选择本地或远程进行操作• 多种传感器类型不同尺寸均提供使用紫外，可见或近红外的镀膜• 高达 95% 的量子效率灵敏的传感器适合弱光应用• 用户可选择增益在最适合信噪比和动态范围间平衡传感器• 快速读取速度高帧率搭配低噪声电子系统• 灵活的软件选项原装 Vision 软件或各类开发包 SDK光谱应用成像应用ELSEsELSEi典型示例拉曼光谱近红外光谱荧光光谱吸收，透射及反射光谱活体荧光生物成像天文观测LIBS 光谱仪中子层析成像EL / PL 成像超冷量子研究典型型号ELSEsELSE 1024x128ELSE2048x512ELSE1024x256像素规格1024 × 1281024 × 2562048 × 512 感光区域26.6mm × 3.3 mm26.6 mm × 6.7 mm27.6 mm × 6.9 mm像素尺寸26 μm × 26 μm26 μm × 26 μm13.5 μm × 13.5 μmELSEi（图片为4096x4096）ELSE 1024 x1024ELSE 2048x2048ELSE 4096x4096像素规格1024 × 10242048 × 20484096 × 4096感光区域13.3 mm × 13.3 mm27.6 mm × 27.6 mm61.4 mm × 61.4 mm像素尺寸13 μm × 13 μm13.5 μm × 13.5 μm15 μm × 15 μm量子效率曲线 滑动查看下一张图片 德国Greateyesgreateyes开发、生产并销售高性能科学相机。其作为精确探测器，被广泛应用于成像与谱学应用领域。同时，greateyes公司也生产用于太阳能产业的电致荧光与光致荧光检测系统。成立于2008年的greateyes，以德国柏林洪堡大学的技术为基础，迅速发展成为国际知名的先进探测器生产企业。如今，其科研与工业客户群体已遍布多个国家。 北京众星联恒科技有限公司作为Greateyes公司中国区授权代理商，为中国客户提供Greateyes所有产品的售前咨询，销售及售后服务。我司始终致力于为广大科研用户提供专业的x射线产品及解决方案。

全帧转移，深度制冷，高性能科研级CCD 相机全新平台ALEX，这是德国greateyes为您提供的新平台 ，适用于在VUV，EUV，软X射线和硬X射线范围中的光谱和成像应用。ALEX集成了先进的低噪声电子设备和超深冷却技术，同时保持了紧凑的相机设计。可以选择多种读出速度，以支持从50KHz到5 MHz的像素速率。真正的18bit AD转换允许利用CCD传感器的全部动态范围，以实现高性能和SNR。ALEX非常适合用于探测弱信号，这种情况下低的本底噪声是非常重要的。ALEX为您的科学研究提供了前所未有的可能性。下图是由Max Born Institute的成像和相干X射线小组与柏林Helmholtz-Zentrum（BESSY）的X射线显微术部门合作，使用ALEX得到的硅藻在软X射线显微镜下纳米图像。主要特点• 超低温半导体制冷系统（-100°）产生极低的暗电流来达到更佳检测限• 千兆以太网GigE 及 USB 3.0 数据接口您可选择本地或远程进行操作• 高达 98% 的量子效率灵敏的传感器适合弱光应用• 用户可选择增益在优信噪比和动态范围间平衡传感器• 快速读取速度可达5MHz高帧率搭配低噪声电子系统• 灵活的软件选项多种 软件或各类开发包 SDK可选光谱应用成像应用ALEXsALEXiEUV光刻技术软x射线光谱近边精细吸收光谱等离子体发射光谱高谐波光谱共振非弹性x射线散射X射线断层扫描成像傅里叶变换全息术X光透射成像相干衍射成像叠层衍射显微光谱成像掠入射小角度x射线散射典型型号ALEXs系列ALEX1024x256ALEX 2048x512芯片种类FIFI DDBI UV1BI DDFIBIBI UV1像素规格1024 × 2562048 × 512感光区域26.6 mm × 6.7 mm27.6 mm × 6.9 mm像素尺寸26 μm × 26 μm13.5 μm × 13.5 μm（图片为4096x4096）ALEXi系列ALEX 1024 x1024ALEX 2048x2048ALEX4096x4096芯片种类FIBI/BI DDBI UV1FIBI/BI DDBI UV1BIBI UV1像素规格1024 × 10242048 × 20484096 × 4096感光区域13.3 mm × 13.3 mm27.6 mm × 27.6 mm61.4 mm × 61.4 mm像素尺寸13 μm × 13 μm13.5 μm × 13.5 μm15 μm × 15 μm量子效率曲线★ 可选/定制配置 ★01不同型号法兰02芯片倾斜角度/突出03快门等机械配置04软件及SDK特殊开发客户发表文章不断在勤奋、专业、精益求精和追求卓越的Greateyes团队的共同努力下，继发布适用于紫外-可见-近红外波段的全帧转移、深度制冷科研级CCD相机:ELSE系列和适用于在VUV，EUV，软X射线和硬X射线波段的全帧转移、深度制冷科研级CCD相机:Alex系列。同时我们相机在客户现场也表现卓越，仅仅在2020年初就主力了4片论文的发表。简要信息如下:1. Arikkatt, A., et al. "Spectral Investigation of Laser Plasma Sources for X-Ray Coherence Tomography." Acta Physica Polonica, A. 137.1 (2020).波兰军事科技大学光电子研究所的A. Arikkatt团队对于专用于X射线相干断层成像研究所的激光驱动高原子序数等离子源辐射的EUV和SXR光谱进行了研究。该源使用了4ns，650mj的激光器来驱动双气体靶的结构。坐着使用了三个光谱仪来表征1-70nm的辐射光谱：掠入射光谱仪用于测试1-5nm和10-70两个波、透射光栅光谱仪用于测试4-16nm波段。作者标定了光源适用于SXR和EUV相干断层层析实验的波段。整个实验装置非常紧凑，约1.5m*1.5m，非常适用于实验室环境。2. Varvarezos, Lazaros, et al. "Soft x-ray photoabsorption spectra of photoionized CH4 and CO2 plasmas." Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics 53.4 (2020): 045701.爱尔兰都柏林城市大学和波兰军事科技大学的研究团队对中性甲烷和二氧化碳分子及它们的光电离等离子体的软X射线的吸收光谱进行了测量。SXR是激光驱动双气体靶产生的。在低的软X射线强度下，吸收光谱中只有与中性分子有关的特征。另一方面，随着辐射强度的增加，我们在光谱的低量一侧观察到新的吸收特征。在这种情况下，中性和电离的分子、原子和原子离子等碎片对等离子体的吸收光谱有贡献。作者还提到，这是首次利用这种激光等离子体为基础的SXR源用于创建和探测分子等离子体。重点是确定片段种类和相应的转变。3. Wachulak, P., et al. "EXAFS of titanium L III edge using a compact laboratory system based on a laser-plasma soft X-ray source." Applied Physics B 126.1 (2020): 11.作者利用激光等离子体软x射线源建立的小型实验室系统，对钛在LIII吸收边缘附近的扩展x射线吸收精细结构(EXAFS)光谱进行了研究。使用激光激发氪气/氦气双流充气靶等离子辐射源，其光谱范围优化为200 ~ 700 eV。在EXAFS研究中，宽的SXR谱和高的光子通量是必不可少的。实验装置保证了同时获取参考光谱和吸收光谱。用掠入射平场谱仪记录了它们的光谱。薄(200纳米厚)钛样品的吸收光谱揭示了EXAFS区域的特征，可以相当准确地测定原子间的径向距离。结果与基于光电子波函数散射的数值模拟输出及同步加速器源的数据吻合较好。这证实了这种光源，在标准的EXAFS方法中的适用性。4. Baumann, Jonas, et al. "Toroidal multilayer mirrors for laboratory soft X-ray grazing emission X-ray fluorescence." Review of Scientific Instruments 91.1 (2020): 016102.作者报道了一种用应用于激光驱动等离子体(LPP)射线源的超环面多层膜镜片的设计，并对镜片进行了表征。将此种镜片与已有光源耦合后在热电掺杂金氧化铜纳米膜上实现了无扫描掠射x射线荧光测量。德国Greateyesgreateyes开发、生产并销售高性能科学相机。其作为精确探测器，被广泛应用于成像与谱学应用领域。同时，greateyes公司也生产用于太阳能产业的电致荧光与光致荧光检测系统。成立于2008年的greateyes，以德国柏林洪堡大学的技术为基础，迅速发展成为国际知名的先进探测器生产企业。如今，其科研与工业客户群体已遍布多个国家。About us:北京众星联恒科技有限公司作为Greateyes公司中国区授权总代理商（EUV-SXR-X ray range），为中国客户提供Greateyes所有产品的售前咨询，销售及售后服务。我司始终致力于为广大科研用户提供专业的x射线产品及解决方案。

多年来，科学家、研究人员和研发专家热衷于将红外热像仪运用在广泛的应用领域中，包括工业研发、学术研究、无损检测(NDT)和材料检测，以及国防与航空航天等。但是，并非所有的红外热像仪均具有同等的品质功能，或者可用于一些专门的应用。譬如，要想获得精确的测量值，则需要配备高速定格动画功能的先进红外热像仪。今天，小菲就教大家如何选择制冷型和非制冷型红外热像仪！各有千秋制冷型红外热像仪先进的制冷型红外热像仪配有集成低温制冷机的成像探测器。这是一款可将探测器温度降低至制冷温度的设备。为了将热噪声降至场景成像信号水平之下，探测器温度的下降必不可少。制冷型红外热像仪是最敏感型红外热像仪，可探测物体间最细微的温差。它们工作在光谱中波红外(MWIR)波段和长波红外(LWIR)波段，因为从物理学角度来讲在这些波段热灵敏度较高。热灵敏度是指信号变化相对于目标温度变化。热灵敏度越高，就越容易探测那些目标温度与背景差异不大的场景。FLIR A6700sc是一款科研级中波红外锑化铟热像仪，能生成细节丰富的327,680像素热图像。非制冷型红外热像仪非制冷型红外红外热像仪是一款其中配备的成像探测器无需低温制冷的红外热像仪。常见的探测器设计基于热释电探测器，这是一种拥有较大温度测量系数的小型氧化钒电阻，表面积较大、热容量低，以及热绝缘效果佳。场景温度变化会导致红外探测器温度变化，从而将转化为电信号，并经过处理产生图像。非制冷型探测器用在长波红外(LWIR)波段中，与地面温度类似的目标在该波段中放射出的红外热能最多。相比制冷式探测器，非制冷型探测器的制造步骤更少，产率更高，真空包装成本更低，而且非制冷型红外热像仪无需极其高昂的低温制冷机设备。非制冷型红外热像仪配有较少的活动部件，在类似的工作条件下，其往往较制冷型红外热像仪具有更长的使用寿命。FLIR T650sc配备一台非制冷型氧化钒（VOx）微测辐射热计探测器，能生成640×480像素的热图像。非制冷型红外热像仪展现的优势带来了两难的问题：研发/科学应用什么时候使用制冷型红外热像仪？答案是：取决于应用需求。实例对比如果你想要发现微小的温差变化，需要图像质量，拍摄快速移动或发热目标；如果你需要看清热变化过程，或者测量极小目标的温度；如果你希望在非常明确的电磁波谱部位可见热对象；抑或你希望将红外热像仪与其他测温设备同步工作，制冷型红外热像仪则是适合你的仪器。01速度制冷型红外热像仪的成像速度快于非制冷型红外热像仪。高速热像成像的曝光时间可达到微秒，能够停止动态场景的表观运动，并可捕获每秒62,000帧以上的帧速率。其应用包括热分析和动态分析喷气式发动机涡轮叶片、汽车轮胎或安全气囊检测、超音速弹丸，以及爆炸等。制冷型红外热像仪具有极快的响应速度，并充分利用全局快门优势。这意味着它们能够同时读出所有的像素，而并非如非制冷型红外热像仪一样逐行读取，从而使制冷型红外热像仪能够捕获清晰的图像和对移动物体进行测温。这些红外图像对比了以20 mph速度旋转的轮胎的拍摄效果。左边这张是用制冷型红外热像仪拍摄的。您可能会觉得轮胎并未在转动，但这是制冷型红外热像仪在极其高速条件下的拍摄结果，它会“定格”轮胎的转动。非制冷型红外热像仪的拍摄速度太慢，无法捕捉到轮胎旋转时使得轮辐显得透明的瞬间。02空间分辨率下面热图像对比了采用制冷型和非制冷型红外热像仪系统可实现的特写放大效果。左边的红外图像是用带4倍近焦镜头和像元间距13μm制冷型红外热像仪的组合装置拍摄的，其光斑尺寸为3.5μm。右边的红外图像是用带1倍近焦镜头和像元间距25μm非制冷型红外热像仪的组合装置拍摄的，其光斑尺寸为25μm。由于传感红外波长较短，制冷型红外热像仪通常具有比非制冷型红外热像仪更强的放大功能。由于制冷型红外热像仪的灵敏度更高，因此可使用带更多光学元件或更厚元件的镜头而不降低信号噪声比，从而提升了放大功能。03灵敏度制冷型红外热像仪灵敏度改善带来的价值往往并不显而易见。为了对比灵敏度的优势，我们做了一个快速的灵敏度实验。我们将手按在墙上停留几秒钟来创建手印的热图像，以此进行对比。开始的两张图像显示了手移开瞬间的手印。第二组图像显示了两分钟后手印的热特征。您可看见：制冷型红外热像仪仍能捕捉手印的大部分热特征，而非制冷型红外热像仪仅能捕捉其部分热特征。显而易见，制冷型红外热像仪比非制冷型红外热像仪能检测到更细微的温差，其检测的持续时间也更长。这意味着：制冷型红外热像仪能更清晰地显示被测目标的细节，并能帮助您检测到最微弱的热异常。04光谱滤波制冷型红外热像仪优势之一是能够轻松进行光谱滤波，以便侦测细节和测温，而这两点使用非制冷型红外热像仪则难以做到。实例一：我们使用了滤片，将其置于镜头后的滤片支架内或者内置在杜瓦探测器组件内，以便让火焰完整成像。过去，终端用户希望测量和表征火焰内的煤颗粒的燃烧现象。借助“看穿火焰”的光谱红外滤片，我们对制冷型红外热像仪进行了光谱波段滤波处理，在该波段中火焰为穿透式，因而我们能够对煤颗粒进行成像。图一为不带火焰滤片拍摄的图像，我们看到的都是火焰本身。第二张图为带火焰滤片拍摄的图像，我们能够清晰地看清煤颗粒燃烧情况。05同步精确的红外热像仪同步和触发功能使红外热像仪成为高速、高热灵敏度应用的理想之选。通过快照模式工作，FLIR A6750sc能够同步捕捉热活动中的所有像素。这对于监测快速移动物体时尤其重要，在这种时候，标准的非制冷式红外热像仪会使图像变得模糊。图中的图像即是良好的示例。在该例中，我们扔下一枚硬币，并通过传感器触发红外热像仪拍摄图像。两次抛扔相同硬币时，同时触发红外热像仪，你每次都会看到物体处于相同的位置。借助非制冷式红外探测器红外热像仪，你根本无法捕获硬币，因为其无法触发此类型探测器。如果不走运的话，图像可能模糊不清。FLIR红外热像仪配备制冷型探测器的红外热像仪比配备非制冷型探测器的红外热像仪具有更多优势，但是这类热像仪价格更昂贵。FLIR高性能制冷型红外热像仪有FLIR A6750sc、A8300sc、SC6000、SC7000、SC8000、X6000sc和X8000sc，它们在红外中波和红外长波光谱波段中具有超快速、超灵敏性能，而FLIR A6250sc则可在近红外光谱波段中操作。FLIR还提供各种非制冷式红外热像仪，包括入门级桌面实验套件和像FLIR T650sc一样的高端系统。专用镜头和软件将让您的红外热像仪解决方案满足特定的应用。选择制冷型与非制冷型红外热像仪主要是根据您的用途

近日天津市拓普仪器有限公司申请的WSZ-5A型单光子计数实验系统光电倍增管的集成冷却系统专利获得 中华人民共和国国家知识产权局的审批。专利号为：ZL 2008 2 0074024.1WSZ-5A型单光子计数实验系统是我公司最新开发的一套实验系统，该实验由单光子计数器、制冷系统、外光路等部分组成。该系统的信号处理部分采用脉冲高度甄别，甄别后的信号送脉冲计数器进行计数。输出的信号也直接引出至面板，实验者可以根据自己的实验情况进行实验扩展，这样给实验者以更加大的实验空间以到达学习与锻炼的目的。 主要特点： 采用内置水循环半导体制冷系统，不需外部水源； 应用USB与计算机通信，可以很方便地进行实验，操作简单，结果明了； 应用稳定的脉冲计数器，具有计数范围宽、计数准确等优点； 采用CR110光电倍增管接收，利用半导体制冷技术以降低仪器的暗计数； 可以方便的进行实验扩展 主要技术指标： 波长范围：360-650nm 高压控制：数字可调 积分时间：数字可调 最大计数：107 甄别电平：数字可调 暗计数：≤30CPS(-20°C) 仪器成套性： 主机：一台 半导体制冷器电源、减光片、保险管、USB接口、计算机（由用户选配）

十多年来，FLIR光学气体成像（OGI）热像仪一直用来可视化各种气体泄漏。这些OGI热像仪的开发是为了“看到”各种气体，包括碳氢化合物、二氧化碳、六氟化硫、制冷剂、一氧化碳、氨等。FLIR OGI热像仪被应用于各行各业，包括减少排放、提高生产效率和确保安全的工作环境。与其他检测技术相比，OGI热像仪的一大优势是该技术能够在不中断工业过程的情况下精准定位气体泄漏部件。从历史上看，OGI热像仪一直采用制冷型红外探测器，与非制冷型红外探测器相比具有多个优势，但成本往往更高。非制冷型红外探测器技术的进步使得像FLIR OGI热像仪这样的制造商，能够为相关行业设计和开发成本较低的OGI解决方案。尽管成本较低，但与使用制冷型探测器的热像仪相比，使用非制冷型红外探测器的热像仪存在一定局限性。光学气体成像背后的科学在我们讨论OGI热像仪中制冷或非制冷探测器的问题之前，我们可以先解释这项技术背后的理论。光学气体成像可以比作通过普通的摄像机进行观察，但操作员看到的是一股类似烟雾的气体喷出。如果没有OGI热像仪，这将是肉眼完全看不见的。为了能看到这种气体飘动，OGI热像仪使用了一种独特的光谱(依赖于波长)过滤方法，使它能够检测到特定的气体化合物。在制冷型探测器中，滤波器将允许通过探测器的辐射波长限制在一个非常窄的波段，称为带通，这种技术被称为光谱自适应。光谱自适应OGI热像仪利用某些分子的吸收特性，将它们在原生环境中可视化。热像仪焦平面阵列（FPAs）和光学系统专门调整到非常窄的光谱范围，通常在数百纳米左右，因此具有超选择性。只能检测到由窄带通滤波器分隔的红外区域中的被气体吸收的红外波段。大多数化合物的红外吸收特性取决于波长。氢、氧和氮等惰性气体无法直接成像。黄色区域显示了一个光谱滤波器，设计用于对应大部分背景红外能量将被甲烷吸收的波长范围。（图中横坐标代表波长，纵坐标代表甲烷气体的透射率）如果将OGI热像仪对准没有气体泄漏的场景，视野中的物体将通过热像仪的镜头和滤光片透射和反射红外辐射。如果物体和热像仪之间存在气体云，并且该气体吸收滤波器带通范围内的辐射，那么通过气体云到达探测器的辐射量将减少或增加。具体情况要看气体云与背景的关系，云与背景之间必须有一个辐射的对比。总而言之，让气体可见的关键是：气体必须吸收热像仪看到的波段中的红外辐射；气体云必须与背景形成辐射对比；气体云的表面温度必须与背景不同。此外，运动使气体云更容易可视化。熟悉光学气体成像相关的波长为了解决理解“制冷与非制冷”光学气体成像热像仪的挑战，您需要了解与光学气体成像相关的波长以及这些热像仪中使用的探测器。OGI热像仪的两个主要波长通常被称为中波（3到5微米）和长波（7到12微米）。在气体成像领域，这些区域也可以称为“功能区”和“指纹区”。在功能区，一个热像仪可以看到单一类别的更多气体，而许多单独的气体在指纹区有特定的吸收特征。几乎所有碳氢化合物气体都在FLIR GF320的过滤区域(黄色部分)吸收能量，但在长波或指纹区域(蓝色部分)有不同的吸收特征虽然许多气体在中波和长波区域都有吸收特性，但也有气体仅在一个红外波段发射和吸收。有些气体在中波而非长波光谱中发射和吸收(如一氧化碳/CO)和吸收，另一些仅在长波光谱中发射和吸收（如六氟化硫/SF6）。这些气体不属于指纹或功能区，通常指烃类气体。下面是CO和SF6气体的红外光谱图。制冷与非制冷型探测器制冷型OGI热像仪使用需要冷却到低温（约77K或-321°F）的量子探测器，可以是中波或长波探测器。检测功能区碳氢化合物气体（如甲烷）的中波热像仪通常在3-5μm（微米）范围内工作，并使用锑化铟（InSb）探测器。检测SF6等气体的制冷型长波热像仪在8-12μm范围内工作，可以使用量子阱红外光电探测器（QWIP）。制冷型OGI热像仪有一个集成了低温冷却器的成像传感器，其可以将传感器温度降低到低温。传感器温度的降低对于将探测器噪声降低到低于被成像场景的信号水平是必要的。制冷机运动部件的机械公差非常小，随着时间的推移会磨损，氦气也会慢慢通过气体密封。最终，在运行1万至1.3万小时后，需要对冷却器进行重建。带有制冷探测器的热像仪有一个与探测器连接的滤波器。这种设计可以防止滤波器和探测器之间的任何杂散辐射交换，从而提高图像热灵敏度，进而会使光学气体成像仪更有效地可视化某些气体，甚至使OGI热像仪符合美国环保局的OOOOa或其他要求等监管标准。用制冷型热像仪拍摄墙上手印的图像和两分钟后再次拍摄的图像用非制冷型热像仪拍摄墙上手印的图像和两分钟后再次拍摄的图像非制冷OGI热像仪使用微测辐射热计探测器，不需要制冷探测器所需的额外零件。它们通常由氧化钒（VOx）或非晶硅（a-Si）制成，在7-14μm范围内具有响应性。它们比制冷型热像仪更容易制造，但热灵敏度或噪声等效温差（NETD）较差，这使得更难以可视化较小的气体泄漏。NETD是一个指标，表示热像仪可以探测的最小温度差异。上图显示了制冷和非制冷探测器灵敏度的差异。更好的NETD将使制冷型OGI热像仪检测气体的效果至少是非制冷的五倍。用于确定OGI热像仪检测气体效果的类似标准是噪声等效浓度长度（NECL），该标准确定在定义的拍摄距离上可以检测到多少气体。例如，用于甲烷检测的FLIR GF320制冷型OGI热像仪（3-5μm探测器）的NECL小于20 ppm*m，而非制冷型（7-14μm探测器）的NECL大于100 ppm*m。对于非制冷型的OGI热像仪，另一个需要考虑的是滤波器。有些热像仪没有在长波光谱中过滤，这意味着它们只是一个完全开放的探测器，使用独特的分析来可视化气体。FLIR的高灵敏度模式(HSM)是利用软件和分析来增强气体可视化的热像仪示例。有些热像仪内部设置更有针对性的过滤器。这些滤波器可能与镜头有关，在探测器和镜头之间，以多种方式设计。使用非制冷过滤，由于限制到达热像仪探测器的辐射，您会失去热灵敏度。这将导致产生更高的NETD热灵敏度值，但可以提供与气体成像相关的更好图像。随着光谱滤波器宽度变窄以聚焦于特定气体时，来自场景的辐射减少，而探测器的噪声保持不变，来自滤波器的反射辐射增加。这会产生与气体成像相关的更高质量的图像，但会降低热像仪用于温度测量（辐射测量）的热灵敏度。当你使用冷滤镜时，比如制冷型OGI热像仪，这种现象就可以避免，因为反射的辐射量非常小。如何选择制冷与非制冷型OGI热像仪气体显示：在选择OGI热像仪时，首要考虑因素是确保热像仪能够显示气体。之后，再做出综合的考量，而不仅仅基于价格。制冷型的优势：虽然它们的价格可能更高，但制冷型OGI热像仪有相当大的优势。如上所述，这些单元属于烃类气体的功能区域，这意味着只需要一个热像仪就可以看到各种各样的气体。在某些情况下，指纹区域需要多个热像仪才能达到相同的结果。中波热像仪的另一个独特优点是不受水蒸气的干扰。如上图所示，水蒸气在长波或指纹区域有很强的吸收，这可能会导致使用长波热像仪时图像的不确定性。灵敏度和图像质量：在选择OGI热像仪时，提高灵敏度和图像质量也是需要考虑的重要因素。这些不仅影响了对小泄漏的可视化能力，而且在试图满足监管标准时也可能是相当大的因素。FLIR GF320甲烷和VOC检测用红外热像仪非制冷的优势：随着非制冷型OGI热像仪在市场上的推出，这项新技术具有优势。首先，非制冷型OGI热像仪的制造成本大大降低，从而导致市场价格降低。由于设计简单，无需冷却器，因此维护成本也较低，这可能使其更适合连续、24/7全天候运行的应用。无论你是想省钱、满足监管标准、提高工人安全，还是仅仅想成为一名好的环境管理员，如今你的选择比以往任何时候都多，当然有时也可能会让人困惑。选择OGI热像仪的决定有很多因素，而不仅仅是价格。FLIR提供了市场上最广泛的OGI热像仪选择和阵列，可以让您拥有更多选择。

瑞士巴塞尔大学物理学家开发出一种新的制冷技术，用超冷原子气体作制冷剂，把一种膜振动冷却到绝对零度以上1摄氏度之内。这一技术可用于给量子机械系统制冷，有望让量子物理实验系统变得更大，并带来新的精密检测设备。相关论文发表在最近的《自然· 纳米技术》杂志上。　　超冷原子气体是目前最冷的物质之一，是用激光束把原子陷落到一个真空室内，使它们运动得越来越慢，由此温度达到绝对零度以上不足百万分之一摄氏度。在这种温度下，原子服从量子物理法则：它们就像一个个小波包那样来回运动，能同时处在多个位置并互相叠加。目前已有许多技术利用了这些特征，如原子钟及其他精密检测仪器。　　在新研究中，巴塞尔大学物理系教授菲利普· 图特莱恩领导的研究小组就是用这种超冷气体作为制冷剂，把一块1毫米见方的振动膜冷却到绝对零度以上不足1摄氏度。据物理学家组织网近日报道，该膜是一块50纳米厚的氮化硅膜，上下振动就像一面小鼓的鼓皮。这种机械振动是永远不会完全静止的，它表现了一种热振动，取决于膜的温度。　　由于原子极微小，迄今造出的最大原子云也只有几十亿个超冷原子组成，比一粒沙子包含的粒子数还少，所以原子云制冷的力量极为有限。　　&ldquo 这里的诀窍是，希望膜以何种模式振动，就把原子的全部制冷力量都集中到这种振动模式上。&rdquo 研究小组成员安德里亚· 乔克尔说，原子和膜之间的相互作用由激光束引起，&ldquo 激光对膜和原子产生了压力，膜的振动改变了光对原子的压力，反之亦然。&rdquo 激光能跨越几米远的距离传递制冷效应，所以原子云无需直接与膜接触。这种连接作用还可以通过两面镜子组成的光学共振器放大，膜在两面镜子之间，就像三明治。在本实验中，虽然薄膜包含的原子数是原子云的10亿倍，研究人员还是观察到了很强的制冷效应。　　以往科学家只是理论上提出，可以用光来连接超冷原子和机械振荡。本研究是世界上首次在实验中实现了这一系统，并用它来给振荡物体制冷。研究人员指出，如果进一步改进该技术，还可能把膜振动制冷到量子力学基态。　　对研究人员来说，用原子冷却膜只是第一步。图特莱恩说：&ldquo 与光致作用相结合，能很好地控制原子的量子性质，这为量子膜控开辟了新的可能。&rdquo 人们有可能用相对宏观的机械系统来做量子物理实验，以前所未有的精确度检测膜振动，反过来开发出针对微小力和质量的新型传感。

冷水机的制冷循环有单级压缩制冷循环和双级压缩制冷循环。单级压缩制冷循环比较常用，在此就不再解释了。 那么什么是 冷水机的双级压缩制冷循环呢？所谓双级，是指：从蒸发压力到冷凝压力通过两级进行压缩的机械式压缩制冷循环，主要是通过双级压缩型工业冷水机来实现的。 冷水机的双级压缩制冷循环是在单级压缩制冷循环的基础上发展起来的。双级压缩型工业冷水机的工作原理：压缩过程分为两个阶段，第一个阶段：来自蒸发器的制冷剂蒸气在低压级压缩机中进行压缩，然后进入中间冷却器进行冷却；第二阶段，制冷剂蒸气进入高压级压缩机压缩到冷凝压力。 冷水机的双级压缩制冷循环的组成可按以下两种方式： 1、单机双级压缩机：由一台压缩机组成，其中几个气缸作为高压缸，其余几个气缸作为低压缸，这种缸数的比例一般是1:3，或者是1:2，这类压缩机通常称为单机双级压缩机。 2、双机双级系统：由两台压缩机组成的，其中一台为低压级，另一台为高压级； 按照节流和冷却方式，冷水机双级压缩制冷循环的可以分为：双级压缩一级节流循环和双级压缩两级节流循环。一级节流：是指冷凝压力直接节流到蒸发压力。两级节流：是指制冷剂先从冷凝压力节流到中间压力，然后由中间压力节流到蒸发压力。 对于工业冷水机组制冷循环的中间完全冷却，则是指将低压级的排气冷却成中压下的干饱和蒸气，如果只降低温度而并没有达到饱和状态时，我们称之为中间不完全冷却。 采用一级节流时制冷工质液体直接从冷凝压力节流到蒸发压力，故可以利用其压力差实现远距离或高处供液，而且也便于调节，因此它的应用较为广泛。 文章原创:上海田枫实业有限公司 www.tfsye.com上海田枫实业有限公司,专业生产各类制冷设备，包括层析冷柜,冻干机，冷水机，超低温冰箱，恒温槽等，一流的专业，一流的服务，上海田枫是您的最佳选择！

1.项目编号：0706-224100004N003项目名称：中国检验检疫科学研究院全自动物种信息鉴定分析一体机设备采购项目预算金额：48.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：48.0000000 万元（人民币）采购需求：名称数量简要技术需求交货期是否接受进口产品全自动物种信息鉴定分析一体机1套可视化的高通量测序数据分析；单分子测序及数据分析；基于测序的物种来源鉴定分析。2个月否2.项目编号：0706-224100004N002项目名称：中国检验检疫科学研究院QuEChERS制冷全自动样品制备系统设备采购项目预算金额：44.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：44.0000000 万元（人民币）采购需求：名称数量简要技术需求交货期是否接受进口产品QuEChERS制冷全自动样品制备系统1台主要用于食品、农产品农药残留检测时，利用QuEChERS方法对不同种类样品进行提取和净化处理合同签订后4周否3.项目编号：0706-224100004N005项目名称：中国检验检疫科学研究院微生物快速检测仪设备采购项目预算金额：27.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：27.0000000 万元（人民币）采购需求：名称数量简要技术需求交货期是否接受进口产品微生物快速检测仪1套1.用于微生物预培养，包括为微生物快速生长提供预置培养基、温度、搅拌等条件 2.用于核酸快速检测和数据云传输和管理；3.用于进行现场离心、涡旋、移液等前处理。签订合同后七个工作日否合同履行期限：签订合同后七个工作日本项目( 不接受 )联合体投标。

摘要：相变蓄冷技术利用相变材料在相变时伴随着的吸热或放热过程对能量进行储存和应用，起到控制温度、降低能耗和转移用能负荷的作用。本文综述了相变温度在 25℃以下的相变蓄冷材料及其在不同应用场景的筛选依据。其次，介绍了相变蓄冷材料在食品医疗冷链物流、建筑节能控温与数据中心应急冷却、人体热管理和医疗保健的相变纺织品等领域的应用。从调节相变蓄冷材料相变温度、过冷度、热导率和循环稳定性等方面总结了材料热物性的调控策略，分析了不同调控策略存在的优缺点。指出相变蓄冷系统可通过增强蓄冷系统热导率和强化传热结构来改善普通材料传热性能差的问题。最后从复合相变材料制备到系统设计优化和应用场景拓展等方面对相变蓄冷技术研究方向进行了展望。关键词：相变蓄冷材料；相变蓄冷系统；复合相变材料；热物性；应用随着全球变暖和人们生活质量的提升，制冷需求快速增长，制冷空调系统带来的碳排放量与日俱增，预计到2050年，全球制冷能源消耗仍将增加十倍。面对制冷能耗急剧增长的发展趋势，大力开发太阳能、风能等新能源电力是解决未来制冷能耗缺口的技术关键。然而，新能源电力存在间歇性、波动大的缺点，易出现发电量与用电量不匹配的问题。因此发展高效储能技术，对新能源消纳与利用是适应可再生能源网络的有效途径。发展先进的蓄冷技术，调节制冷和用冷负荷使之匹配，是制冷系统技术发展的重要方向。蓄冷技术可以在峰谷电价时段或能量盈余的时候进行储能，实现能源移峰填谷，降低电网峰值用电负荷和成本。相对于电化学储能，蓄冷技术可以直接存储冷能，具有安全性高、循环稳定性好、成本低的优点。因此，将蓄冷技术与制冷系统耦合的储能技术一直是研究热点，在工商业及民用场景应用广泛。在冷链运输领域，我国每年因运输过程中低温环境不合格导致水产品腐烂损失率达25%，果蔬类损失率达25%~35%，全球有超过50%的疫苗被浪费。因而蓄冷技术在冷链运输领域能够通过减少运输过程中的温度波动来降低产品变质几率，有效减少产品损耗，实现食品和医疗用品的长距离运输。蓄冷技术也可应用于建筑节能，将蓄冷材料与建筑基体复合制得储能墙体，在白天吸收室外进入室内的热量，夜晚则释放热量给室内供暖，实现辅助控制室内温度，减小建筑采暖、制冷能耗，有助于提高室内环境舒适度。此外，通过蓄冷空调将晚上低谷电转化为冷能储存起来，在白天电网高负荷时释放，转移用电负荷，结合分时阶梯电价策略能降低建筑制冷成本与能耗。此外，蓄冷技术与纺织品结合制作成智能纺织品、应用于人体热管理，也是重要的应用领域之一。蓄冷材料是蓄冷技术的核心，开发适宜温度及高蓄冷密度的蓄冷材料是满足不同蓄冷需求的关键。目前常见的蓄冷材料主要有∶显热蓄能材料和潜热蓄能材料。显热蓄能材料包括水等，利用自身升降温过程中热能的变化进行能量储存和释放，技术成熟且成本便宜，适合大规模生产。但其蓄冷密度小，只适用于分钟、小时级的短时蓄冷场景。潜热蓄能材料利用相变材料固-液-气相态变化来储蓄或释放能量，其中应用最为广泛的固-液相变能在相变过程中吸收大量热能，同时温度保持不变（如图1）。潜热蓄能材料蓄冷密度远高于显热蓄能，适用于数小时至数周的蓄能场景，且成本适中，具备大规模应用的潜力。图 1 固液相变过程本文主要对应用于蓄冷领域的相变材料进行综述，探讨相变蓄冷材料物性调控和优化、相变蓄冷系统传热技术强化，总结当前相变蓄冷材料和蓄冷系统不足，展望相变蓄冷技术研究方向和应用前景。01常见相变蓄冷材料常见相变蓄冷材料主要指相变温度在25℃及以下的相变材料。其中，按材料成分可分为有机、无机和共晶相变材料。1.1 有机相变蓄冷材料有机相变材料主要包括石蜡、脂肪酸、酯和醇等，以碳链长度小于17的烷烃为主。有机相变材料相变焓优异、腐蚀性小，而且热稳定性好、经多次相变后物理和化学性质基本不变，可靠性好。但有机相变材料热导率低，如石蜡、酸或醇类有机物的热导率为0.3 W/(mK)、部分材料易燃、生产成本较高等。表1列举了一些相变温度在25℃及以下的常用有机相变材料热物性。其中十四烷相变温度为5~8℃，在冷库、冷链运输保温箱、空调蓄冷等多个场景中应用最为广泛。表 1 有机相变材料的热物性参数1.2 无机相变蓄冷材料无机相变材料主要有冰、水合盐类、熔融盐类、金属或合金类等，其中冰和水合盐因相变温度较低主要用于低温领域，如在空调和建筑蓄冷等领域应用广泛。无机相变材料相变焓大、热导率较高，常见水合盐热导率为0.5 W/(mK) ，而且来源广、成本低、商用化前景好。然而无机相变材料可靠性差，存在过冷度高和相分离严重的缺点，多次使用后性能衰减严重，而且腐蚀性强。表2列举了一些相变温度在25℃及以下的常用无机相变材料热物性。表 2 无机相变材料的热物性参数无机相变材料中冰的研究最多，因为冰相变焓为334 kJ/kg，为常见相变材料的2~3倍，而且成本低廉。冰与水混合所得冰浆具有良好流动性和高相变潜热，可通过离心泵和管道输送，在极高含冰量下不堵塞，且所需输送管道和储罐尺寸小，以其为基础的冰蓄冷技术是实际工程项目中使用最广泛的蓄冷技术。1.3 共晶相变蓄冷材料共晶相变材料是将两种或两种以上相变材料混合制备得到的共晶产物，其熔点低于任一组分。共晶相变材料按材料可分为有机-有机共晶、无机-无机共晶和有机-无机共晶相变材料。无机-无机共晶相变材料包括金属合金相变材料、水合盐及熔融盐共晶相变材料，有机-有机共晶相变材料包括有机酸共晶和石蜡，无机-有机共晶相变材料主要是有机酸和水合盐的共晶相变材料。其中无机-有机共晶相变材料能实现有机、无机材料优势互补，可获得兼具过冷度低、潜热较高、性能稳定的相变蓄冷材料，但目前应用研究较少，潜力巨大。共晶相变材料能通过调整各组分比例来控制相变温度，而且能一定程度上改善材料过冷度和相分离等问题，是调节相变材料热物性的一种重要方法，但共晶相变材料的制备工艺较为复杂，需要围绕共晶点按比例形成共晶物，且组分比例与相变温度不呈线性规律，应用前需要进行大量预实验，过程繁琐复杂。表3列举了一些相变温度在25及以下的常用共晶相变材料热物性。表 3 共晶相变材料的热物性参数1.4 相变蓄冷材料的选择研究并筛选出适用于蓄冷系统的相变蓄冷材料，是相变蓄冷技术的关键之一。一般来说，用于蓄冷领域的相变材料应具有以下特性∶①相变温度合适；②相变潜热大；③热导率高；④冻结和熔化率高；⑤热稳定性好；⑥固液相变体积变化小；⑦过冷度低；⑧循环稳定性好；⑨无毒和无腐蚀性；⑩成本低。目前相变蓄冷材料中有机相变材料和无机相变材料应用最为广泛，二者关键物性对比如图2所示，可作为实际选材的参考依据。无机相变材料具有低成本、毒性低和高热导率的优点，适合大规模生产，在蓄能水罐、冷库等大型建筑设备中应用较广，但其过冷度高、相分离严重和腐蚀性强的缺陷限制其在蓄冷领域的应用。有机相变材料具有过冷度低、循环稳定性好和腐蚀性小优点，主要适用于冷链运输和智能纺织品，但其低热导率、有毒、易燃和高成本的缺点阻碍其进一步应用。相比有机、无机相变材料，共晶相变材料可根据组分比例调控相变温度，实现精准控温，适用于要求温度变化范围小的场景，但目前研究较少，适用环境较少。图 2 无机相变材料与有机相变材料关键物性对比图在实际应用中，很难筛选出满足所有条件的相变蓄冷材料，因此要优先选择相变温度适宜且相变潜热高的蓄冷材料，最后采用合适的方法对其性能进行调控。02相变蓄冷技术的应用2.1 冷链运输冷链运输过程中环境温度波动易造成产品损耗，如果引入相变材料，发挥其相变控温功能，减少环境温度波动，能有效提高冷链运输产品质量。冷链运输根据保温方式分为被动式和主动式。被动式冷藏主要应用于冷藏箱，如图3所示，在箱体内加入相变蓄冷材料，吸收进入到箱体内部的热量、减缓温度上升速率，为冷藏物体长时间提供低温储存环境。Li等复合了膨胀石墨与辛酸-月桂酸共晶相变材料，二者质量比为71∶29，制得复合相变材料的相变温度和潜热分别为3.8℃和141.7 J/g，热导率提升了2.8倍，使材料释冷速率提高636.7%。Huang等基于石蜡OP5E开发了一种蓄冷保温箱，高低温测试表明，相变材料可以在至少80 h使保温箱内部温度保持在2~8℃。Liu等将KCl-NH4Cl共晶盐吸附于高吸水性聚合物SAP上，制得一种相变温度为-21℃和相变潜热为230.62 J/g的蓄冷材料。该材料在-15℃下冷藏生物样品时，冷藏时间能达到16.37 h，能有效保证生物样品质量。图 3 被动式冷藏箱及内部构造主动式冷藏是如图4所示在车内安装含相变材料的制冷机组，主动将车内温度控制在适合食品冷藏的低温状态。在主动冷藏系统内，加入相变材料可以辅助控温，减少车厢内的温度波动，降低主动制冷系统能耗。刘广海等设计了一款集隔热、相变蓄冷、制冷送风为一体的冷藏车，相比传统冷藏车，相变材料加入使车内平均温度波动下降48.7%，温度不均匀度系数下降50%。Zhang等考察了集成相变材料对制冷系统能耗影响情况，含相变材料的集装箱制冷能源成本和运营成本分别降低71.3%和85.6%。Michele等提出了一种结合相变材料并用于冷藏车的新型隔热墙，当相变材料厚度为1 cm时，能在10 h内使车内温度波动范围不超出相变温度2℃。图 4 主动式冷藏车及系统组成将相变材料与冷链运输相结合，能出色发挥相变材料高潜热和相变控温的特点，不仅大幅延长有效冷藏时间，还减少冷藏空间的温度波动，提升其温度均匀性，有效减少冷藏产品的损耗率。与传统制冷相比，将制冷系统与相变材料结合，能大大降低能源成本和运营成本，起到减少碳排放的作用。2.2 纺织品人体热管理与出汗散热类似，将相变材料如图5所示应用于纺织品中，通过引入温度调节作用以提升人体舒适度。这种纺织品被称为智能调温纺织品，能响应人体或环境的变化，实现保暖和降温双向温度调节功能，适应多变的环境。目前相变材料与纺织品结合方式主要有三种∶填充法、涂层法和纤维中空填充法。图 5 纺织品集成相变材料用于温度调节填充法是将相变材料填充于纤维或密封袋中，再集中放置在服装内部，特别是胸部和背部等发热量较大的部位，通过相变材料直接吸热或放热的方式控制体表温度。如图6所示，Saeid等将相变温度在24~35℃的石蜡用于降温背心，穿着降温背心在轻度活动和中度活动期间，温度仍维持在人体舒适温度范围内，出汗率分别降低了42%和52%，减少了脱水几率。Hou等开发了一种基于相变材料的液体冷却背心，背心重量为1.8 kg，能在炎热环境中为穿戴者提供至少2 h温度舒适环境。图 6 石蜡降温背心及其包装涂层法将相变微胶囊加入涂层液中，并用刮板将液体均匀涂抹在织物表面，使纤维表面粘附上相变微胶囊来改变纺织品的热性能。Xu等将相变微胶囊固定在棉质衣物上，所制衣物相变温度为16.5℃~36.8℃，符合人体热舒适温度，而且保温系数与不含相变材料的衣物相比从1.05%提高到32.2%。Yin等将相变温度为25.7℃的相变微胶囊嵌在纤维表面，使面料保温率达23.9%，控温能力良好。纤维中空填充法是如图7所示对含有中空结构的纤维进行加工，在内部填充相变材料来赋予纤维蓄能特性。Ke等制备了一种聚丙烯腈/月桂酸-硬脂酸/二氧化钛的复合纳米纤维，相变温度约为25℃，经30个循环后性质相对稳定，具有良好的控温性和稳定性。Song等采用真空浸渍法将月桂酸封装到木棉纤维微管中，制得样品中月桂酸质量分数达86.5%，焓值达153.5 J/g，经2000次循环后性能基本不变。图 7 纤维中空填充法相变材料对热能的吸收会延缓身体温度升高，并减少皮肤中水分散失，从而提高舒适度。同时相变材料具有相变控温特性，可以减缓穿着者的热失衡症状，如感冒、中暑和晕厥等，在医疗保健领域有着广阔的发展空间。Olson等制备了由NaCl、Na2SO4和水组成的复合相变材料，如图8所示，应用于婴儿出生后降温问题上，通过简单方式抑制了环境温度的变化。Prashantha等将相变材料制成冰袋用于低温治疗，不仅降低成本，而且延长了使用时间，提供更好的冷疗功能。图 8 相变床垫（蓝色）上为婴儿降温，床垫由相变材料和软垫组成Zhang等用浸渍法将OP10E和SEBS混合制备了可在10℃下保持1800 s的弹性相变油凝胶，并设计如图9所示的冷却帽用于发烧儿童的冷敷治疗，模拟了人体热调节过程，建立发烧儿童所需凝胶量的数据库，为相变头套设计提供参考标准。图 9 相变油凝胶冷却帽建模及数据库将相变材料与人体热管理相结合，可以实现个性化体温调节。这类智能被动体温调节纺织品体积小、使用便利，在高温作业和户外运动等场景中提升人体舒适度。将相变纺织品制备调节体温的医疗保健产品，能帮助婴儿或患有温度敏感性疾病的人群缓解热失衡和常见并发症，加快病情治愈速率。创新性的相变智能体温调节纺织品在技术上已有了较深积累，其商业化值得期待。2.3 建筑节能及数据中心应急冷却将相变材料用于建筑节能领域，能使室内温度维持在舒适范围内，提高人们居住和办公舒适度，实现节能和减少碳排放的目标。建筑节能领域所用蓄冷技术可根据蓄冷方式分为被动式蓄冷和主动式蓄冷。被动式蓄冷主要通过将相变材料与建筑墙体复合制得如图10所示的相变储能墙体，白天吸收热量给室内降温，夜晚释放热量维持室内温度，起到辅助调节室温、减小建筑采暖和制冷能耗的作用。聂瑞等将硅藻土、十八烷和过硫酸铵混合制备一种相变微胶囊/硅藻土复合材料，具有调节室温以及维持室内湿度平衡的功能。Wang等将石蜡、膨胀石墨和高密度聚乙烯掺入水泥砂浆中制备复合相变砖块，在15~30℃和18~24℃时，120 mm厚的相变墙体比240 mm厚普通墙体的蓄能能力分别提高了12.7%和61%，有效降低了室内温度波动。Fu等将膨胀珍珠岩和六水氯化钙复合制得相变温度在27.38℃的相变砖块，用其代替泡沫保温砖作为屋顶，使得室内峰值温度降低5℃，达到室内峰值温度的时间滞后约900 s。图 10 相变材料在建筑节能中的应用主动式蓄冷主要通过制冷装置将电能和太阳能等转化并储存到如图11、图12所示蓄冷装置中，常见于冷库、家用空调和数据中心应急冷却系统等，能在需要时将冷能释放出来，有助于缓解能源供需不匹配的问题。图 11 集成相变材料冷却系统的空调系统图 12 集成相变材料冷却系统的太阳能空调系统Solaimalai等将1-葵醇用于冰基蓄冷系统中，使制冷系统工作时间减少了81.85%，平均充冷放冷速率是原来的5倍以上。Dogan等研究了蓄冰系统对大型超市空调用电成本的影响，相变材料的引入使制冷系统性能提升4.4%，目前运营成本已降低60%。Zheng等基于相变温度为5℃的相变微胶囊材料构建了一种相变冷库空调系统，其蓄冷量为常见冷库的1.5倍，当冷藏容量为3000 kJ时，冰和相变微胶囊悬浮液分别需要3980 s和2200 s完全凝固，使用相变微胶囊悬浮液可节省1780 s。王芳等选择主要成分为甘氨酸的相变蓄冷材料用于小型移动保鲜库中，使冷藏区域温度保持在1.6℃~2.6℃间，在不同供冷方式下内部温度波动均小于1.5℃。周晓棠等将冰蓄冷技术运用到家用空调中，运行10 h后，蓄冰空调的制冷量平均增加34%，达到15.6 kW，性能系数COP平均提升0.7，起到降低能耗的作用。Batlles等在太阳能制冷系统中引入相变储能罐，结果表明每天可节约40%制冷能耗。Peter等将储能罐、太阳能板和热泵组合成蓄冷系统，经1616 h测试，相比常规系统，该系统的季节性性能系数为4.4，总效率提高了46.6％。随着数据中心服务器集成程度的提升，热负荷也在不断升高，为了防止服务器故障，需要配置空调系统以满足数据中心降温需求。而当空调系统因故障停止工作时，需要应急冷却系统及时为服务器提供合适的环境温度，降低故障率。将相变材料与数据中心应急冷却系统结合，发挥相变材料高相变焓和相变控温优势，起到减少运营成本和短时间大量释冷的作用。Huang等基于相变蓄冷装置设计了一种如图13所示的风冷紧急冷却系统，可以将温度保持在27℃以下至少300 s，在低运营成本的同时保证较长的冷却时间。Ma等将相变蓄冷装置和循环热虹吸管集成了一种新型冷却系统，可以维持服务器运行6 min，并且随着相变材料热导率的提升，能将有效紧急冷却时间延长到15 min。图 13 紧急冷却系统综上，在建筑节能领域中引入相变蓄冷材料，可减少室内温度波动并维持在舒适范围内。且相比传统制冷装置，相变材料具有的高相变焓优势能减少制冷机组装机容量，实现制冷、蓄冷装置的轻量化，降低安装、运行成本，提高能源利用效率。03蓄冷技术的发展现状及方向蓄冷材料的固有缺陷及其蓄冷系统的传热性能不足会影响系统整体传热效率。我们需要针对性改善这些不足，提升实际使用性能。蓄冷技术的提升主要包括∶①蓄冷相变材料物性调控和优化；②相变蓄冷系统传热技术强化。3.1 相变蓄冷材料性能的调控3.1.1 相变温度调控相变温度是筛选相变材料的重要参数。为了同时满足对潜热、相变温度等方面的要求。可以结合两种及以上组分开发共晶相变材料来扩大相变温度的选择范围，通过改变组分比例来调控相变温度，克服单一相变材料的缺点，使相变材料更贴合应用需求。Lin等以磷酸二氢钠二水合物、磷酸氢二钾三水合物和五水合硫代硫酸钠配置得三元共晶水合盐相变材料，相变温度从-14.8℃到-10.6℃，可根据需要更改相变温度。李夔宁等将相变温度分别为58℃、18.2℃和-1℃的乙酸钠、丙三醇和水，混合制得相变温度为-14℃的三元共晶相变材料，获得更低的相变温度。Vennapusa等将相变温度为23.01℃的脂肪酸共混物OM-21和相变温度为22.7℃的十二烷醇配置成共晶相变材料，其相变温度从8.6℃到17.5℃，实现调控相变温度的目标。共晶相变材料能根据需求调整相变温度，但材料配比与相变温度间的规律仍不清晰，需要对共晶盐相变机理和规律进一步研究，为大规模应用共晶相变材料提供科学依据。3.1.2 热导率调控不同应用场景对相变材料热导率要求不同。例如在换热器中要求高热导率，更快将近热源部位的热量传递给低温部位，强化系统整体换热效率。而在保温冷藏系统中要求低热导率，减少冷藏空间和外界环境热交换，延缓温度变化趋势，创造合适且长效的低温环境，实现保障产品质量的目标。不同相变材料传热机理不同，金属相变材料主要由电子进行热传递，非金属相变材料主要由声子传递热量。不相容材料之间的声子散射会增大界面热阻，而内部具有完整三维互联网络的材料可以为声子传播提供通道，进而提升材料热导率。因此调控相变材料热导率的方法主要是添加多孔载体材料或纳米粒子等制备复合相变材料，进而改变材料整体的热导率。常用的高热导率多孔载体有泡沫金属和膨胀石墨等，低热导率的载体有二氧化硅、膨胀珍珠岩等。高热导率的纳米粒子有碳基纳米粒子，如碳纤维、碳纳米管和石墨烯等，以及金属纳米粒子如纳米二氧化钛、纳米氧化铝等。Lin等制备了相变温度为5.92℃的膨胀石墨基复合相变材料，将热导率提高到0.43 W/(mK)，为原来的1.75倍，显著改善材料的传热性能。Soroush等考察泡沫铜对不同石蜡热导率的改善效果，在质量流量为0.02 kg/s和使用石蜡C22的前提下，系统最高热效率高达83%。He等将二氧化钛纳米颗粒悬浮于氯化钡水溶液中，制得相变温度为-5℃、热导率为0.565 W/(mK)的悬浊液，二氧化钛的加入使热导率提高12.76%。Chen等将相变温度为-9.6℃的十二烷吸附到疏水气相二氧化硅中，与纯十二烷相比热导率降低45%，低热导率有利于抑制内外环境之间热传递，使十二烷更好用于保温领域。这两种调控热导率的方法仍有不足，纳米粒子存在分散不均匀和团聚的问题，在循环使用中性能衰减严重，热导率提升幅度小，性价比低。加入多孔载体会减少相变材料含量，影响整体蓄能量。目前对纳米粒子和多孔载体孔隙的尺寸对热导率的影响规律仍有空缺，以及降低界面热阻和提高相变材料相容性的机理还需进一步探究。3.1.3 过冷度调控过冷是指相变材料在一定压力条件下，温度低于理论凝固温度时仍不发生凝固或结晶，需要冷却到凝固点以下才开始凝固的现象。过冷度被定义为熔化起始温度和结晶开始温度之间的差值，过冷度越大越难结晶。无机相变材料的过冷度普遍偏高，其中水合盐相变材料成核性能较差，容易发生过冷，使相变材料无法在要求温度范围内工作。而且过冷度越大，意味着制冷温度越低，对制冷机负荷要求更高。影响过冷度的因素主要包括∶冷却速率、壁面效应和尺寸效应。一般冷却速率越大，过冷度也越大。过冷度也受封装容器材料种类、表面粗糙度和壁面晶体结构影响，粗糙壁面能提供更多成核位点，粗糙度越大，过冷度越低。储存相变材料的容器体积越小，过冷度越大，因为相变材料中存在灰尘或其他杂质颗粒，能在结晶过程中作为成核位点，促进结晶。但随着容器尺寸减少，缺少足够杂质颗粒提供成核位点，只能以均匀成核的方式结晶，增大相变材料结晶难度。目前解决相变材料过冷的方法主要有添加成核剂和壁面改性。添加成核剂主要是选择晶格参数接近目标材料的成核剂，当成核剂结构与无机盐类结晶物相似时，能起到诱导结晶作用，实现减小过冷度的目的。这种方法经济成本低、适用范围广且制备过程无需特定设备，在调控过冷度方法中应用最广泛。Wu等在氯化镁溶液中加入氯化钙和氢氧化钙作为成核剂，相变材料的过冷度由16.56℃降低到7.73℃，有效抑制过冷。Tang等在相变材料中加入成核剂九水偏硅酸钠将过冷度降低至1.9℃。Zou等以相变温度为11.81℃的四正丁基溴化铵溶液作为蓄冷材料，加入成核剂十二水合磷酸氢二钠使材料的过冷度由4.5℃降低到2.01℃，成核剂的加入有助于降低过冷度。壁面改性法通过增加壁面粗糙度或加入多孔材料和纳米粒子，为相变材料结晶提供更多成核位点，降低材料过冷度。Matthieu等考察金属表面粗糙度对乙醇水溶液过冷度的影响，当铝管表面粗糙度从0.63 μm变13.3 μm时，乙醇水溶液过冷度从4.20℃降低到3.97℃。Zhang等制备了一种以泡沫铜为骨架的水基复合相变材料，过冷度从20.6℃抑制到6.8℃，有效降低了材料过冷度。Liu等将去离子水和氧化石墨烯纳米片超声混合，使水过冷度至少降低74%。成核剂用量需要合理配比，少量成核剂就能有效降低过冷度，过多成核剂反而会降低抑制过冷的能力，性价比不高。后续应使用分子模型对成核机理进行研究，加大对复合型成核剂的开发和机理解释，构建成核剂数据库为大规模商业化提供参考依据。目前对于壁面改性降低过冷度的机理研究不够深入，仅为定性分析，后续应建立多维模型来模拟真实场景，从成核能角度解释机理，用普适性规律指导过冷度的调控。3.1.4 循环稳定性调控固-液相变材料在吸热后，相态会从固态熔化为易于流动的液态，容易出现泄漏，在长期使用中性能衰减严重。对于水合盐类相变材料，在循环使用中可能会发生部分水合盐晶体因沉底而无法重新结晶的情况，即发生相分离，降低相变材料蓄冷能力。在实际使用中相变材料需要具有良好的循环稳定性，能够克服泄漏和相分离的缺点。提升循环稳定性主要途径包括∶制备定形复合相变材料法、微胶囊法和添加增稠剂法。制备定形复合相变材料法主要采用熔融吸附法，在膨胀石墨、泡沫金属等多孔基材内吸收液态相变材料，借助毛细作用和范德华力将液态相变材料吸附在内部孔隙中，减轻相变材料的泄漏。多孔基材内部孔径决定对相变材料的限制能力，根据孔径大小可分为微孔(2 nm)、中孔(2~50 nm)和大孔(50 nm)。较小的微孔可能会限制相变材料的相变，而较大的大孔不足以将相变材料吸附住。因此中孔和较小的大孔更适合制备防泄漏的复合相变材料。Fei等基于癸酸、棕榈酸和膨胀石墨制备了一种相变温度为23.05℃的复合相变材料，经1000次熔化和凝固循环，几乎没有液态相变材料泄漏，可靠性优秀。Shahbaz等采用气相二氧化硅吸附相变温度为20.65℃的六水氯化钙，经100次相变循环后，相变潜热仅变化了7.8%，性能较纯相变材料更为稳定。Zhang等将六水氯化镁和六水氯化钙混合制得相变温度为23.9℃的低温共晶物，经熔融吸附到膨胀珍珠岩中，经500次相变循环后，材料性质未出现明显变化，未出现相分离现象。微胶囊法常用高分子材料包覆相变材料，在其表面形成一层外壳，将液态相变材料锁在壳中，从而减少相变材料泄漏。Charles等使用相变温度为6.2℃的相变材料与外壳材料聚甲基丙烯酸甲酯进行交联制备微胶囊，使用30天后，质量损失仅为0.6%，而无外壳的纯相变材料质量损失高达6.6%，微胶囊壳使泄漏情况较轻。Zheng等以石蜡和三聚氰胺树脂分别为核材和壳材，制备了一种相变温度为5℃的相变微胶囊，经72 h后未出现分层，稳定时间长。Eszter等用海藻酸钙包裹月桂酸辛酯，经过250次高低温循环后，相变焓从128.27 J/g降至127.67 J/g，没有明显变化，循环稳定性良好。添加增稠剂法通过增加溶液粘度，使相变材料稳定保持悬浮态或乳液态，减少相分离。常见的增稠剂有羧甲基纤维素、琼胶、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、海藻酸钠和活性白土等，添加增稠剂法已广泛用于食品、涂料、化妆品、洗涤剂和医药等领域。He等在六水氯化钙与六水氯化镁二元共晶水合盐中加入增稠剂羧甲基纤维素，在100次循环内保持优异的循环稳定性，焓值从123.13 J/g降至117.88 J/g，为原来的95.7%。杨超等选取羧甲基纤维素作为增稠剂对六水氯化钙进行改性，获得的改性六水氯化钙在300次循环中实现了相分离的控制。杨晋等考察聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素、聚阴离子纤维素、黄原胶等增稠剂对十水硫酸钠相分离的调控规律，其中加入聚丙烯酸钠和聚丙烯酰胺后静置72 h后未出现明显相分离。目前多孔基材吸附机理解释不足，针对不同材料间相容性问题提出改善方法和相应机理解释。微胶囊使用时容易出现团聚问题，多次使用后因团聚前后密度差出现分层，不利于循环稳定。后续应探究使用表面活性剂来改善团聚问题，考察与不同添加剂的作用规律。增稠剂的使用会增加成本和降低焓值，需开发复配型增稠剂，降低生产成本。而且当相变材料作为浆料使用时，材料粘度的增大会加大传质阻力，增加泵功耗，应通过流体力学仿真来优化增稠剂配比。3.2 相变蓄冷系统性能的调控根据应用需求不同，可将相变蓄能系统分为相变蓄热系统和相变蓄冷系统，其中相变蓄冷系统如图14所示。而相变蓄能系统性能主要受两个因素影响∶相变材料和系统传热结构。相变材料可通过选材和改性等方法将性能调整至预期所需，系统传热结构可以通过改变换热器内外部形状和排布，获得具有换热面积大、结构稳定、操作简单、抗压性好、抗腐蚀性好和热稳定性好等优点的换热器。根据相变蓄冷系统换热方式的不同，可以分为间壁换热式相变蓄冷系统和直接接触式相变蓄冷系统。图 14 相变蓄冷系统示意图3.2.1 间壁换热式相变蓄冷系统蓄冷技术中间壁换热式相变蓄冷系统主要包括∶內融盘管式、堆积床式和管翅式，通过将制冷剂与传热流体隔开来防止二者直接接触，在一定程度上维持二者性质不变，目前应用最为广泛。內融盘管式蓄冷系统属于静态制冰，装置如图15所示，以冰作为相变材料，由浸没在水槽中的盘管构成结冰载体。蓄冷时，制冷剂在管内流动，将管外的水冻结成冰；释冷时，传热流体在管内流动，管外的冰熔化吸收管内流体的热量。盘管式蓄冰系统形状多变，应用范围广泛，使用简单，可靠性好，价格较低，本身既可制冰又可蓄冰。而且间壁换热的方式能隔开冷源和外界，提升系统的循环稳定性。但冰与传热流体间存在较大的接触热阻，对传热性能不利。且盘管式内部管路长、多弯折，制冷剂流动阻力大，泵功耗大，运营成本较高。图 15 内融式盘管式冰蓄冷系统的蓄冷和放冷过程堆积床式蓄冷系统通过将水、低温石蜡和水合盐等相变材料封装在如图16所示的球形或板形容器内，并将这种蓄冷单元如图17所示放置在水罐内。蓄冷时，制冷剂在蓄冰单元外流动，其中相变材料通过凝固来实现蓄冷。放冷时，传热流体流过蓄冷单元间隙实现热交换。这种蓄冷装置运行可靠，但存在蓄冷量不易计量、传质阻力大等缺点。图 16 封装式蓄冷单位图 17 堆积床式蓄冷系统管翅式蓄冷装置如图18所示，在列管上增加翅片来增大传热面积，常在翅片空隙中填充水合盐和石蜡等相变材料用于蓄冷。蓄冷时，制冷剂在管内流动，管外相变材料凝固蓄冷。放冷时，管外相变材料熔化释冷，降低管内传热流体温度。这种装置结构紧凑、传热面积大，但制备工艺复杂而且难检修保养，运行成本较高。图 18 管翅式换热器3.2.2 直接接触式相变蓄冷系统直接接触式相变蓄冷系统方法包括外融盘管式和直接接触式，通过制冷剂与传热流体直接接触换热，减少换热器热损失并提高热交换效率。外融盘管式蓄冷装置如图19所示，与內融盘管式蓄冷装置结构相似，同以冰作为相变材料。蓄冷时，制冷剂在管内流动，将管外水冻结成冰；但在释冷时，传热流体在管外流动，直接与冰接触换热。这种直接接触式传热能有效减低接触热阻，提升换热速率。但相变材料会直接接触传热流体，存在物性被影响的可能，可靠性有待提高。图 19 外融式盘管式冰蓄冷系统的蓄冷和放冷过程直接接触式冰浆制备装置如图20所示，制冷剂和水溶液直接接触，水溶液降温结晶形成冰晶颗粒，这种方法在动态制备冰浆过程中具有较高的换热效率，改进静态冰蓄冷中冰层厚度增长和热阻增加的缺点。但是制冷剂喷嘴处易发生冰堵，难连续制冰，传统低温冷媒难与水分离，消耗量大，且容易腐蚀管壁，实际应用成本高。图 20 直接接触式冰浆制备装置3.2.3 相变蓄冷系统的性能优化相变蓄冷材料的低热导率意味着相变蓄冷系统蓄冷和放冷时间长，增加制冷系统功耗，提高运行成本，因此需要对材料和换热器的热性能进行优化。相变蓄冷系统传热主要有两种强化方向∶添加高导热填料和增大换热器表面积，实际应用中常将这两种方法结合起来，共同优化相变蓄冷系统性能。添加高导热填料的方法是通过添加具有高热导率、大比表面积的纳米颗粒或多孔基材来提升整体热导率，提升系统释冷、蓄冷速率，提高整体融冰率。Lou等研究了泡沫金属对蓄冰球的传热强化，分析金属泡沫和金属泡沫复合翅片下温度场、冰锋演化、凝固分数、总凝固时间和蓄冷能力的变化，最后对泡沫金属蓄冰球的无量纲参数进行分析，为泡沫金属在蓄冷系统中的应用提供参考。Rajan等将活性生物炭纳米粉末分散在水中，将材料热导率从0.62 W/(mK)提升至1.05 W/(mK)。连续运行337 h，相比不含相变材料的冷库，含相变材料的冷库消耗电量从304.58 kWh降至278.03 kWh，相变材料降低了冷库9%的能耗。Refat等为提高水的热导率，将水封装在高热导率石墨球中并用于堆积床系统，石墨的加入使水的热导率从0.6 W/(mK)提升至7.2 W/(mK)，系统完全蓄冷时间减少了53.7%。增大换热器表面积，进而增大系统传热面积来提升热导率。常见方法是在换热器内引入翅片和增加槽口，管翅式换热器由此而来，翅片和槽口越多，热导率提升幅度越大。Shao等研究了相变乳液PCE-10在管翅式换热器中的热性能，其相变温度在4~11℃间，热导率为0.4 W/(mK)，翅片的存在强化了传热，使整体传热速率提升了1.1~1.3倍。Vahid等研究了管壳几何形状和传热管向下偏心对管壳式换热器中石蜡熔化行为的综合影响，得出增加偏心系数可以延长以对流为主的熔化时间，缩短以传导为主的熔化时间结论，为容器设计提供思路。Merve等为改善板式换热器的性能，在板表面上增设鱼鳃槽，传热速率提高了17.5%，鱼鳃槽起到增大传热面积作用。结合高导热填料及增大换热器表面积可进一步提高蓄冷系统传热性能，已广泛用于蓄冷系统中。黄江常使用膨胀石墨与水复合制备出相变焓值280.6 kJ/kg、相变温度0℃、过冷度为2.6℃和热导率为4.72W/(mK)的水/改性膨胀石墨复合相变材料。Feng等将这种水/膨胀石墨复合相变材料与管翅式换热器通过如图21所示方式耦合，将复合相变材料填充入换热器翅片间。图 21 水/改性膨胀石墨复合相变材料填充管翅式换热器相比纯水蓄冷器，该蓄冷器的蓄冷功率提升了15.9%，而且完成蓄冷时间仅为纯水蓄冷器的69.7%，成功搭建了一个具有较高蓄冷功率和较快蓄冷速率的蓄冷装置。Nóbrega等在水中加入纳米氧化铝颗粒，当纳米氧化铝质量分数为5 wt%时，相变焓为275.9 kJ/kg，结冰前热导率为0.67 W/(mK)，结冰后热导率为2.65 W/(mK)。再将其和图22所示四翅片管耦合，氧化铝和翅片管的加入分别使水完全凝固时间减少了25%和9.1%，成功缩短了系统蓄冷时间。图 22 相变材料与四翅片管耦合模型Ahmed等采用十四烷为相变材料，膨胀石墨作为高导热封装基材，制得相变温度为4.5℃、相变焓为168 kJ/kg、热导率为10 W/(mK)的复合相变材料。并如图23所示在空调系统中设计双流体回路，通过结构上的优化空调组成，空调压缩机在高峰时期的功耗从2.18 kW降至1.82 kW，降低约16%。图 23 使用膨胀石墨/十四烷复合相变材料的蓄热式集成空调加入纳米颗粒和多孔材料虽能提升系统热导率，但会对相变材料的相变潜热、相变温度和循环稳定性等性质有影响。增大蓄冷器传热面积，会因内部结构的复杂化提高成本和压降，对生产和应用提出更高要求。目前相变蓄冷材料和蓄冷器的量产工艺尚不成熟，大规模应用难度高，后续应继续开发新型蓄冷材料和蓄冷容器，寻找相变材料与蓄冷器之间更多种耦合方式，提出与工况相匹配的释冷、蓄冷控制策略，降低运行成本，实现相变蓄冷技术的大规模应用。而且要探究材料与容器间相容性，部分材料有金属腐蚀性，会减少系统使用寿命和增加维护成本，如何对装置进行防腐蚀处理也是未来的研究重点。04总结与展望本文回顾了面向低温相变蓄能领域的相变材料和相变蓄冷系统，并介绍了目前相变蓄冷系统的主要应用场景，最后针对相变蓄冷系统的关键性能介绍了调控方法和方向。尽管相变蓄冷材料和系统的研究已经取得了较大进展，但由于相变材料自身缺陷和使用条件限制，目前应用范围较窄，离大规模商业化还有一定距离。根据国内外现有研究，本综述认为可以从以下三个方面继续发展∶（1）进一步研究相变材料的性能调控方法和规律，单一相变材料通常存在如热导率低、过冷度高、循环稳定性差和腐蚀性强等缺陷，这可以通过制备复合相变材料和加入添加剂来调控相变材料性能。后续需要建立和完善相变材料的物性数据库，提供一种有利于解决多数问题的方案，同时开发兼具低成本和低制造难度的工业化路线，为相变材料大规模商业化提供技术支撑。（2）开发和研究新型相变蓄冷系统，使用数值模拟指导设备开发，设计结构简单和制造难度低的蓄冷系统，特别是对于冷链运输、纺织品和数据中心冷却等领域，要求有限的体积和重量，需要提高相变蓄冷系统的集成程度。应结合实验来验证模拟设备的实际使用性能，最后对相变蓄冷系统进行经济评估和环境评估，开发低能耗、低碳排放的相变蓄冷系统。（3）拓宽相变蓄冷系统在各领域中的应用，目前已在数据中心应急冷却和医疗保健等新领域有了较深的技术积累。后续还要完善在冷链运输、纺织品和建筑节能等领域的应用，寻找高蓄冷需求的行业，实现在各行各业的大规模商业化。总之，相变蓄冷技术作为储能技术中的技术分支，具有高安全性、性能稳定、充放寿命长、成本低、结构系统简单等优点，是未来实现分布式储能和清洁能源利用的重要方向。

近年来，低维材料、超导材料、量子科技等已成为科学研究关注的焦点，在日常生活上用不上超低温制冷技术，却在这些领域中发挥了重要的作用，为相关研究创造了极端条件，推动了相关科技的进步。近日，由全国纳标委低维纳米结构与性能工作组和中国科学院半导体研究所联合主办的第四届低维材料应用与标准研讨会（LDMAS2021）在北京西郊宾馆成功召开。在展会上，北京飞斯科科技有限公司的黄社松先生向我们介绍了超低温制冷技术的发展。氦是不可再生资源，无液氦制冷意义重大目前的超低温制冷技术离不开氦，但我国却是贫氦国家。据黄社松介绍，我国氦储量仅占全球2%左右，且开采难度大，目前我国还没有氦生产能力，氦气严重依赖于美国进口。虽然我国已通过资本注入等手段向卡塔尔等国家购买氦矿，但目前来讲氦还是不可再生资源，总量有限，如果不对其进行回收，在做完实验后会排入大气，现在无液氦系统传统替代氦气制冷已成为趋势。针对我国对无液氦制冷技术的需求，北京飞斯科科技有限公司在今年四月份推出了多功能高效闭环氦气循环系统，可以为用户提供一个低温的真空环境，最低温度小于1.7k且完全无液氦。同时设备消除了冷头的震动，解决了目前商用4K制冷机普遍存在的振动较大问题，特别适用于一些对振动敏感的实验（如STM、SEM、AFM、ARPES、显微镜、红外、高能物理、高压物理、单光子探测、布里渊散射和离子阱等）。黄社松表示，飞斯科的这款产品目前在同类产品中处于世界领先地位，虽然国际上仍有两家公司也有类似产品，但这些产品最低温度只能到3~4k，在两三年之内应该还不会有能匹敌该产品制冷效果的产品。此外，飞斯科还提供了相应的一些低温插件。黄社松先生还介绍了配套的ST-500显微型低温恒温器。恒温器采用低膨胀措施和低漂移设计，使样品振动水平降至纳米量级。采用新一代高效热交换器最低温度小于1.8K，可用作单量子点/单分子低温测试平台，紧凑型设计满足高倍放大的短焦距显微物镜要求，可与多数商用显微镜和Raman光谱仪匹配使用。黄社松透露，飞斯科推出的无液氦的多功能高效闭环氦气循环系统受到了用户的欢迎，目前已有20多套的订单在做。多功能高效闭环氦气循环系统国产稀释制冷机技术亟待突破除了已经实现商业化的多功能高效闭环氦气循环系统，飞斯科还在准备研发稀释制冷机。黄社松表示，消除震动和电磁噪音的稀释制冷机目前仍是空白，我们正在努力在做，但是时间比较长,不同于实验室研究产物，相关产品将直接推商业化。现在稀释制冷机的超低温制冷主要应用在量子领域、二维材料当中，这主要是由于量子本身是微观的效应，很容易受到干扰，而超低温可以将噪音降得很低。比如，对量子比特来讲，它最怕的就是温度，因为温度产生热耦合噪音，低温之后噪音就可以被极大的限制，使它成为孤立系统，这时它的退相干时间就会大大延长，量子比特才会成功，否则包括存储、读取、叠加等都需要时间。最近中关村一个创新论坛上，飞斯科的客户于海峰研究员也介绍了突破500ms退相干时间的成果，创造了世界纪录。不过目前稀释制冷机还存在一些技术问题。一方面，稀释制冷机本身是有震动的，而且稀释制冷机制造难度大，再加上减震更难，所以大家先不考虑这个问题。另一方面，整机上的冷托有磁性会造成非常大的干扰，量子比特会大幅度无效。黄社松表示，应用分体式的创新可以解决这个问题，现在世界上还没有第二个厂家在做这些事情，飞斯科规划当中明年可以推出商用的机型，同时会以此为基础制造无震动、无磁性的稀释制冷机，虽然最后不一定成功，但是总是要做一些尝试。黄社松也向我们透露，稀释制冷机现在主流的还是500微瓦，明年飞斯科推出来也就是500微瓦，后年才能推出1毫瓦的，届时将采用新的设计，在理论上有望解决噪音和磁性震动等问题。氦三提纯技术已成为量子研究的“卡脖子”技术水有普通的水和重水，它们混合到一块是分不开的，但是氦三氦四不一样，液体的氦三和氦四在低温下在大约八九百mK的时候就会自动分开，自动分开的现象过程中会有所谓的制冷效应，其实这就是因为这两者复合在一起就会产生稀释效应，就会有降温效应，连续的补充和打破平衡，就使得混合液一直处于相分离状态，就实现了所谓的稀释制冷，这就是稀释制冷机的原理。值得注意的是，氦三是氦四的同位素，氦四实际上是天然的，在美国很多天然气矿里面有百分之几的氦四，但氦三却不是天然的，而是纯粹的人造的，但是在宇宙中氦三、氦四非常多，比如太阳中有大量的氦3、氦4，核聚变就是氕氘氚反应最后变成氦三和氦四。众所周知，月球存在很多氦三，实际上月球本身是没有氦三的，是因为太阳风上亿年日积月累把它吹到上面而形成，但月球上的资源开采不易。当前，稀释制冷机需要的氦三全部需要进口。现在氦三主要从氚中提取。我们国家不缺氦三，缺的是没有放射性的，不带氚的氦三。氦三无放射性，但氚是有放射性的，而只有俄罗斯和美国可以生产商业化的无放射性的氦三。目前来讲，我国还没有真正的把无放射性的氦三的提纯商业化，所以全进口且非常受美国管制。黄社松在采访中呼吁道，国家需要把无放射性氦三提纯技术提上日程，否则量子计算机的稀释制冷还没解决掉，氦三就没了，没有氦三我们就没法做稀释制冷。黄社松表示，实际上飞斯科稀释制冷机的研制已经准备了很多年，但闭关锁国是不行的，实际上有很多技术来自于先进的国家，这些技术不是我们讲我们憋着脑袋就能想出来的，真的很多需要全球联合。关于北京飞斯科北京飞斯科科技有限公司创建于2007年，集国内著名大学和科研院所的优秀人才，专门从事物理、化学和材料等领域的科学仪器研发、销售和技术咨询的国家高新技术企业。北京飞斯科不仅提供各种低温强磁场设备，如低温和超低温 (He-3、DR）恒温器，超导磁体，ADR恒温器，热电型恒温器，红外杜瓦，液氦杜瓦，SQUID传感器、Bolometer探测器，低温控温仪，金刚石对顶砧、低温低噪音放大器等，而且提供多种测试系统，如低温电导率测试系统、低温霍耳效应测试系统、交流磁化率测试系统、低温强磁场高压物性测试系统、低温磁光测试系统、瞬态光电流/光电压测试系统、Seebeck测试系统、热输运测试系统、RRR测试系统和多路温度巡检系统等。

p style="text-align: justify text-indent: 2em "随着天气越来越热，用空调“续命”的日子又开始了，但是有人却发现空调竟然不制冷！如果空调不制冷该怎么办，最先想到的就是缺氟，加氟之后仍旧不制冷，这是什么原因呢？ /pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="color: rgb(0, 32, 96) "strong空调制冷难的原因/strong/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "空调不制冷从空调本身来说，主要原因有以下几点： /pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong1、氟利昂不足/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "空调使用三四年之后都容易因为氟利昂不足而导致空调不制冷。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong2、空调内部线路问题/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "空调主机的稳定运行是空调制冷的重要保障，因此需要检查接点（空调和总电源开关的）是否打火烧蚀，接触不良，总电源开关内部是否接触良好，耐电流能力是否满足，总电源线是否过长过细等。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong3、外界温度太高/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "外界温度太高引起的空调不制冷，一般是因为用户将室外机安装在封闭的空间内，也可能是空调外机处在高温的环境下。当室外温度达到43℃时，许多空调都无法通过外机将室内的热量传至室外，因此导致空调不制冷。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong4、长期不清洗空调/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "众所周知，空调需要定期进行清洗和保养，但许多人会忽略空调外机，导致外机的散热器上积累过多的灰尘，从而影响到空调的散热效果，导致空调外机温度过高。/pp style="text-align: center " img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 300px height: 400px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/539b1d6d-ea18-4755-b6a4-c4baebab460e.jpg" title="图片1.png" alt="图片1.png" width="300" height="400" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "空调不制冷，有时跟房屋密封性也有一定的关系，当空调制冷的时候，其实是把室内的热量搬到室外去，所以空调外机特别热，而空调搬运的热量主要分为两种：一个是室内物体发出的热量，比如你身上的热气还有电器发出的热量等；另一个就是外界进入室内的热量了，比如从门缝溜进来的热空气，所以这时候你就需要好好检查下房屋的密封性了。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="color: rgb(0, 32, 96) "strong解决制冷难的问题/strong/span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong借助红外热像仪，找到问题的根本/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "想要解决问题，首先要找到问题的根源。比如缺少氟利昂，及时添加就可以了，但是像空调主机线路问题、外机温度太高，灰尘过多导致散热差以及房间密封性差等，都需要得心应手的工具去确定问题的所在。近些年，红外热像仪在暖通行业的应用甚是如鱼得水，想要解决空调制冷难的问题，选择它是个不错的主意！/pp style="text-align: center text-indent: 0em "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 300px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/8269c784-7ae3-4de8-b3a4-f29d91be59f5.jpg" title="图片2.png" alt="图片2.png" width="450" height="300" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "红外热像仪不一定要选贵的，适合自己的才是最好的，比如超高性价比的FLIR Cx系列红外热像仪，就非常适合暖通行业的基本检测。以本次空调不制冷为例：/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong当空调内外部线路或接点出现问题时/strong，span style="text-indent: 2em "众所周知，空调设备的电路系统复杂，接点和线路繁多，并且往往不容许停机检修，而温度是直接反映负载和线路质量的外在效标，FLIR Cx系列红外热像仪搭载FLIR专有的Lepton® 微型红外热像仪机芯，分辨率高达4800像素，搭配FLIR专有的MSX® 实时热图像增强技术，能捕获并显示细微的热像图细节和极微小的温差，使用它，就可以让空调内部的线路问题在不关机的情况下，快速准确地被发现，这样你就可以及时处理保证空调的正常运行。/span/pp style="text-align: center text-indent: 0em "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/624aa8f5-04eb-490f-b5fc-b55140fe58c7.jpg" title="图片3.png" alt="图片3.png"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong当空调外机过热时/strong，FLIR Cx系列红外热像仪尺寸小巧，用户可随身携带，这样你就可以随时随地使用它监测空调外机的温度，一旦超过43℃，就及时采取降温措施，比如将外机转移到通风较好的地方，或者及时清理空调外机上的灰尘等。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong当房屋的密闭性过差时/strong，使用FLIR Cx系列红外热像仪可以对窗户、关闭的门、施工接缝(如：楼板底面、水泥和构架墙的过渡区)等进行全面的温场分布检测，因为它具有宽广的45° 视场角（FOV），这样你就可以检测更详尽的场景图像，它还配备内置照明灯和闪光灯，让您即使在光线昏暗的区域也可以检测。通过对热异常和空气流动性差异，来判断房屋的密闭性。如果房屋密闭性过差，你需要及时加固保温层或修补缝隙大的地方。/pp style="text-align: center text-indent: 0em " img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/d9c163b3-89bd-4a28-8573-13f8e161fac8.jpg" title="图片4.png" alt="图片4.png"//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "FLIR Cx系列红外热像仪在暖通行业，除了可以检测空调问题，在寻找地暖漏水点方面也是颇有建树，想要了解更多信息，可点击公司页面了解更多。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "京东618全网大促，FLIR Cx系列红外热像仪也参与其中，据悉，凡是在京东任意店铺（带有618标识）购买FLIR Cx系列红外热像仪的客户，不仅可以享受官方平台的满减优惠，还可以额外获得菲力尔专属车载手机支架，此等优惠，快去参加吧~/ppbr//p

有限的预算, 高性能的产品　　可信赖的技术　　更现代的设计　　更高的性价比　　随着新型LAUDA Alpha系列产品的问世，用户可以使用到最新现代工业设计的高质量的温度控制产品。通过简化一些功能，并把重点放到提高设备的可靠性和用户使用的方便性上，德国LAUDA能提供同级别中最高性价比的产品。高质量的零部件和材料的使用，如不锈钢槽体，保证了制冷和加热循环浴的长期使用寿命　　这一系列产品的控制器标均为三键操作和大屏幕LED高清晰显示屏。这些特点使得操作更加简单明了，同时使得菜单中各项功能的切换更加容易。该系列可以使用非可燃液体(水、水/乙二醇混合液)。新型LAUDA Alpha循环浴在-25到+85℃温度范围内为各种内循环和外循环应用提供可靠的温度控制。±0.05K的温度稳定性使用户在加热和制冷的广泛应用中对高精度温度控制的要求得以实现。用户可以自行对循环浴进行单点温度校准。压力泵可为导热液提供0.2bar压力和15L/min的最大流量，也可以通过标配的压力调节装置调节流速最小至5L/min。安全功能如报警、警告和错误功能都可以显示在LED显示屏上。　　浸入式A系列控制器可以通过标配的螺纹夹子固定在各种开口浴槽上使用。配合可选的泵循环套件和冷却盘管，浸入式恒温器可以扩展为一套完整的恒温循环系统。如果与容积为6升、12升或24升不锈钢浴槽配合使用，就产生了A 6、A 12或A 24三种型号的恒温循环浴。浸入式恒温器和加热循环浴的工作温度范围从+25到+85 °C，加热的功率在230V电压下为1.5kW。对于Alpha产品系列，冷却盘管和泵循环套件作为加热循环浴的可选配件　　制冷循环浴RA 8、RA 12和RA 24同样提供了浴槽容积规格在8到24L之间。该系列的制冷循环浴的工作温度范围可从-25到+85 °C。在20 °C时，RA制冷循环浴可以提供给用户225瓦的冷却功率。使用RA 12时，冷却功率为325瓦。RA 24使这一系列的产品更加完善，提供了425瓦的冷却功率。LAUDA还给客户提供更多更为实用的功能。如所有的制冷循环浴均配备自动压缩机控制系统。在节省能源的同时，它还可以减少压缩机的磨损，最终达到延长设备使用寿命的目的。并且自动制冷控制系统可以工作在整个-25到+85 °C温度范围内且不受温度限制。更实用的一个特点就是前置盖板可以无需任何工具轻易拆卸，使日常清洗冷凝器更加方便。设备后部的排液口可以非常轻易地排空设备中的导热液。浴槽盖和泵循环套件为标准配置。　　LAUDA Alpha 系列循环浴是医疗血清制备或化工制药样品制备等应用的理想温度控制产品。更典型应用如在制药行业、质量控制和化学分析中的简单温度控制。　　典型的应用领域:　　化学/制药分析、质量控制领域的样品制备　　敏感领域，例如血清学，高精度温度控制的应用　　生物领域各种不同温度控制的应用 　　LAUDA China 劳达中国　　电话：021-64401098　　传真：021-64400683　　网站：www.lauda.cn　　电子邮件：info@lauda.cn

Elegant是专门针对外部循环制冷应用而开发的系列产品，Elegant制冷循环器工作温度范围是-30℃到25℃。制冷速率可快速达到设定的低温，强效的性能充分满足低温循环的各种应用。配备有先进的7寸彩色触控屏（RE310为5寸），同时还有不同制冷功率的型号可供选择。产品优势：进口品质：采用国际知名品牌压缩机（艾佛森）和高性能磁力泵。稳定运行：继电器、保护器和电容均为原装进口，保障设备连续稳定运行。智能控温：自主开发控制系统实现智能控温，提供精确的温度场。极速降温：极速的降温速率，确保高效的热量交换。多重保护：具备过热、过电流、过压等多重安全保护装置。长久使用：储液槽具备极好的防腐蚀和防低温液体污染等性能，使用寿命大大增强。精巧设计：立式设计，占地面积小。相同型号下，尺寸在国产仪器中最小。多重选择：对于不同的客户我们还可以选配制热，搅拌等功能EASY耐腐蚀彩色触控屏和传统普通按键式屏不一样，在这款机器上我们设计了基础版EASY耐腐蚀彩色触控屏，省去了按键式操作带来的不便，控温只需指尖轻轻一点。七寸高分辨率彩色触控屏。界面简洁美观、操控合理。图形精美，显示清晰。触控灵敏，戴手套也可流畅操作。正面挡风面板磁铁吸附，拆装简单，维修方便。专业的化工机械结构师倾力设计，专为实验室技术人员特别打造，典雅美观。创新点：1.专门的化学仪器结构师专业设计，性能更好，操作更加人性化。2.5寸触摸彩色屏，与手机智能屏一样灵敏。3.体积小，降温速率高，同时满足不同低温需求。制冷循环器（RE系列）