钳温器，突破逆卡诺循环的制冷新技术，将开辟不用电空调新天地

目前世界上大约有12亿个房间空调机组在运行，其中运行最有效的也只有最大理论效率的14%左右。高耗电意味着需要大量的烧煤，而烧煤本身就对环境有污染，而且煤炭资源总有一天会消耗殆尽。据预测，从现在到2050年，预计新安装的房间空调将达到33亿台，总量达到45亿台。而到本世纪末，如此多的空调将造成全球气温上升0.5度，给人类生存带来威胁。

多年来，改进和尝试突破传统空调的技术不断取得进展，从薄膜反射阳光、固体材料制冷，到热声制冷，2018年诞生的“不用电空调"钳温器专利技术，作为突破逆卡诺循环的制冷新技术，已经具备产品转化的条件。

一、钳温器技术的概况

钳温器突破了传统空调的逆卡诺循环技术框架，目前已被授予发明专利和实用新型专利，发明专利是废热钳制控制方法与自源式钳温器、车辆（专利号：ZL201710275353.6），实用新型专利是自源式废热钳温器和车辆（专利号：ZL201720439289.6 ）。它以目标物自身热量为工作能源，钳制目标物温度保持在人为设定温度，简称钳温。钳温器自源不用外部工作能源，仍然是有工作能源的，所以不违反热力学第一定律，可以通俗理解为“不用电空调”。

二、钳温器三大部件的技术原理

1、热管

热管技术是诞生于1963年的传热元件，热管的一端为蒸发端，另一端为冷凝端，当热管一端受热时，毛细管中的液体迅速汽化，蒸气在热扩散的动力下流向另外一端，并在冷端冷凝释放出热量，液体再沿多孔材料靠毛细作用流回蒸发端，如此快速循环不止，直到两端温度相等。

热管具有很高的导热能力。与银、铜、铝等金属相比，高出了几个数量级，如同热的快递员将目标物热量源源不断地传导出来；

2、相变材料

相变材料是指可以通过吸收或者释放热量使自己在固、液、气的相态转变，在此过程中保持相变温度不变，形成一个宽的温度平台。同时却能吸收或释放大量的热量，成为潜热。相比该材料相态不变时的温度升、降所需要吸、放的显热，潜热的储热量是相当大的。

相变材料从形态上分为固－固、固－液、固－气、液－气转化四种。选择储热材料时，虽然固－气、液－气转化时伴随的相变潜热又远远大于固－固、固－液转化时的相变潜热，但是由于它们相态转化时产生气体，体积变化非常大，不方便工程应用，所以钳温器选择固－固、固－液相变材料。

一定量的特定相变材料储热时，相当于热的中转库，以高的热量密度暂存被热管导出的目标物热量。

3、温差发电

作为热电转化方式之一，目前钳温器采用温差发电，对已经暂存在相变材料中的目标物热量进一步转化为电能。

温差发电是两种不同金属或者两种不同的半导体，两端连接形成回路。基于赛贝克效应，只要保持两端结点的温度差，两端就会形成电位差，回路就在高温端结点出吸收外界热量，在回路中形成电流，从而实现热电转化，把热能转化为非热的有用能量，结束钳温的逻辑过程。

通过钳温器的“快导出、多暂储”，已经实现对目标物的钳温。温差发电再通过“转化掉”相变材料的储热，随时清空中转库，就使钳温器能够持续工作。

三、钳温器钳温方法的技术方案

1、无源式的温控器监测目标物的废热积聚部的即时温度并控制目标物的废热积聚部与传热器件热端的通断，传热器件包含二极管性的热管和均热板中至少一种，传热器件的冷端热传导连接有温差发电器；

2、无源式的温控器在监测到的即时温度达到或超过设定温度时，温控器动作，控制目标物的废热积聚部与传热器件热端的热连通，废热积聚部的废热单向传导导出，经过传热器件、温差发电器，将导出的废热转化为热能以外的其他能量，该其他能量被存储或被直接输出。

3、传热器件的冷端和温差发电器的热面之间为优化热传导路径，优化热传导路径包括主要包含固-固式相变材料或者固-液式相变材料的蓄热器，蓄热器的相变温度与传热器件的最小导通温差之和不高于温控器的设定温度，

四、钳温器的应用场景和社会价值

钳温器对于目前的空调可以说是技术颠覆，在不影响目标物所有功能直接钳温，体现了经济、简单的优势，展现了广泛的应用场景。例如对数据中心服务器的钳温、开发自动钳温燃点的消防技术产品新类别，预计未来可由于军舰、潜艇和大型军事装备中。