微型壓縮式熱泵制冷系統的研究進展

胡金杰，雷海燕，戴傳山

（天津大學機械工程學院中低溫熱能高效利用教育部重點實驗室，天津 300072）

微型壓縮式熱泵制冷系統的研究進展

胡金杰，雷海燕，戴傳山

（天津大學機械工程學院中低溫熱能高效利用教育部重點實驗室，天津 300072）

微型熱泵制冷系統具有體積小、質量輕的優點，可以實現在特殊空間環境條件下的冷卻，但存在微加工工藝復雜、系統效率低等問題。本文對微型熱泵制冷系統的研究現狀進行了較系統的文獻檢索，總結歸納了有關壓縮式微型熱力循環以及核心部件微型壓縮機的最新應用與研究進展，分析討論了與常規尺寸熱泵制冷系統相比，微型系統所具有的主要熱力學特征和規律以及影響其性能的主要因素；介紹了微型壓縮機具有增壓比大、結構簡單、密封性好等優點，以及加工難度高、穩定性較低、噪聲較大等缺點，指出了微型壓縮機的振動和噪聲應是個體微環境制冷需要關注的方向。針對國內外有關壓縮式微型熱泵制冷循環研究現狀，提出了相關研究的未來發展趨勢以及與可再生能源，如太陽能結合應用的可行性。

微型熱力循環；微型壓縮機；可再生能源

熱泵制冷熱力循環主要有壓縮式、吸收式、吸附式和噴射式。目前為止，以電能驅動的壓縮式占市場的絕大多數，因為熱驅動的吸收式、吸附式熱泵其制冷系統由于熱力循環周期比較長、系統復雜、占用空間大，性能系數相對較低，因此，電驅動的壓縮式熱泵制冷循環仍備受重視。

為了滿足占地小、攜帶方便、適宜于局部空間環境且節能的要求，熱泵制冷系統設備需要微型化。這導致主要部件的熱力學和傳熱學規律會有所改變，也帶來了一些新的研究課題和方向。本文通過總結歸納前人在相關領域的最新研究基礎上，主要討論以下幾個方面的內容：微型與常規熱力循環的主要區別、研究現狀及熱點分析；微型熱力循環核心部件微型壓縮機的研究現狀與進展；微型熱泵制冷循環與太陽能結合的可行性分析。

1 微制冷研究現狀及熱點分析

近年來，隨著微電子機械系統（MEMS）的迅速發展，許多微細加工方法得到了發展和應用，使過程機械裝置的微型化和輕量化成為可能。如微型換熱器的傳遞效果有明顯的增強，比常規尺度提高了2～3個數量級[1]。

Munkejord等[2]認為將MEMS技術應用于熱泵系統是很有前途的。首先，微通道內的流動與傳熱特性良好；其次，微熱泵部件相互連接能逐步逼近理論循環，從而提高系統效率；再次，小的熱泵系統能更好地調節和分配冷熱量；最后，用微型熱泵系統更經濟。

但對于整個系統而言，隨著尺度的減小，微尺度下的換熱系數提高的同時壓降也增大，而且壓縮機不能簡單的按負荷比例縮小[3]。2004年，Jeong[4]分析了發展微型制冷系統的困難，指出隨著尺度的減小，系統的熵增是主要障礙之一，提出發展性能良好的微型制冷系統需努力研發出可靠的微型壓縮機并減少內部熱泄漏。

不過在20世紀末期，西北太平洋國家實驗室（PNNL）已經制造出了微型熱泵系統部件，并成功研發出了微型熱泵系統，其整個系統質量約為5kg，可提供350W的制冷量[5]。

進入21世紀以來，微型制冷系統得到了較大的發展，表1 為國內外具有代表性的幾種微型制冷系統。由表1可以看出：①就用途而言，微型制冷系統主要應用于電子設備冷卻和人體微環境冷卻；②制冷劑應用最廣泛的是R134a，這是因為其具有良好的物理性質，安全無毒，成本低，與壓縮機及其他部件相容性好；③微型壓縮機的類型有轉子式[6-11]、線性[12]及活塞式[13-14]，轉子式應用相對較多，特別是美國Aspen公司生產的微型轉子式壓縮機[6，10-11]（型號14-24-000X）頗受青睞，上述都是可變速壓縮機，其優點是可根據需要改變系統制冷量，延長系統持續時間；④文獻中多采用帶翅片的微通道冷凝器與蒸發器，材質為銅或鋁，不帶翅片的微通道蒸發器很少[6-7，9，14]，其原因是微通道具有良好的流動與傳熱特性，翅片增大了換熱面積從而強化換熱；⑤微型制冷系統的節流設備有毛細管和膨脹閥，采用膨脹閥的相對少一些[8，10，14]，選用毛細管是考慮系統的緊湊性、質量和價格等因素，但是毛細管容易出現堵塞且調節范圍有限，而膨脹閥的調節范圍較大，并能更好地適應壓縮機轉速的變化；⑥系統電驅動能量源可以分為燃料、鋰電池及輸入直流電機的電能3種，不過直流電機都可以使用電池來驅動，其中Ernst等[14]設計的背包式蒸汽壓縮系統質量和體積都比較大，其原因是燃料驅動的內燃機及其附件較多，使系統結構變得復雜。

圖1 給出根據文獻查到的微型與常規制冷系統體積隨制冷量負荷的變化情況。可以看出，系統體積隨制冷量的增加而增加，當制冷量在50W～1kW變化時，系統體積增加的趨勢較為平緩，這是因為對微型制冷系統而言，制冷量變化量較小，系統體積相差不大；當制冷量在1～100kW變化時，其斜率較大的原因是常規系統制冷量變化量較大，系統體積相差較大。

表1 關于微型制冷系統的對比結果

圖1 系統體積隨制冷量的變化曲線

圖2 顯示了微型制冷系統COP隨單位體積制冷量的變化情況。除了Wu等[6]、Ribeiro[12]和桑岱等[11]，隨著單位體積制冷量的增大，系統COP減小，其曲線斜率較大，這反映了微型制冷系統的尺度效應，主要是微通道換熱器產生的尺度效應引起的壓降增大，降低了壓縮機的吸氣壓力，壓縮機耗功增加；同時，體積的減小導致壓縮機內部摩擦阻力增大，效率降低。假設給定制冷量，系統體積越小，COP越小，系統體積一定時，制冷量越大，而COP越小。Wu等[6]的結果高于趨勢線，可能是由于制冷劑過熱、環境溫度偏低及系統不可逆損失較小的緣故；而Ribeiro[12]的結果低于趨勢線，可能是微型線性壓縮機性能不穩定、損失較大；桑岱等[11]的結果偏離趨勢線，可能是由于環境溫度高達60℃、風機消耗功率較大引起的。

圖2 COP隨單位體積制冷量的變化曲線

目前，一般用熱力學完善度來評價微型制冷系統的性能，即實際制冷循環COPR與逆卡諾循環COPC的比值。Wu等[6]、Ernst等[14]給出了熱力學完善度值分別為17%、22%，考慮到內外兩部分不可逆損失，Jader等[3]基于制冷劑在冷凝器和蒸發器中不同的飽和溫度提出了另一種卡諾COPI，COPR與COPI、COPI與COPC的比值可以理解為系統內、外不可逆損失程度，兩者的乘積為熱力學完善度。

2 微型壓縮機的研究進展

壓縮機是熱泵制冷循環微型化的核心部件，一般來說，微型壓縮機是指制冷量小于1kW的制冷壓縮機，其類型主要有活塞式、轉子式、線性和隔膜式4種。活塞式壓縮機具有增壓比大、熱效率較高、運行穩定性好、適應性強的特點，但作為容積式設備，其結構復雜，周期性進排氣引起振動，產生噪聲并增加變頻難度[15]。Elbel和Ernst等[13-14]對微型活塞式壓縮機作了詳細的描述。轉子式壓縮機是通過偏心圓筒狀轉子在汽缸內回轉運動來改變工作容積，從而實現制冷劑壓縮的。

與活塞式壓縮機相比，轉子式壓縮機沒有往復的傳動結構，不需要吸氣閥，結構簡單，體積小，質量輕，性能較好。Wu[7]、楊宇飛[10]、桑岱[11]]和Sathe[16]等都是采用美國Aspen公司開發的一款型號為14-24-000X的微型轉子式壓縮機，壓縮機在24V直流電源下驅動，選用制冷劑R134a為工質，其體積為206cm3，質量約0.6kg。Sathe等[16]通過實驗得出當增壓比在2～3.5變化時，該壓縮機容積效率73%～90%、絕熱效率44%～70%，可制取163～489W冷量，COP在2.1～7.4變化。Trutassanawin等[17]采用型號XL0623D1日立轉子式壓縮機，制冷工質R134a，體積為941.48cm3，環境溫度為25～35℃，增壓比在1.9～3.2變化時，容積效率與絕熱效率分別為50%～80%、25%～60%，制冷量121～268W，COP為2.8～4.7。鐘曉暉等[18]自主設計研發了微型三角轉子壓縮機，其制冷工質R22，體積為137.38cm3，質量（包含電動機）僅有0.55kg，在40℃環境下可產生300W的制冷量，COP可以達到2.0以上。

微型線性壓縮機是通過線性電動機以電磁共振方式驅動的，不是像轉子式壓縮機那樣的機械連接方式，且線性電動機比旋轉電動機結構簡單。與活塞式相比，摩擦損失小，效率高，可靠性高，只需少量或無須使用潤滑油。Ribeiro[12]采用了Embraco公司生產的微型線性壓縮機，制冷工質R134a，其體積為452.16cm3，質量為1.2kg，被一塊體積為15mm×50mm×70mm的電路板控制，在環境溫度為35.1℃、中沖程條件下，COP為1.45，可產生72.68W的制冷量。另外，Unger[19]、Bailey[20]、Wang[21]和Bradshaw[22]等都對微型線性壓縮機進行了較為詳細的描述。

近年來，微型隔膜式壓縮機引起了部分學者的關注[23-25]，這種壓縮機是靠隔膜在汽缸中作往復運動來壓縮和輸送氣體的，壓縮比大，體積很小，無須潤滑油，密封性好。Sathe等[25]針對制冷量為80W、理論COP為12.0的制冷系統設計優化了靜電驅動的R134a微型隔膜式壓縮機組，整體體積約32cm3，每個單體壓縮腔半徑8.5mm，最大深度85μm，最大增壓35.6kPa，體積流量97mL/min，工作電壓387V，最小功耗30.1mW，但未對壓縮機的泄露、穩定性、可靠性及噪聲等方面進行分析。此外，與其他類型的微型壓縮機相比，該壓縮機排量很小，工作電壓高，加工比較困難，成本較高，不過隨著硅片精細加工技術的進步，微型隔膜式壓縮機有望在微型制冷系統中得到應用。

表2 對比了幾種微型壓縮機的相關數據，其中微型轉子式壓縮機占的比例較大，而線性和隔膜式具有很大的潛力，缺少關于振動和噪聲的相關水平，尚未研發出適用天然工質的微型壓縮機。對個體微環境冷卻而言，振動和噪聲水平要求相對較高，這對其在微型制冷系統上的應用提出了新的要求。

3 與太陽能結合的可行性分析

就當前而言，微型蒸汽壓縮制冷的主流能量源有鋰電池、氫燃料電池和直接使用化學燃料的內燃機[15]。為了降低化石燃料消耗，減少二氧化碳的排放，將太陽能發電與微型制冷系統結合起來勢必成為一種新的機遇。

微型太陽能光伏蒸汽壓縮制冷系統主要由光伏電池、蓄電池、控制器、微型直流變頻壓縮制冷系統構成，利用光伏電池將太陽能轉換為直流電，驅動直流變頻壓縮機運轉，從而達到系統制冷的目的。考慮到太陽輻射強度的間歇性以及環境溫度的波動性，控制器可以使太陽能電池在最大功率點輸出電能，可以防止蓄電池的過充電、過放電保護，延長蓄電池的使用壽命。當太陽能光伏電池提供的電能能夠滿足微型制冷系統的運行時，富裕的電量可以存儲到蓄電池中；如果不能滿足系統的運行，蓄電池提供不足部分的電能，在夜間或陰雨天則提供全部的電能。

3.1 微型太陽能光伏蒸汽壓縮制冷系統的技術可行性

太陽能制冷技術主要包括太陽能轉化成熱能，利用熱能制冷；以及太陽能轉化成電能制冷，利用電能驅動相關設備制冷兩大類型[27]。太陽能光熱制冷技術受太陽能的時間局限性影響較大，其中吸附式系統需要管路連接，能量損失大，利用率較低；吸收式系統龐大，運行復雜，工作壓力高（具有一定危險性）；噴射式系統制冷效果差[28]。半導體制冷的主要缺點是制冷效率低，COP一般為0.2～0.3[29]。而太陽能光伏制冷技術則以結構簡單、性能可靠、制冷系數高、節能環保等優點受到了越來越多的關注，具有良好的發展前景。

但是，太陽能光伏制冷技術也存在光伏電池成本較高、轉換效率低等缺點，尤其是溫度對電池效率的影響，其中晶體硅太陽電池的工作溫度每上升1℃將導致輸出功率減少0.4%～0.5%[30]，對于微型太陽能光伏蒸汽壓縮制冷系統而言，還需要系統設備的微型化。目前，受國際市場環境影響，太陽能電池的價格為4～5元/W，隨著技術的進步，預計光伏電池的價格未來還會有所降低；而最新權威統計數據表明，單晶硅太陽能電池的光電轉化效率已達24.7%，多晶硅為19.8%，非晶硅為10.1%，CdTe為16.5%，CIGS為18.4%。然而，單位發電功率所需太陽能光伏電池的面積則逐漸縮小，現在商品化大批量生產使用的太陽能光伏電池的效率均在15%左右，太陽能電池的面積功率比約為0.0066m2/W[31]。效率的提高、價格的降低及電池板單位面積功率增大為太陽能光伏制冷技術的應用提供了技術和市場支持。

表2 關于微型壓縮機的對比結果

3.2 微型太陽能光伏蒸汽壓縮制冷系統的經濟可行性

以采用額定功率為120W、額定電壓為24V的微型壓縮機為例，與常規蒸汽壓縮式制冷系統相比，微型太陽能光伏制冷系統的性價比如何主要是看商業用電電價與太陽能光伏發電部分的成本和使用年限的關系。假設電費價格為0.9元/kW時，光伏電池板價格為5元/W，使用年限為15年，MPPT控制器300元/臺，為提高整體的緊湊性，降低系統質量，滿足環保的要求，太陽能光伏制冷系統中的蓄電池則可以略去，按以額定功率運行的壓縮機每天工作8h、電池板使用年限為15年計算，常規壓縮式制冷每年消耗電量費用為4731元，而標準測試條件下、設計功率約為445W的光伏電池和MPPT控制器的總費用僅為2525元。此外，隨著太陽能光伏電池轉換效率的不斷提高、體積的不斷減小以及價格的不斷下降，同時由于太陽能光伏制冷系統不消耗化石燃料、無污染、節能環保且成本較低，可以說這是太陽能利用的一個有力途徑，體現了太陽能光伏制冷系統的優勢所在。

3.3 相關國家政策及應用前景

我國具有豐富的太陽能資源，據估算我國陸地表面每年接受的太陽輻射能約為5×1018kJ，全國各地太陽年輻射總量達3340～8400MJ/(m2·a)，我國青海、西藏、新疆、河北、廣州、海南等廣大地區的太陽輻射量很大，具有開發利用太陽能的優越資源條件。

2007年，國家發展與改革委員會發布的《可再生能源中長期發展規劃》確定了太陽能發電的中長期目標：太陽能發電將達到30萬千瓦；到2020年，我國一次能源消費結構中可再生能源比例將由2007年的7%提升到16%，太陽能發電達到180萬千瓦。2009年，財政部、住建部相繼出臺了《關于加快推進太陽能光電建筑應用的實施意見》、《太陽能光電建筑應用財政補助資金管理暫行辦法》和《太陽能光電建筑應用示范項目申報指南》3個太陽能發電激勵政策，新政策對太陽能光伏發電與建筑相結合的示范項目進行財政補貼[32]。這些政策很大程度上促進了太陽能光伏行業的發展。

此外，微型太陽能光伏蒸汽壓縮制冷系統具有廣闊的應用前景。

（1）小型便攜式太陽能光伏制冷系統對于在高溫條件下的個人來說，可以滿足個體微環境制冷的需求，如可以在轎車上搭載太陽能光伏壓縮式制冷系統，給予車內的司機個體微環境冷卻。

（2）在航空航天領域，微電子設備需要在適宜的環境溫度下才能工作，微型太陽能光伏壓縮式制冷系統可為其提供獨立的環境控制。

（3）在偏遠的山區農村及沙漠地帶，電力供應困難，但同時這些地方的太陽輻射量大，日照時間較長，隨著生活水平的提高，冷量的需求將會增加，而太陽能光伏壓縮式制冷系統可以滿足這種需求。

4 結 論

通過總結前人在微型熱泵制冷循環、微型壓縮機、微型換熱器等領域的最新研究進展基礎上，分析了微型熱泵制冷循環的發展方向，特別探討了與太陽能結合的可行性，可以獲得如下結論。

（1）微型熱泵制冷循環比常規循環有更好的傳熱特性，但是隨著尺度的減小，系統壓損和熵增也較大，且微型壓縮機的研制相對比較困難。目前，已開發出了幾種不同類型的微型壓縮機，系統多采用微通道換熱器，節流設備則采用毛細管和微型電子膨脹閥。通過對比微型與常規制冷系統，得出系統體積隨制冷量的增加而增加；而微型系統COP隨著系統單位體積制冷量的增大而減小，一般用熱力學完善度來評價微型制冷系統的性能。

（2）主流的微型壓縮機類型為轉子式，而線性和隔膜式具有很大的潛力，但缺少關于壓縮機振動和噪聲的相關研究。隨著微電子機械系統的發展，性能優異的微型壓縮機商業化產品將會越來越多。

（3）將太陽能光伏發電作為微型壓縮式制冷系統的新能量源具有技術和經濟上的可行性，國家相關政策也大力支持發展太陽能光伏產業，同時，微型太陽能光伏壓縮式制冷系統也具有廣闊的應用前景。

[1] 鐘曉暉，吳玉庭，張行周，等. 用于個人冷卻的微型制冷系統研究現狀[J]. 暖通空調，2007（1）：38-43.

[2] Munkejord S T，Maehlum H S，Zakeri G R，et al. Micro technology in heat pumping systems[J].International Journal of Refrigeration，2002，4：471-478.

[3] Jr. Barbosa J R，Ribeiro G B，de Oliveira P A. A state-of-the-art review of compact vapor compression refrigeration systems and their applications[J].Heat Transfer Engineering，2012，4-5：356-374.

[4] Jeong S. How difficult is it to make a micro refrigerator?[J].International Journal of Refrigeration，2004，3：309-313.

[5] Drost M K，Friedrich M. Miniature heat pumps for portable and distributed space conditioning applications[C]//PNNL-SA. The 32nd Intersociety Energy Conversion Engineering Conference. Honolulu，Hawaii，US：PNNL，1997：464-467.

[6] Wu Z H，Du R. Design and experimental study of a miniature vapor compression refrigeration system for electronics cooling[J].Applied Thermal Engineering，2011，2-3：385-390.

[7] Wu Yuting，Ma Chongfang，Zhong Xiaohui. Development and experimental investigation of a miniature-scale refrigeration system[J].Energy Conversion and Management，2010，1：81-88.

[8] Chang C C，Liang N W，Chen S L. Miniature vapor compressor refrigeration system for electronic cooling[J].IEEE Transactions on Components and Packaging Technologies，2010，4：794-800.

[9] Maveety J G，Chrysler G M，Sanchez E A，et al. Thermal management for electronics cooling using a miniature compressor[C]//IMAPS：Advanced technology workshop on thermal management for high performance computing and telcom/wireless applications. Palo Alto，CA，2002.

[10] 楊宇飛，袁衛星，楊波，等. 基于蒸氣壓縮制冷循環的便攜式微環境冷卻系統研究[J].航空學報，2013，34（11）：2500-2509.

[11] 桑岱，孫淑鳳，胡洋，等. 微型蒸氣壓縮制冷系統實驗研究[J].低溫與超導，2013（1）：27-32.

[12] Ribeiro G B. Development and analysis of a compact cooling system using the microcompressor[C]//The 13th IEEE Intersociety Conference on Thermal and Thermomechanical Phenomena in Electronic Systems (ITherm). San Diego，CA，2012：717-722.

[13] Elbel S，Bowers C D，Zhao H，et al. Development of microclimate cooling systems for increased thermal comfort of individuals[C]// International Refrigeration and Air Conditioning Conference at Purdue. July 16-19，2012，Purdue University，West Lafayette，Indiana，USA，2012：1183.

[14] Ernst T C，Garimella S. Wearable engine-driven vapor-compression cooling system for elevated ambients[J].Journal of Thermal Science and Engineering Applications，2009，1（2）：025001-025010.

[15] 桑岱，孫淑鳳，王立. 主動式冷卻系統微型化發展現狀[J]. 低溫與超導，2011（4）：53-60.

[16] Sathe A A，Groll E A，Garimella S V. Experimental evaluation of a miniature rotary compressor for application in electronics cooling[C]//The 19th International Compressor Engineering Conference at Purdue. July 14-17，2008，Purdue University，West Lafayette，Indiana，USA，2008：1929.

[17] Trutassanawin S，Groll E A，Garimella S V，et al. Experimental investigation of a miniature-scale refrigeration system for electronics cooling[J].Components and Packaging Technologies，IEEE Transactions on，2006，3：678-687.

[18] 鐘曉暉，吳玉庭，馬重芳. 小型蒸汽壓縮式制冷裝置的研制及實驗研究[J]. 中國科學E輯：技術科學，2008（3）：393-401.

[19] Unger R，Novotny S. A high performance linear compressor for CPU cooling[C]//The 16th International Compressor Engineering Conference at Purdue，2002，Purdue University，West Lafayette，Indiana，USA，2002：1603.

[20] Bailey P B，Dadd M W，Stone C R. An oil-free linear compressor for use with compact heat exchangers[C]//International Conference on Compressors and their Systems. London，UK，2009.

[21] Wang Wen，Tai Xiaoliang. Characteristic of a miniature linear compressor[C]//The 20th International Compressor Engineering Conference at Purdue.2010，Purdue University，West Lafayette，Indiana，USA，2010：1985.

[22] Bradshaw C R. A comprehensive model of a miniature-scale linear compressor for electronics cooling[J].International Journal of Refrigeration，2011，1：63-73.

[23] Yoon J S，Choi J W，Kim M S. Computational and experimental investigation on the performance characteristics of the micro gas compressor[J].Microelectronic Engineering，2009，10：1975-1982.

[24] Shannon M A. Micro- to mesoscopic vapor compression cycle heat pumps：Progress and challenges[C]//Technology Venture Forum：Application and Commercialization of Next-Generation Thermal Management Materials and Systems for Cooling and Power Conversion. Dallas，TX，2002.

[25] Sathe A A，Groll E A，Garimella S V. Optimization of electrostatically actuated miniature compressors for electronics cooling[J].International Journal of Refrigeration，2009，7：1517-1525.

[26] Mongia R，Masahiro K，Distefano E，et al. Small scale refrigeration system for electronics cooling within a notebook computer[C]//The 10th Intersociety Conference on Thermal and Thermomechanical Phenomena in Electronics Systems. San Diego，CA，2006：571-578.

[27] 代彥軍，王如竹. 太陽能空調制冷技術最新研究進展[J]. 化工學報，2008，59（s2）：1-8.

[28] 楊雙，劉忠寶，馬清波，等. 太陽能光伏直流蓄冷冰箱系統的可行性分析[J]. 制冷與空調，2010（6）：68-71.

[29] 羅斌，代彥軍. 太陽能半導體制冷技術的發展和前景[J]. 可再生能源，2006（1）：7-9.

[30] 董丹，秦紅，劉重裕，等. 太陽能光伏/熱（PV/T）技術的研究進展[J]. 化工進展，2013，32（5）：1020-1024.

[31] 陳觀生. 基于光伏電池和直流壓縮機的太陽能冰箱可行性分析[J].廣東工業大學學報，2006（2）：38-41.

[32] 鄧贊高，胡立偉，杜長泉. 淺析我國太陽能光伏發電市場發展的趨勢[J]. 珠江現代建設，2009（5）：29-31.

Miniature compression-type heat pump refrigeration systems

HU Jinjie，LEI Haiyan，DAI Chuanshan
（Key Laboratory of Efficient Utilization of Low and Medium Grade Energy，Ministry of Education，School of Mechanical Engineering，Tianjin University，Tianjin 300072，China）

Miniature heat pump refrigeration system（MHPRS） offers the advantages in size and weight that can realize the effect of cooling under special conditions，such as limited space，limited carrying weight load. However，its fabrication is complicated，and in general the system efficiency is low. This paper gives a review of MHPRS based on published literature，and summarizes latest applications and research progress of miniature compression-type thermodynamic cycles，and miniature compressors as core components compared with conventional size heat pump refrigeration systems. The main characteristics of MHPRS as well as the dominating factors influencing their performance are analyzed and discussed. The miniature compressors have the advantages of high pressure ratio，simple structure and good sealing，but have the disadvantages of difficulty in processing，low stability，high noise and others. The vibration and noise of miniature compressor also need to be paid attention for the individual micro-environment refrigeration. The future trends in relevant researches，and feasibility of combination with renewable energy，such as solar energy are proposed.

miniature thermodynamic cycle；miniature compressors；renewable energy

TB 65；TK 511

A

1000-6613（2014）12-3133-06

10.3969/j.issn.1000-6613.2014.12.002

2014-05-06；修改稿日期：2014-07-21。

胡金杰（1984—），男，碩士研究生，主要從事微型制冷及太陽能相關研究。E-mail hu0507220105@163.com。聯系人：戴傳山，教授，博士生導師，主要從事強化傳熱、多相流、微尺度傳熱傳質、地熱能開發及利用等相關研究。E-mail csdai@tju.edu.cn。