中國科學院理化技術研究所科研人員近日提出一種新型高效熱聲制冷系統的流程設計方案，利用該方案研發的熱驅動熱聲制冷系統，其能效比遠超同類型系統，可媲美部分雙效吸收式制冷系統。相關研究成果在線發表于《細胞報告物理科學》和《應用物理快報》。
熱驅動熱聲制冷機是一種新興制冷技術。它基于氣體工質的交變流動與鄰近固體壁面之間的熱相互作用（熱聲效應）而工作。其中，熱聲發動機利用溫差產生聲波傳遞機械功，而熱聲制冷系統則消耗聲功產生溫差和泵熱。熱聲制冷技術一般采用惰性氣體工質，被認為是一種具有巨大應用前景的新一代制冷技術。
“然而，目前國內外報道的室溫溫區的熱驅動熱聲制冷系統的效率仍然較低，在空調制冷溫區的性能系數（COP）通常不超過0.5，遠低于商業化吸收式制冷技術的性能系數。因此，提高熱驅動熱聲制冷系統的性能系數，是推動熱聲制冷技術產業化應用的關鍵。”論文通訊作者、中國科學院理化技術研究所研究員羅二倉說。
此次，研究團隊首次揭示了高效熱驅動熱聲制冷系統中聲場、溫度場以及能流場互相耦合及最佳匹配工作機制，并在此基礎上提出了新型的熱驅動熱聲制冷工作流程，大幅提高了系統的整機熱制冷效率。
“實驗中采用氦氣作為工質，在熱源溫度為450攝氏度、環境溫度35攝氏度、制冷溫度7攝氏度的標準空調制冷工況下，熱驅動熱聲制冷系統的性能系數達到1.12，制冷功率為2.53千瓦。”羅二倉說，在相近的工況下，該性能系數是以往報道的同類型樣機最高水平的2.7倍，并超過現有吸附式和單效吸收式制冷技術的水平，可媲美部分雙效吸收式制冷系統。
此外，采用比氦氣更經濟的氮氣作為工質時，在標準空調制冷工況下，熱驅動熱聲制冷系統的性能系數可達0.49，并且展示出與氦氣作為工質時不同的工作特性。數值計算結果表明，如果對熱驅動熱聲制冷系統的結構進行優化，其性能系數還可大幅提升。
