李英哲

成都市工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)校，四川成都 610081

1 概述

空調(diào)的制冷系統(tǒng)主要由以下4個部分組成：壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器。他們的工作原理是，制冷劑在壓力溫度下沸騰，并且低于被冷卻的物體溫度。壓縮機(jī)不停抽吸蒸發(fā)器中產(chǎn)生的蒸汽，并將它壓縮到冷凝壓力狀態(tài)，然后送到冷凝器，并在壓力下冷凝成為液體，在制冷劑冷卻和冷凝時放出的熱量再傳給冷卻介質(zhì)（一般機(jī)房空調(diào)采用的是空氣），與冷凝壓力相對應(yīng)的冷凝溫度必須要高于冷卻介質(zhì)的溫度，最后進(jìn)入蒸發(fā)器。

在整個工作的循環(huán)過程中，壓縮機(jī)起著壓縮和輸送制冷劑蒸汽，并且形成蒸發(fā)器中的低壓，冷凝器中的高壓的作用，是整個空調(diào)制冷系統(tǒng)的心臟；節(jié)流閥對制冷劑起到節(jié)流降壓的作用，并控制進(jìn)入蒸發(fā)器的制冷劑流量；蒸發(fā)器是負(fù)責(zé)輸出冷量的設(shè)備，在蒸發(fā)器中制冷劑吸收被冷卻物體的散發(fā)熱量，從而達(dá)到制冷的目的；冷凝器是負(fù)責(zé)輸出熱量的設(shè)備，在蒸發(fā)器中吸收的熱量以及壓縮機(jī)內(nèi)消耗而轉(zhuǎn)化的熱量在冷凝器中被冷卻介質(zhì)輸出。

2 空調(diào)制冷系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計

2.1 理論設(shè)計

2.1.1 高效化的壓縮機(jī)

要降低空調(diào)機(jī)的消耗功率，就需要選用高效的壓縮機(jī)。對于變頻空調(diào)，我們還需要合理選用壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，使其在額定的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率下工作。

2.1.2 高性能的熱交換器

熱交換器的性能就決定了制冷劑的冷凝壓和蒸發(fā)壓。如果冷凝壓越低并且蒸發(fā)壓越高，那么壓縮機(jī)的功耗也就越小。所以，為了減小壓縮機(jī)的功耗，就需要設(shè)計出高性能的熱交換器從而降低冷凝壓、提高蒸發(fā)壓。

2.1.3 掌握合適的風(fēng)機(jī)風(fēng)量

風(fēng)機(jī)的風(fēng)量如果越大，壓縮機(jī)的輸入功率就越小，但是風(fēng)機(jī)的輸入功率也將隨之增加。所以存在最合適的風(fēng)機(jī)風(fēng)量，來最大限度的減低能耗。通常決定風(fēng)量的設(shè)計思路是，在規(guī)定模式中，將風(fēng)機(jī)的風(fēng)量設(shè)定為根據(jù)噪聲的最大上限值所決定的風(fēng)量。變頻空調(diào)，由于風(fēng)機(jī)的輸入功率在整體的輸入功率中所占的比例較大，特別是裝于室外的空調(diào)，則需要將風(fēng)量改設(shè)為比額定模式中風(fēng)量小的風(fēng)量。

2.1.4 減少壓力的功耗

壓縮的功耗是根據(jù)熱交換器的性能和以及風(fēng)機(jī)的風(fēng)量所決定的冷凝壓力、蒸發(fā)壓力決定，而從壓縮機(jī)排氣口到冷凝器入口、以及從蒸發(fā)器出口到壓縮機(jī)吸氣口的壓力損失則增加了壓縮的功耗，所以需要盡量的減小壓力損失。

2.2 影響空調(diào)制冷系統(tǒng)的因素

因?yàn)榭照{(diào)主要四大原件中，壓縮機(jī)的效率已經(jīng)由投資成本來決定了，所以主要影響空調(diào)制冷系統(tǒng)的因素有以下幾點(diǎn)：

1）溫差

蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑蒸發(fā)的溫度，應(yīng)該較空氣溫度低，這樣機(jī)房的熱能才會轉(zhuǎn)給制冷劑，制冷劑在吸收了熱量后揮發(fā)成氣體狀態(tài)，并由壓縮機(jī)吸走，從而使得蒸發(fā)器的壓力不會因?yàn)閾]發(fā)氣體過多而壓力升高，從而使整個溫度也升高，影響空調(diào)的制冷效果。這個的溫差，是根據(jù)空調(diào)的投資成本及制冷工作時能耗而綜合決定的。

2）膨脹閥開啟度

一定要定期測量膨脹閥的過熱度，并調(diào)整其開啟度。基本步驟在此不作詳細(xì)介紹，請參閱有關(guān)說明書。應(yīng)該注意的是膨脹閥的過熱度應(yīng)在5℃～8℃之間，如果不是，則立刻進(jìn)行調(diào)整。

3）冷凝壓力

機(jī)房空調(diào)通常采用風(fēng)冷式冷凝器，它主要由多組盤管組成，并在盤管外添加肋片，以增加空氣面的傳熱面積，同時，利用風(fēng)機(jī)加速空氣的流動，以增加空氣面的傳熱效果。因肋片的間距較小，加上機(jī)房空調(diào)長時間工作，有很多雜物附著在冷凝器翅片上，從而致使空氣不能最大流量的通過冷凝器，熱阻增大，極大的影響傳熱效果，從而導(dǎo)致冷凝效果下降，高壓側(cè)壓力不斷升高，制冷效果在降低的同時，也消耗了更多的電力。我們應(yīng)該結(jié)合空調(diào)的使用環(huán)境，根據(jù)空調(diào)通風(fēng)口的狀況，定時對空調(diào)外機(jī)進(jìn)行沖洗，保證良好的散熱效果,同時還節(jié)約了大量的能源。

2.3 空調(diào)的節(jié)能方法

空調(diào)節(jié)能技術(shù)在不斷的發(fā)展，許許多多新科技在國內(nèi)空調(diào)制造商那里也得到廣泛的應(yīng)用，其中主要的節(jié)能措施包括以下幾部分：

1）利用設(shè)備自動控制技術(shù)對空調(diào)末端裝置進(jìn)行控制。通常通過采用設(shè)備自控系統(tǒng)，對空調(diào)末端的新風(fēng)機(jī)、回風(fēng)機(jī)、變風(fēng)量風(fēng)機(jī)、風(fēng)機(jī)盤管等設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)視和準(zhǔn)確控制，從而以實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能。該技術(shù)是通過直接數(shù)字控制器，將檢測到的相關(guān)數(shù)值進(jìn)行比例、積分、微分運(yùn)算，并實(shí)現(xiàn)對上述設(shè)備的數(shù)字化控制，最終達(dá)到節(jié)能效果；

2）利用變頻器對中央空調(diào)系統(tǒng)中的水泵和風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制。為降低空調(diào)的能源浪費(fèi)，通常是利用變頻器來控制空調(diào)系統(tǒng)的水泵和風(fēng)機(jī)，通過對水壓差和溫差等數(shù)值的采集，對水泵和風(fēng)機(jī)進(jìn)行直接數(shù)字調(diào)節(jié)，從而達(dá)到節(jié)能效果；

3）動態(tài)變流量空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)。當(dāng)空調(diào)負(fù)荷發(fā)生變化時，通過對采集到的一組參數(shù)值進(jìn)行模糊運(yùn)算，及時調(diào)節(jié)控制冷水機(jī)組和冷卻風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)，從而改變冷水機(jī)組工作的狀態(tài)、冷凍（溫）水和冷卻水流量，以及冷卻風(fēng)機(jī)的風(fēng)量，從而確保冷水機(jī)組工作在效率最佳狀態(tài)。通過采集影響冷水機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)中的各種參數(shù)，通過模糊運(yùn)算，得出相應(yīng)的控制參數(shù)，這些控制參數(shù)被送到冷水機(jī)組、冷凍（溫）水的控制子系統(tǒng)、冷卻水控制子系統(tǒng)、冷卻風(fēng)機(jī)控制子系統(tǒng)，從而保障了整個系統(tǒng)在各種情況下，均處于最佳工作狀態(tài)，進(jìn)而最終達(dá)到綜合節(jié)能的目的。

3 結(jié)論

空調(diào)制冷系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計的主要任務(wù)是減小壓縮機(jī)的功耗，為了使壓縮機(jī)的功耗減低，就需要降低壓縮機(jī)的排氣壓力，并且提高壓縮機(jī)的吸氣壓力，同時減小制冷劑的循環(huán)流量。要達(dá)到以上的目的，就要從以下幾方面做起：使用高效率的壓縮機(jī)和電機(jī)，降低風(fēng)機(jī)和電機(jī)的損耗；提高熱交換器的熱交換性能；掌握好室內(nèi)、外風(fēng)機(jī)的風(fēng)量；改善熱交換器的回路平衡性；掌握好電子膨脹閥的最佳開度。

[1]王起霄，劉淑靜，汝長海.變頻空調(diào)的性能研究[J].哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2001.

[2]柏晨.空調(diào)變水量系統(tǒng)控制方法的研究[D].天津大學(xué)，2004.

[3]何厚鍵.中央空調(diào)水系統(tǒng)的建模與優(yōu)化研究[D].沈陽工業(yè)大學(xué)，2005.

[4]許遠(yuǎn)超.中央空調(diào)水系統(tǒng)優(yōu)化控制策略研究[D].南京理工大學(xué)，2005.

[5]馬娟麗.中央空調(diào)系統(tǒng)的最優(yōu)化運(yùn)行[D].西安科技大學(xué)，2006.