摘要：本文主要闡述了熱泵空調(diào)器節(jié)能技術(shù)在空調(diào)器的中應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：熱泵空調(diào)器；火用分析；節(jié)能

1.空調(diào)器節(jié)能技術(shù)現(xiàn)狀

空調(diào)器雖然是實現(xiàn)我們生活舒適健康的主要工具，但伴隨其產(chǎn)生的溫室氣體以及消耗的大量電能能源，給國家的節(jié)能減排工程制造了不小的困難，在保護生存環(huán)境，實現(xiàn)低碳生活、生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的主旋律下，必須對空調(diào)等家電進行節(jié)能改造，為國家推進空調(diào)節(jié)能工作，實現(xiàn)低碳生活做出貢獻。

國家從上世紀八十年代開始發(fā)展空調(diào)器工業(yè)，但空調(diào)器的能耗問題十分嚴重，隨著科學技術(shù)及國家的大力推動，空調(diào)最常用的制冷器R22制冷劑有了較快發(fā)展，對流體控制系統(tǒng)裝置毛細管采用了優(yōu)化配置，蒸發(fā)器以及冷凝器從傳統(tǒng)沖縫型肋片升級到百葉窗肋片、波紋肋片，并實現(xiàn)了強化換熱等功能，改善優(yōu)化傳統(tǒng)的平滑導管，大幅提高了空調(diào)散熱系統(tǒng)工作效率，整體的工作效率不僅有了較大提高。雖然國家的空調(diào)工業(yè)有了較大的提升，但相較于發(fā)達國家，在空調(diào)器節(jié)能技術(shù)方面仍然落后，隨著相關(guān)協(xié)會對空調(diào)器標準的進一步提高，對產(chǎn)品能效率更為嚴格的要求，國內(nèi)空調(diào)器的發(fā)展仍舊困難重重，對空調(diào)器節(jié)能技術(shù)也需進行更為深入的分析研究。

2.熱泵空調(diào)器簡介

熱泵空調(diào)器是對傳統(tǒng)空調(diào)器進行改裝，通過四通換向閥調(diào)節(jié)空調(diào)器蒸發(fā)器與冷凝器功能，使空調(diào)器的冷卻室在加熱的情況下產(chǎn)生加熱功能，達到一器兩用的目的，既可以在夏天對室內(nèi)外熱量進行互換，降低室溫，又可以在冬天時進行室內(nèi)升溫。熱泵式空調(diào)器主要由換熱器、壓縮機、四通換向閥、毛細管以及過濾器等部件組成，其工作原理圖如圖2-1所示。

當熱泵空調(diào)器處于制冷狀態(tài)時，四通換向閥接通，室內(nèi)換熱器發(fā)揮蒸發(fā)器的功能作用，室外熱換器發(fā)揮冷凝器的功能作用。室內(nèi)熱氣經(jīng)過室內(nèi)換熱器后轉(zhuǎn)換為低溫低壓熱氣，再經(jīng)過四通換向閥以及壓縮機后，變?yōu)楦邷馗邏簹怏w排出，再次經(jīng)過四通換向閥后進入室外換熱器釋放熱源，成為過冷液，過冷液再流經(jīng)過濾器以及毛細管后變?yōu)榈蜏氐蛪簝上嘁毫鳎俅芜M入室內(nèi)換熱器蒸發(fā)吸熱，進入下一循環(huán)。如此循環(huán)工作，達到降低室內(nèi)溫度的作用。制熱狀態(tài)則是將四通換向閥斷開，然后室內(nèi)換熱器執(zhí)行冷凝器功能，室外換熱器執(zhí)行蒸發(fā)器功能，工作流程同制冷流程一樣。

圖2-1 熱泵空調(diào)器工作原理圖

3.熱泵空調(diào)器系統(tǒng)分析

目前，熱泵空調(diào)器在目前市場上最為流行，因此對熱泵空調(diào)器節(jié)能技術(shù)進行研究，能夠快速推動國家節(jié)能減排任務(wù)的完成以及低碳生活的實現(xiàn)。要增強熱泵空調(diào)器的節(jié)能作用，就要對熱泵空調(diào)器進行系統(tǒng)的分析，如研究不同的工作流程對節(jié)能作用的影響；設(shè)備元器件的改進或者更新新型節(jié)能元器件對節(jié)能作用的影響；不同的冷卻劑性能對空調(diào)節(jié)能作用有產(chǎn)生不同的影響。

火用是指其流體當前狀態(tài)與設(shè)定標準狀態(tài)不平衡而產(chǎn)生的一種功，火用損失是衡量系統(tǒng)功能的一個主要方法，是系統(tǒng)或者部件在實際工作中必然產(chǎn)生的性能，具有不可逆性。若要使系統(tǒng)的火用達到最佳，則系統(tǒng)的火用損失必須降低到最小。不同的分析目的，對火用的要求也不同，如要使空調(diào)器使用費用最少，則應(yīng)當在系統(tǒng)火用損失與設(shè)備成本之間建立相應(yīng)數(shù)學關(guān)系，需求最佳火用損失；若要計算空調(diào)器的節(jié)能效率，火用分析的主要功能則應(yīng)當是對空調(diào)器中的不同零件、類型和數(shù)量進行火用損失計算，通過分別降低各個部件的火用損失實現(xiàn)空調(diào)器的整體節(jié)能作用。

在考慮依據(jù)能量品位及數(shù)量的基礎(chǔ)上，熱泵空調(diào)器系統(tǒng)的主要有由壓縮器摩擦、液體流動等產(chǎn)生的抵消壓縮火用損，是系統(tǒng)中火用的重要損失源；由管道管件磨損產(chǎn)生的管路管道壓力降火用損，因為管道管路相對較少，火用損一般較小；由流體氣體熱量在流動過程中散發(fā)至環(huán)境中的熱源放熱火用損，此損失雖不是系統(tǒng)重要火用損，但卻損失了大量的低品位能量；由定焓過程不作功而產(chǎn)生的毛細管火用損；由溫降壓差作用下的熱傳導而產(chǎn)生蒸發(fā)器傳熱火用損，最后兩種火用主要存在于低溫中，是低溫主要火用損。

在進行火用損分析時，可對系統(tǒng)進行定量的計算。依據(jù)系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、壓縮機吸氣溫度、絕熱效率、熱泵空調(diào)器工作環(huán)境的室內(nèi)外溫度，以及制冷機R22，可計算出蒸發(fā)器處理后的室內(nèi)氣體平局溫度，結(jié)合壓縮機實際壓縮終點參數(shù)，可得出系統(tǒng)中不同部件火用損失在系統(tǒng)火用損中所占比重，對火用損比重大的部件進行改進，可實現(xiàn)減少系統(tǒng)火用損失，提高系統(tǒng)火用率的最終目的。

4.熱泵空調(diào)器節(jié)能實現(xiàn)方法

從我國空調(diào)器開始研發(fā)開始，就一直在致力于空調(diào)器的節(jié)能環(huán)保高效舒適研究。依據(jù)已有的發(fā)展研究資料，熱泵空調(diào)器節(jié)能研究主要通過以下幾方面來實現(xiàn)。

4.1通過熱泵空調(diào)器主要元器件的技術(shù)改進實現(xiàn)節(jié)能

熱泵式空調(diào)器主要元器件有換熱器、壓縮機、四通換向閥、毛細管以及過濾器等。通過改進換熱器內(nèi)側(cè)螺紋管槽深度、數(shù)量、螺旋角度等指標提高熱傳導率；改進外側(cè)翅片結(jié)構(gòu)、間距或者換用傳熱性能優(yōu)良的波紋開縫翅片提高熱傳導率；調(diào)節(jié)換熱器管路布局，增大換熱面積以及改善風量大小提高換熱性能，強化制冷劑在管內(nèi)工作過程、室內(nèi)外空氣熱交換率以及換熱器自身管理布局優(yōu)化，從而提高熱泵空調(diào)節(jié)能效率。

4.2熱泵空調(diào)器參數(shù)優(yōu)化設(shè)計

通過對熱泵空調(diào)器的系統(tǒng)分析，可實現(xiàn)熱泵空調(diào)器的火用優(yōu)化?；鹩脙?yōu)化主要是指依據(jù)系統(tǒng)火用損失計算分析，找出系統(tǒng)中節(jié)能薄弱環(huán)節(jié)，以降低系統(tǒng)火用損失為目標，建立火用損失與相關(guān)部件的數(shù)學目標函數(shù)，在主要條件的約束下，對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、狀態(tài)以及相互間參數(shù)關(guān)系進行分析改進，得出使系統(tǒng)火用損最小的優(yōu)化值，達到系統(tǒng)火用的最大化利用，從而實現(xiàn)節(jié)能目標。

由火用分析可知，火用損主要集中在壓縮機、換熱器以及毛細管上，壓縮機的火用損主要與壓縮機絕熱效率有關(guān)；換熱器的火用損主要與風速風量以及制冷劑有關(guān)；毛細管火用損主要與低溫制冷系統(tǒng)有關(guān)，因此，在對這些主要影響參數(shù)以及相互之間的關(guān)系進行優(yōu)化設(shè)計來實現(xiàn)熱泵空調(diào)器的節(jié)能目的。

4.3使用過程中的節(jié)能優(yōu)化

大部分的熱泵空調(diào)器供冷供熱范圍廣，工作動力主要來自壓縮機，因此，可在空調(diào)器使用過程中增加自動化控制系統(tǒng)，如增加室內(nèi)溫度傳感器，依據(jù)傳感器返回值對空調(diào)器的工作功率進行實時動態(tài)的調(diào)節(jié)；用人體感知器探測室內(nèi)人數(shù)，并反饋給熱泵空調(diào)器系統(tǒng)，人數(shù)多時則降低工作效率，人數(shù)少時則提高工作效率等。使用先進的控制系統(tǒng)對空調(diào)器使用過程進行即時動態(tài)調(diào)節(jié)，可極大提高空調(diào)器使用效率，降低用電成本，最終實現(xiàn)節(jié)能目的。

5.總結(jié)

隨著人們生活水平的提高，空調(diào)器的普及率會越來越高，在國家供電緊張的情況下，研究空調(diào)節(jié)能技術(shù)有其特殊的意義。本文通過分析熱泵空調(diào)調(diào)節(jié)器工作原理以及系統(tǒng)火用分析，探討相關(guān)的節(jié)能技術(shù)，對實現(xiàn)空調(diào)器的節(jié)能技術(shù)突破具有一定的參考意義。

參考文獻

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