空調制冷系統節能設計淺析

李英哲

成都市工業職業技術學校，四川成都 610081

1 概述

空調的制冷系統主要由以下4個部分組成：壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發器。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。壓縮機不停抽吸蒸發器中產生的蒸汽，并將它壓縮到冷凝壓力狀態，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（一般機房空調采用的是空氣），與冷凝壓力相對應的冷凝溫度必須要高于冷卻介質的溫度，最后進入蒸發器。

在整個工作的循環過程中，壓縮機起著壓縮和輸送制冷劑蒸汽，并且形成蒸發器中的低壓，冷凝器中的高壓的作用，是整個空調制冷系統的心臟；節流閥對制冷劑起到節流降壓的作用，并控制進入蒸發器的制冷劑流量；蒸發器是負責輸出冷量的設備，在蒸發器中制冷劑吸收被冷卻物體的散發熱量，從而達到制冷的目的；冷凝器是負責輸出熱量的設備，在蒸發器中吸收的熱量以及壓縮機內消耗而轉化的熱量在冷凝器中被冷卻介質輸出。

2 空調制冷系統的節能設計

2.1 理論設計

2.1.1 高效化的壓縮機

要降低空調機的消耗功率，就需要選用高效的壓縮機。對于變頻空調，我們還需要合理選用壓縮機的運轉頻率，使其在額定的運轉頻率下工作。

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壓。如果冷凝壓越低并且蒸發壓越高，那么壓縮機的功耗也就越小。所以，為了減小壓縮機的功耗，就需要設計出高性能的熱交換器從而降低冷凝壓、提高蒸發壓。

2.1.3 掌握合適的風機風量

風機的風量如果越大，壓縮機的輸入功率就越小，但是風機的輸入功率也將隨之增加。所以存在最合適的風機風量，來最大限度的減低能耗。通常決定風量的設計思路是，在規定模式中，將風機的風量設定為根據噪聲的最大上限值所決定的風量。變頻空調，由于風機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，則需要將風量改設為比額定模式中風量小的風量。

2.1.4 減少壓力的功耗

壓縮的功耗是根據熱交換器的性能和以及風機的風量所決定的冷凝壓力、蒸發壓力決定，而從壓縮機排氣口到冷凝器入口、以及從蒸發器出口到壓縮機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 影響空調制冷系統的因素

因為空調主要四大原件中，壓縮機的效率已經由投資成本來決定了，所以主要影響空調制冷系統的因素有以下幾點：

1）溫差

蒸發器內制冷劑蒸發的溫度，應該較空氣溫度低，這樣機房的熱能才會轉給制冷劑，制冷劑在吸收了熱量后揮發成氣體狀態，并由壓縮機吸走，從而使得蒸發器的壓力不會因為揮發氣體過多而壓力升高，從而使整個溫度也升高，影響空調的制冷效果。這個的溫差，是根據空調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，并調整其開啟度。基本步驟在此不作詳細介紹，請參閱有關說明書。應該注意的是膨脹閥的過熱度應在5℃～8℃之間，如果不是，則立刻進行調整。

3）冷凝壓力

機房空調通常采用風冷式冷凝器，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，利用風機加速空氣的流動，以增加空氣面的傳熱效果。因肋片的間距較小，加上機房空調長時間工作，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，從而導致冷凝效果下降，高壓側壓力不斷升高，制冷效果在降低的同時，也消耗了更多的電力。我們應該結合空調的使用環境，根據空調通風口的狀況，定時對空調外機進行沖洗，保證良好的散熱效果,同時還節約了大量的能源。

2.3 空調的節能方法

空調節能技術在不斷的發展，許許多多新科技在國內空調制造商那里也得到廣泛的應用，其中主要的節能措施包括以下幾部分：

1）利用設備自動控制技術對空調末端裝置進行控制。通常通過采用設備自控系統，對空調末端的新風機、回風機、變風量風機、風機盤管等設備進行狀態的實時監視和準確控制，從而以實現空調系統的節能。該技術是通過直接數字控制器，將檢測到的相關數值進行比例、積分、微分運算，并實現對上述設備的數字化控制，最終達到節能效果；

2）利用變頻器對中央空調系統中的水泵和風機進行控制。為降低空調的能源浪費，通常是利用變頻器來控制空調系統的水泵和風機，通過對水壓差和溫差等數值的采集，對水泵和風機進行直接數字調節，從而達到節能效果；

3）動態變流量空調節能控制系統。當空調負荷發生變化時，通過對采集到的一組參數值進行模糊運算，及時調節控制冷水機組和冷卻風機的運行狀態參數，從而改變冷水機組工作的狀態、冷凍（溫）水和冷卻水流量，以及冷卻風機的風量，從而確保冷水機組工作在效率最佳狀態。通過采集影響冷水機組運行狀態中的各種參數，通過模糊運算，得出相應的控制參數，這些控制參數被送到冷水機組、冷凍（溫）水的控制子系統、冷卻水控制子系統、冷卻風機控制子系統，從而保障了整個系統在各種情況下，均處于最佳工作狀態，進而最終達到綜合節能的目的。

3 結論

空調制冷系統節能設計的主要任務是減小壓縮機的功耗，為了使壓縮機的功耗減低，就需要降低壓縮機的排氣壓力，并且提高壓縮機的吸氣壓力，同時減小制冷劑的循環流量。要達到以上的目的，就要從以下幾方面做起：使用高效率的壓縮機和電機，降低風機和電機的損耗；提高熱交換器的熱交換性能；掌握好室內、外風機的風量；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。

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