節能空調制冷系統分析

摘要：隨著我國社會經濟發展水平的提高，節能環保越來越成為影響我國經濟發展方向的重要問題。在此情況下，各行業紛紛調整發展戰略，將節能、環保、安全作為其發展的目標和要求，而制冷空調行業更是如此。本文研究和分析了節能空調制冷系統的基本原理和影響其制冷效果的因素。

關鍵詞：節能 環保 制冷 節能空調

隨著我國科學發展觀的提出，低碳環保節能減排越來越成為我國經濟發展和產業結構調整的目標和方向。而空調制冷行業作為國家節能減排事業的重要組成之一，其環保責任重大。要想實現空調制冷行業的節能環保目標就必須不斷更新節能空調制冷系統，大力推進行業技術改革，引導其朝著節能、環保、安全方向發展。本文以蒸汽壓縮式制冷系統為例，就其在運行與管理環節中所出現的問題進行了相關研究，并找出了影響系統制冷效果的幾個因素，為今后的研究提供了一定的指導和借鑒。

1 節能空調制冷系統的構成及工作原理

空調節能制冷系統主要包括壓縮機、冷凝器、蒸發器以及膨脹閥幾部分，它通過壓縮機完成了制冷劑的壓縮，將制冷劑壓縮成液態后輸送至蒸發器內，經過與冷凍水的一系列熱交換，完成冷凍水制冷過程，最后再由風機將冷凍水吹送出去，實現降溫制冷目的。空調制冷系統利用熱力學基本理論，通過制冷機的運作完成了熱量的相互轉化，將低溫熱量排放至高溫環境中。其工作原理為：節能空調制冷系統在壓力溫度環境下，制冷劑在達到一定壓力溫度時便會吸熱沸騰，從而使其溫度低于被冷卻物體或者流體的溫度值，產生冷熱溫差。而壓縮機通過抽取和壓縮蒸發器中產生的源源不斷的蒸汽，使其最終達到冷凝所需要的壓力范圍內，最后經由冷凝器將蒸汽等壓冷卻為液體，在冷卻時釋放出的熱量會傳遞給冷卻介質，此時空調制冷系統的冷凝溫度一定要比冷卻介質的溫度高，以保證其制冷效果，冷凝后的液體最終會由膨脹閥或其他空調節流元件流入蒸發器，從而實現空氣降溫的目的。

在整個空調制冷循環系統中，壓縮機作為其中最重要的功能部件之一，被稱為制冷系統的心臟，是空調系統進行節能技術革新的關鍵環節，它通過改變氣體的容積量來實現氣體的壓縮和傳輸，并降低蒸發器的壓力值，提高冷凝器中的壓力值，而在此過程中需要消耗大量的能源動力。目前，在節能空調制冷系統中所采用的壓縮機種類多樣，常見的有葉片式壓縮機、曲軸連桿式壓縮機、斜盤式壓縮機、渦旋式壓縮機等。另外，按壓縮機的排量變化情況，還可以將壓縮機分為定排量壓縮機和變排量壓縮機兩種類型。其中，變排量壓縮機有效地減少了空調系統的運行負擔，它可以根據實際制冷負荷改變其排量，實現了壓縮機排量的自動化控制，更為經濟環保，符合現代空調系統的設計理念。

冷凝器是空調制冷系統的熱交換器，它將從壓縮機運送而來的氣態制冷劑，通過降溫降壓轉變為液態的制冷劑，并負責將制冷劑吸收的熱量散發至大氣當中，通過散熱改變了其狀態，從而起到降溫的作用。冷凝器一般通過風扇進行冷卻散熱，它主要由管路和散熱片兩部分組成。

與冷凝器相似，蒸發器也是一個熱交換器，它對由膨脹閥內噴出的霧狀的制冷劑進行了一系列蒸發處理，并吸收了大量熱量，降低了蒸發器溫度，逐步實現制冷目的。同時，在降溫時，一些溶解在空氣中的水分也會在低溫的情況下凝結而出，并及時將其排除。蒸發器也包括管路和散熱片兩部分，同時蒸發器的下端還附有排水管和接水盤。

膨脹閥，又稱熱力膨脹閥，是空調制冷裝備的重要部件，它實現了對冷凝壓力至蒸發壓力的有效節流，同時還對制冷劑流量進行實時控制，其工作完成的質量直接決定著整個空調系統的運行質量。因此，在空調系統的日常運行過程中，技術人員必須密切關注膨脹閥的實際工作狀況，重視對其的保養和維修，通過定期檢查和調整，從而有效地提高空調系統的使用壽命，降低能源消耗，減少運行成本。

目前，就我國空調制冷系統的實際能耗現狀來看，當前各生產部門在實際生產中對空調制冷系統的管理仍有待進一步的提高，管理效率低下，環保意識不強，能源浪費現象屢見不鮮。因此，應加強對空調制冷系統的日常管理與維護，加大科技創新力度，推動空調制冷系統優化升級，降低能源消耗，最終達到節能減排的目標。

2 影響空調制冷效果的因素

在組成空調制冷系統的四大系統構件中，由于壓縮機的工作效率主要由其投資成本決定，受具體技術因素影響度較小。因此，從總體來看，影響空調制冷系統制冷效果的因素主要有以下三方面：

2.1 制冷系統的蒸發溫度

蒸發器作為制冷系統的主要吸熱裝置，負責調節制冷劑的蒸發溫度，以保證整個制冷循環過程的順利進行，實現其制冷功效。一般情況下，蒸發器內的制冷劑蒸發溫度應低于空氣溫度，只有這樣才能及時將空氣中的熱量傳遞給制冷劑，使制冷劑在吸熱的情況下蒸發，由固態變為氣態，再隨壓縮機傳輸至冷凝器，保證蒸發器的壓力值在蒸發后仍保持在一個較為平穩的水平上，避免出現因蒸發氣體含量過高而造成蒸發溫度上升的情況，有效地保證了其制冷效果和質量。而蒸發器內制冷劑蒸發溫度和空氣溫度二者的溫度差一般為一個固定值，是空調設計人員在綜合分析空調運行成本以及制冷能耗成本的基礎上得出的。目前，機房空調系統所使用的蒸發器一般為直接式蒸發器，其制冷劑蒸發溫度與空氣溫度的固定差在理論上處于12-14℃之間。但在實際運行過程中，受各種內在和外在因素的影響，其溫差值往往不穩定，有時甚至可以達到20℃以上，這就大大增加了空調制冷系統的能耗量，不符合節能減排的設計理念和主題。據相關實驗數據表明，對蒸發器而言，在冷凝溫度保持固定不變的情況下，其蒸發溫度值越高，壓縮機的制冷效果就隨之下降，廢物排放量升高，耗電量增加。因此，技術設計人員必須嚴格控制空調制冷系統的差值，以保證制冷效果，從而起到降低能耗的目的。一般情況下，影響蒸發器溫度變化的原因主要有以下幾個方面：

①蒸發器管路結油，影響制冷效果。在蒸發器正常工作時，潤滑油和氟利昂在相互溶解的過程中，不會在換熱器的表面形成一層油膜，因此也不會產生油膜熱阻，從而影響制冷效果。但蒸發器一旦出現管路結油的情況，必然會影響系統的換熱效果。因此，在追加潤滑油時一定要選擇與原潤滑油標號及性能相同的潤滑油，以有效地避免油膜的產生。另外，出現油膜后，技術人員可使用一些化學溶劑進行沖洗，以有效地消除油膜。endprint

②空氣過濾網出現堵塞?？諝膺^濾網堵塞后，會嚴重影響熱量的傳遞效果，進而導致系統的制冷循環過程難以順利實現。因此，在實際使用中，技術人員一定要注意定期保養和更換過濾網，以保證空調制冷系統的循環風量處在一個較適宜的范圍內，增強過濾效果。

③干燥過濾器發生堵塞。干燥過濾器發生堵塞時，其制冷劑的正常循環過程難以保證，造成系統供液出現問題，制冷效果大大降低。因此，在實際使用過程中，空調技術人員要定期清理干燥過濾器，使其保持干燥和清潔，并及時清除雜質和污垢。

④制冷系統中制冷劑含量不足。吸氣壓和排氣壓數值過低，導致蒸發器的蒸發量降低，制冷效果難以保證。因此，技術人員要及時補充制冷劑，使制冷系統恢復正常工作。

2.2 脹閥開啟度

作為制冷系統中的重要組成部件，熱力膨脹閥能夠在保證壓縮機回氣過熱度穩定的基礎上，適時適量地為蒸發器提供制冷劑，從而增強制冷效果。在制冷設備運行的初始階段，熱力膨脹閥無需調整即可正常工作。而隨著設備使用年限的增長，熱力膨脹閥的內部結構也會受到不同程度的磨損，導致其開啟度偏大或偏小，影響其工作質量。因此，技術人員必須定期測量和調整膨脹閥的開啟度，使其處于最佳匹配點。在調整膨脹開啟度時，先將系統停機，再將數字溫度表探頭插入回氣口處的保溫層，得出其回氣溫度值，再在測量出對應出口處的溫度值后開機，使壓縮機連續運行15min以上，當其系統壓力和溫度值均保持恒定不變時，進行高壓測量，若測得壓力值為18kg/cm2，且高壓開關始終閉合，則說明系統運行正常。反之，則需要調整。

2.3 制冷系統的冷凝壓力

所謂制冷系統的冷凝壓力，就是指冷凝器中氣體在分子運動的過程中因碰撞容器壁而產生的壓力，它是容器壁單位面積上所承受的壓力。冷凝壓力是空調制冷系統的制冷劑在冷凝器中所承受的工作壓力，影響冷凝壓力的主要因素為分子的運動速度，分子運動越快，其冷凝壓力就越大。一般情況下，空調制冷系統多采用風冷式冷凝器，它內部包含多個組盤管，盤管外還另加肋片，從而有效地增加了其傳熱面積，降溫效果更佳。同時，冷凝器還采用了風機加快空氣流動。但由于風機的葉片距較小，長期工作容易使葉片上粘黏一些雜質和塵埃，導致空氣流通不暢，嚴重影響了制冷系統的制冷效果，不僅冷凝效果不佳，還會導致耗電量增大，不符合空調制冷系統的節能環保理念。因此，技術人員要定期清洗空調外機，保證其清潔度和干燥度。另外，一旦發現冷凝器的配置出現問題，要及時更換冷凝器，避免故障而影響整個系統的正常運行。

另外，空調系統在抽真空和加液時一旦處理不當，就容易使系統內混入大量空氣或殘余水分，從而影響制冷劑蒸汽的正常冷凝和放熱循環過程，導致冷凝器壓力升高，超出正常范圍，最終增加排氣壓力和溫度，從而導致耗電量增加。因此，在抽真空和加液的過程中一定要將高壓系統內的空氣和殘余水分及時排除出去，以免造成不良影響。在操作時，技術人員必須先將系統關閉，以保證整個操作是在停機的情況下進行的，再從系統的排氣口或冷凝器的絲堵處進行放氣，直至排完為止。

3 結論

制冷劑沖注過多，冷凝壓力也會升高。由于多余的制冷劑會占據冷凝器的面積，造成冷凝面積減少，使冷凝效果變差。通過上述手段，可以保證空調工作在最佳狀況，不僅降低了空調的故障率，而且單臺空調在夏季可以節約10～20%的能量。因此，加強空調維護，對空調的制冷效果、空調壽命，尤其是節約能源具有重要的意義。

4 結束語

隨著我國經濟發展水平的不斷提高，空調制冷設備的使用也越來越普及，在空調制冷設備功能逐漸完善的同時，其性能也趨于優良。與此同時，隨著經濟全球化趨勢的進一步增強，在全球范圍內常規能源的消耗量持續增加，其儲量也不斷降低，導致能源結構失衡，能源價格居高不下。為解決這一問題，各國必須積極調整能源使用結構，提高能源利用率，積極推動節能減排目標的實現。而空調能耗作為全球能源消耗的重要構成之一，在總能源消耗結構中所占比例較高。因此，積極推動節能空調制冷系統更新換代，不斷提高其能源利用率，降低能耗和廢物排放量，對于提高空調產品的節能效率，順利完成節能指標意義重大。

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作者簡介：

張寧（1985-），男，遼寧遼陽人，碩士研究生，研究方向：建筑設備。endprint