節(jié)能空調(diào)制冷系統(tǒng)分析

摘要：隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提高，節(jié)能環(huán)保越來越成為影響我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展方向的重要問題。在此情況下，各行業(yè)紛紛調(diào)整發(fā)展戰(zhàn)略，將節(jié)能、環(huán)保、安全作為其發(fā)展的目標(biāo)和要求，而制冷空調(diào)行業(yè)更是如此。本文研究和分析了節(jié)能空調(diào)制冷系統(tǒng)的基本原理和影響其制冷效果的因素。

關(guān)鍵詞：節(jié)能 環(huán)保 制冷 節(jié)能空調(diào)

隨著我國科學(xué)發(fā)展觀的提出，低碳環(huán)保節(jié)能減排越來越成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的目標(biāo)和方向。而空調(diào)制冷行業(yè)作為國家節(jié)能減排事業(yè)的重要組成之一，其環(huán)保責(zé)任重大。要想實(shí)現(xiàn)空調(diào)制冷行業(yè)的節(jié)能環(huán)保目標(biāo)就必須不斷更新節(jié)能空調(diào)制冷系統(tǒng)，大力推進(jìn)行業(yè)技術(shù)改革，引導(dǎo)其朝著節(jié)能、環(huán)保、安全方向發(fā)展。本文以蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)為例，就其在運(yùn)行與管理環(huán)節(jié)中所出現(xiàn)的問題進(jìn)行了相關(guān)研究，并找出了影響系統(tǒng)制冷效果的幾個(gè)因素，為今后的研究提供了一定的指導(dǎo)和借鑒。

1 節(jié)能空調(diào)制冷系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理

空調(diào)節(jié)能制冷系統(tǒng)主要包括壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器以及膨脹閥幾部分，它通過壓縮機(jī)完成了制冷劑的壓縮，將制冷劑壓縮成液態(tài)后輸送至蒸發(fā)器內(nèi)，經(jīng)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(fēng)機(jī)將冷凍水吹送出去，實(shí)現(xiàn)降溫制冷目的。空調(diào)制冷系統(tǒng)利用熱力學(xué)基本理論，通過制冷機(jī)的運(yùn)作完成了熱量的相互轉(zhuǎn)化，將低溫?zé)崃颗欧胖粮邷丨h(huán)境中。其工作原理為：節(jié)能空調(diào)制冷系統(tǒng)在壓力溫度環(huán)境下，制冷劑在達(dá)到一定壓力溫度時(shí)便會(huì)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(chǎn)生冷熱溫差。而壓縮機(jī)通過抽取和壓縮蒸發(fā)器中產(chǎn)生的源源不斷的蒸汽，使其最終達(dá)到冷凝所需要的壓力范圍內(nèi)，最后經(jīng)由冷凝器將蒸汽等壓冷卻為液體，在冷卻時(shí)釋放出的熱量會(huì)傳遞給冷卻介質(zhì)，此時(shí)空調(diào)制冷系統(tǒng)的冷凝溫度一定要比冷卻介質(zhì)的溫度高，以保證其制冷效果，冷凝后的液體最終會(huì)由膨脹閥或其他空調(diào)節(jié)流元件流入蒸發(fā)器，從而實(shí)現(xiàn)空氣降溫的目的。

在整個(gè)空調(diào)制冷循環(huán)系統(tǒng)中，壓縮機(jī)作為其中最重要的功能部件之一，被稱為制冷系統(tǒng)的心臟，是空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能技術(shù)革新的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它通過改變氣體的容積量來實(shí)現(xiàn)氣體的壓縮和傳輸，并降低蒸發(fā)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(dòng)力。目前，在節(jié)能空調(diào)制冷系統(tǒng)中所采用的壓縮機(jī)種類多樣，常見的有葉片式壓縮機(jī)、曲軸連桿式壓縮機(jī)、斜盤式壓縮機(jī)、渦旋式壓縮機(jī)等。另外，按壓縮機(jī)的排量變化情況，還可以將壓縮機(jī)分為定排量壓縮機(jī)和變排量壓縮機(jī)兩種類型。其中，變排量壓縮機(jī)有效地減少了空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)擔(dān)，它可以根據(jù)實(shí)際制冷負(fù)荷改變其排量，實(shí)現(xiàn)了壓縮機(jī)排量的自動(dòng)化控制，更為經(jīng)濟(jì)環(huán)保，符合現(xiàn)代空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念。

冷凝器是空調(diào)制冷系統(tǒng)的熱交換器，它將從壓縮機(jī)運(yùn)送而來的氣態(tài)制冷劑，通過降溫降壓轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的制冷劑，并負(fù)責(zé)將制冷劑吸收的熱量散發(fā)至大氣當(dāng)中，通過散熱改變了其狀態(tài)，從而起到降溫的作用。冷凝器一般通過風(fēng)扇進(jìn)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(fā)器也是一個(gè)熱交換器，它對(duì)由膨脹閥內(nèi)噴出的霧狀的制冷劑進(jìn)行了一系列蒸發(fā)處理，并吸收了大量熱量，降低了蒸發(fā)器溫度，逐步實(shí)現(xiàn)制冷目的。同時(shí)，在降溫時(shí)，一些溶解在空氣中的水分也會(huì)在低溫的情況下凝結(jié)而出，并及時(shí)將其排除。蒸發(fā)器也包括管路和散熱片兩部分，同時(shí)蒸發(fā)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(diào)制冷裝備的重要部件，它實(shí)現(xiàn)了對(duì)冷凝壓力至蒸發(fā)壓力的有效節(jié)流，同時(shí)還對(duì)制冷劑流量進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，其工作完成的質(zhì)量直接決定著整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。因此，在空調(diào)系統(tǒng)的日常運(yùn)行過程中，技術(shù)人員必須密切關(guān)注膨脹閥的實(shí)際工作狀況，重視對(duì)其的保養(yǎng)和維修，通過定期檢查和調(diào)整，從而有效地提高空調(diào)系統(tǒng)的使用壽命，降低能源消耗，減少運(yùn)行成本。

目前，就我國空調(diào)制冷系統(tǒng)的實(shí)際能耗現(xiàn)狀來看，當(dāng)前各生產(chǎn)部門在實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)空調(diào)制冷系統(tǒng)的管理仍有待進(jìn)一步的提高，管理效率低下，環(huán)保意識(shí)不強(qiáng)，能源浪費(fèi)現(xiàn)象屢見不鮮。因此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)空調(diào)制冷系統(tǒng)的日常管理與維護(hù)，加大科技創(chuàng)新力度，推動(dòng)空調(diào)制冷系統(tǒng)優(yōu)化升級(jí)，降低能源消耗，最終達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)。

2 影響空調(diào)制冷效果的因素

在組成空調(diào)制冷系統(tǒng)的四大系統(tǒng)構(gòu)件中，由于壓縮機(jī)的工作效率主要由其投資成本決定，受具體技術(shù)因素影響度較小。因此，從總體來看，影響空調(diào)制冷系統(tǒng)制冷效果的因素主要有以下三方面：

2.1 制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)溫度

蒸發(fā)器作為制冷系統(tǒng)的主要吸熱裝置，負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)制冷劑的蒸發(fā)溫度，以保證整個(gè)制冷循環(huán)過程的順利進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)其制冷功效。一般情況下，蒸發(fā)器內(nèi)的制冷劑蒸發(fā)溫度應(yīng)低于空氣溫度，只有這樣才能及時(shí)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(fā)，由固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，再隨壓縮機(jī)傳輸至冷凝器，保證蒸發(fā)器的壓力值在蒸發(fā)后仍保持在一個(gè)較為平穩(wěn)的水平上，避免出現(xiàn)因蒸發(fā)氣體含量過高而造成蒸發(fā)溫度上升的情況，有效地保證了其制冷效果和質(zhì)量。而蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑蒸發(fā)溫度和空氣溫度二者的溫度差一般為一個(gè)固定值，是空調(diào)設(shè)計(jì)人員在綜合分析空調(diào)運(yùn)行成本以及制冷能耗成本的基礎(chǔ)上得出的。目前，機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)所使用的蒸發(fā)器一般為直接式蒸發(fā)器，其制冷劑蒸發(fā)溫度與空氣溫度的固定差在理論上處于12-14℃之間。但在實(shí)際運(yùn)行過程中，受各種內(nèi)在和外在因素的影響，其溫差值往往不穩(wěn)定，有時(shí)甚至可以達(dá)到20℃以上，這就大大增加了空調(diào)制冷系統(tǒng)的能耗量，不符合節(jié)能減排的設(shè)計(jì)理念和主題。據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，對(duì)蒸發(fā)器而言，在冷凝溫度保持固定不變的情況下，其蒸發(fā)溫度值越高，壓縮機(jī)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(shù)設(shè)計(jì)人員必須嚴(yán)格控制空調(diào)制冷系統(tǒng)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(fā)器溫度變化的原因主要有以下幾個(gè)方面：

①蒸發(fā)器管路結(jié)油，影響制冷效果。在蒸發(fā)器正常工作時(shí)，潤滑油和氟利昂在相互溶解的過程中，不會(huì)在換熱器的表面形成一層油膜，因此也不會(huì)產(chǎn)生油膜熱阻，從而影響制冷效果。但蒸發(fā)器一旦出現(xiàn)管路結(jié)油的情況，必然會(huì)影響系統(tǒng)的換熱效果。因此，在追加潤滑油時(shí)一定要選擇與原潤滑油標(biāo)號(hào)及性能相同的潤滑油，以有效地避免油膜的產(chǎn)生。另外，出現(xiàn)油膜后，技術(shù)人員可使用一些化學(xué)溶劑進(jìn)行沖洗，以有效地消除油膜。endprint

②空氣過濾網(wǎng)出現(xiàn)堵塞。空氣過濾網(wǎng)堵塞后，會(huì)嚴(yán)重影響熱量的傳遞效果，進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)的制冷循環(huán)過程難以順利實(shí)現(xiàn)。因此，在實(shí)際使用中，技術(shù)人員一定要注意定期保養(yǎng)和更換過濾網(wǎng)，以保證空調(diào)制冷系統(tǒng)的循環(huán)風(fēng)量處在一個(gè)較適宜的范圍內(nèi)，增強(qiáng)過濾效果。

③干燥過濾器發(fā)生堵塞。干燥過濾器發(fā)生堵塞時(shí)，其制冷劑的正常循環(huán)過程難以保證，造成系統(tǒng)供液出現(xiàn)問題，制冷效果大大降低。因此，在實(shí)際使用過程中，空調(diào)技術(shù)人員要定期清理干燥過濾器，使其保持干燥和清潔，并及時(shí)清除雜質(zhì)和污垢。

④制冷系統(tǒng)中制冷劑含量不足。吸氣壓和排氣壓數(shù)值過低，導(dǎo)致蒸發(fā)器的蒸發(fā)量降低，制冷效果難以保證。因此，技術(shù)人員要及時(shí)補(bǔ)充制冷劑，使制冷系統(tǒng)恢復(fù)正常工作。

2.2 脹閥開啟度

作為制冷系統(tǒng)中的重要組成部件，熱力膨脹閥能夠在保證壓縮機(jī)回氣過熱度穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，適時(shí)適量地為蒸發(fā)器提供制冷劑，從而增強(qiáng)制冷效果。在制冷設(shè)備運(yùn)行的初始階段，熱力膨脹閥無需調(diào)整即可正常工作。而隨著設(shè)備使用年限的增長，熱力膨脹閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也會(huì)受到不同程度的磨損，導(dǎo)致其開啟度偏大或偏小，影響其工作質(zhì)量。因此，技術(shù)人員必須定期測(cè)量和調(diào)整膨脹閥的開啟度，使其處于最佳匹配點(diǎn)。在調(diào)整膨脹開啟度時(shí)，先將系統(tǒng)停機(jī)，再將數(shù)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(cè)量出對(duì)應(yīng)出口處的溫度值后開機(jī)，使壓縮機(jī)連續(xù)運(yùn)行15min以上，當(dāng)其系統(tǒng)壓力和溫度值均保持恒定不變時(shí)，進(jìn)行高壓測(cè)量，若測(cè)得壓力值為18kg/cm2，且高壓開關(guān)始終閉合，則說明系統(tǒng)運(yùn)行正常。反之，則需要調(diào)整。

2.3 制冷系統(tǒng)的冷凝壓力

所謂制冷系統(tǒng)的冷凝壓力，就是指冷凝器中氣體在分子運(yùn)動(dòng)的過程中因碰撞容器壁而產(chǎn)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(diào)制冷系統(tǒng)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(yùn)動(dòng)速度，分子運(yùn)動(dòng)越快，其冷凝壓力就越大。一般情況下，空調(diào)制冷系統(tǒng)多采用風(fēng)冷式冷凝器，它內(nèi)部包含多個(gè)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(shí)，冷凝器還采用了風(fēng)機(jī)加快空氣流動(dòng)。但由于風(fēng)機(jī)的葉片距較小，長期工作容易使葉片上粘黏一些雜質(zhì)和塵埃，導(dǎo)致空氣流通不暢，嚴(yán)重影響了制冷系統(tǒng)的制冷效果，不僅冷凝效果不佳，還會(huì)導(dǎo)致耗電量增大，不符合空調(diào)制冷系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保理念。因此，技術(shù)人員要定期清洗空調(diào)外機(jī)，保證其清潔度和干燥度。另外，一旦發(fā)現(xiàn)冷凝器的配置出現(xiàn)問題，要及時(shí)更換冷凝器，避免故障而影響整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

另外，空調(diào)系統(tǒng)在抽真空和加液時(shí)一旦處理不當(dāng)，就容易使系統(tǒng)內(nèi)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(huán)過程，導(dǎo)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(dǎo)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(tǒng)內(nèi)的空氣和殘余水分及時(shí)排除出去，以免造成不良影響。在操作時(shí)，技術(shù)人員必須先將系統(tǒng)關(guān)閉，以保證整個(gè)操作是在停機(jī)的情況下進(jìn)行的，再從系統(tǒng)的排氣口或冷凝器的絲堵處進(jìn)行放氣，直至排完為止。

3 結(jié)論

制冷劑沖注過多，冷凝壓力也會(huì)升高。由于多余的制冷劑會(huì)占據(jù)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(diào)工作在最佳狀況，不僅降低了空調(diào)的故障率，而且單臺(tái)空調(diào)在夏季可以節(jié)約10～20%的能量。因此，加強(qiáng)空調(diào)維護(hù)，對(duì)空調(diào)的制冷效果、空調(diào)壽命，尤其是節(jié)約能源具有重要的意義。

4 結(jié)束語

隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提高，空調(diào)制冷設(shè)備的使用也越來越普及，在空調(diào)制冷設(shè)備功能逐漸完善的同時(shí)，其性能也趨于優(yōu)良。與此同時(shí)，隨著經(jīng)濟(jì)全球化趨勢(shì)的進(jìn)一步增強(qiáng)，在全球范圍內(nèi)常規(guī)能源的消耗量持續(xù)增加，其儲(chǔ)量也不斷降低，導(dǎo)致能源結(jié)構(gòu)失衡，能源價(jià)格居高不下。為解決這一問題，各國必須積極調(diào)整能源使用結(jié)構(gòu)，提高能源利用率，積極推動(dòng)節(jié)能減排目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。而空調(diào)能耗作為全球能源消耗的重要構(gòu)成之一，在總能源消耗結(jié)構(gòu)中所占比例較高。因此，積極推動(dòng)節(jié)能空調(diào)制冷系統(tǒng)更新?lián)Q代，不斷提高其能源利用率，降低能耗和廢物排放量，對(duì)于提高空調(diào)產(chǎn)品的節(jié)能效率，順利完成節(jié)能指標(biāo)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(shè)備。endprint