淺談優化空調結構設計

龍劍秋

（廣東美的制冷設備有限公司，廣東 佛山528311）

0 前言

當前世界各國對于能源和環境問題一直非常重視，各個國家和地區均制定了一系列政策法規希望能夠解決當前危機。空調一直是能源消耗和環境保護問題的重點監察對象，因為空調耗能較多，而且存在對地球的環境保護存在威脅的地方， 比如氟利昂導致臭氧空洞的擴大，加劇地球的溫室效應等。因此，對空調結構的優化設計問題迫在眉睫。

1 優化空調結構設計的必要性

1.1 緩解能源危機

隨著世界各國能源緊張的情況不斷升級，能源問題越來越得到人們的廣泛關注。 我國能源以煤炭為主，其他能源來源主要是石油和天然氣，都是不可再生資源，對于可再生資源的利用較少?？照{的耗電量非常大，已經遠遠超過了我們常用的洗衣機、電視機、電冰箱等家用電器，但是空調作為夏季乘涼、冬季取暖的功能性電器又是很多家庭必不可少的電器設備。 有資料顯示，空調等暖通設施對于能源的消耗率占了總能源的消耗率接近百分之十，如此巨大的能耗不僅過度消耗了我國的不可再生能源，也限制了空調行業的進一步發展[1]?？照{的使用具有季節性的特點，夏、冬兩季使用量特別大，對于電網的負荷也有較高的要求，在使用率高的季節，會嚴重加重電網峰谷之間的電量差距的矛盾，使得電網負荷率下降，造成我國電力設施的浪費。 另外，空調的在使用中還有很多廢棄的熱量直接排放到空氣中，并沒有合理的方法使其能夠回收再利用，這也是一種能源的浪費現象。 因此改進空調的設計方案，優化空調設備的結構設計，使其向著更加節能高效的方向發展，已經成為了空調行業未來發展的必然要求和必然趨勢。

1.2 解決環境問題

在對地球不可再生資源大量消耗、 人類出現能源危機的同時，隨之而來還有更加嚴峻的環境污染問題。在消耗能源的同時不可避免地會帶來一些污染問題，我國能源主要是煤、石油、天然氣，在產能的同時，容易造成空氣、水污染等情況發生，對人民的生活環境造成影響。另外，由于某些空調設備仍在使用氟利昂作為制冷劑，而眾所周知，氟利昂對于臭氧層的破壞是非常嚴重也不可逆的，因此，繼續使用目前的設備，以目前的使用頻率很可能會加劇目前的全球變暖的趨勢。 空調作為人們舒適生活的保障，不應該再以損害子孫后代的利益為代價來繼續使用了，因此現在已經到了必須尋找合適的方法來控制現在這種局面的時候了。

1.3 節約使用成本

節約使用成本是誘使空調必須優化結構設計的又一個重要的不可忽視的原因。 由于空調使用的是不可再生資源來帶動的，且耗電量相當大，而我國目前的能源危機也導致了電價正在逐步攀升。 由于一些空調的結構設計不合理， 空調在出現問題時的維修費用也相當昂貴，加上空調本身的價格，對于很多家庭來說，都是沉重的負擔，昂貴的電費、維修費等使用費用使他們不敢過度的使用空調設備，生活質量也嚴重下降[2]。不能使人民生活在一個舒適的環境中，這是與我國的小康社會的發展目標相違背的， 不但降低了人們生活的幸福指數，也降低了人們工作、生活的熱情，不利于國家的長遠發展，更加不利于我國目前倡導的和諧社會的構建。

2 優化空調結構設計的新技術

2.1 優化室內機結構設計的新技術

室內機的結構優化通常在風道、貫流風扇、蒸發器等方面。室內機的風道系統由底座風道、貫流風扇、風扇電機和軸承等部分組成，而提高室內機空調系統的運行能力和能效比的主要辦法，就是把室內機的風道和貫流風扇的直徑加大（通常會加大2-5 毫米）。這樣可以在不增加成本，只是改模的情況下，使空調內部的空間增加，內部風扇的風量也可以隨之增加，提高空調機的能效。 在上述基礎上適當的修正貫流風道曲線，也會改善渦流噪聲和出風量。蒸發器的結構可以不改變，而是改變輸入、輸出的方式，如將輸入輸出管的三進三出模式改為四進四出模式，使冷媒的力量均勻增加。 依據國標GB/T 7725《房間空氣調節器空調》中對產品性能的要求所做的測試實驗結果顯示[3]，與原有結構相比，改造后的空調系統確實可以風量明顯增大，能力提高顯著，能效也明顯上升，大大節約了能耗。實驗結果表明，室內空調機在結構上的優化對緩解電力緊張狀況有明顯的現實意義。

2.2 優化室外機結構設計的新技術

空調的室外機也被稱為空調的主機， 空調的四大部件—壓縮機、冷凝器、毛細管和蒸發器中前三個都在室外機當中。 是空調系統的心臟。 通過優化設計的方法改善空調室外機的結構，可以有效地實現提升空調能效的作用。 對室外機的結構優化主要是改進空調殼體、風葉等，可以將原來的二匹殼體改為三匹殼體，這樣可以簡化原來殼體模具結構，減少制作成本，改變風葉結構可以減少使用噪音，減少出風阻力，并使進風順暢。對電機進行重新匹配，剪短電機的轉軸可以降低電機的震動情況， 而對后蓋板的改造可以減少整體模具所受到的沖擊，減少加工成本。對室外機的改造也有人進行了實驗，實驗結果表明，挑選合適的方法進行室外機的結構優化， 確實可以提高空調系統的風量，降低電機轉速，減少震動，噪聲也比原來下降了3 分貝左右，減少了空調機中隔音海綿的使用量，還能夠延長空調的使用壽命。 新殼體加大了空調的風量，降低了冷凝器材料的使用率。 空調系統風葉在風腔中的位置設計也可以進行優化，優化結果顯示，風葉位置對空調的風量有較大影響， 并可以通過公式計算來選擇出合適的風葉位置，可以選擇最佳位置和最佳間隙來進行應用。這些對空調系統的改造并非僅僅實現了經濟效益，減少人們在空調的使用費用支出，而且從某種意義上說，還實現了我們對空調機所要求的高效、節能、環保的目的。

2.3 其他新技術

空調機的研發近年來還有其他一些新技術正在由科學家們研發并逐步應用。 比如隨著人們對美觀的要求，對室外機殼體的小型化要求已經成為空調未來發展必然趨勢，而怎樣在較小殼體的基礎上提高空調風量，有效利用散熱器的面積，更大程度的降低噪聲、控制震動、降低材料的使用成本等，都具有非常重要的意義。 解決方法包括重新排布管路、 進一步優化改進空調系統結構以及改善冷凝水二次散熱，有效利用散熱器，等等。 而在節能方面應該更多的考慮使用清潔無污染的風能、太陽能等，還要通過結構改造減少空調的熱損失，并對空調產生的熱損失進行有效地回收利用。 隨著互聯網的迅速發展，配合智能控制系統在空調內部增加智能控制結構也會使得電能的合理利用情況得到改善。 空調機能效的提升需要從多方面綜合考慮，要多參考國內外的新技術新手段，并對所有可行性的改造措施進行實驗，尋找最優解決方案。不能僅僅片面的考慮問題。只有通過多方學習，綜合運用，才能不斷補充新的知識，并通過優化設計的方法切實提高空調系統的能效比，達到降低成本、節約環保、高效節能的作用，在增強空調產品的市場競爭力的同時，為國家的可持續發展和子孫后代安居樂業做出貢獻。

3 結語

相信隨著科學技術的進一步發展， 空調設計生產中的新技術、新工藝得到更廣泛應用，通過不斷的優化設計，使空調使用中的節能環保問題一定能夠得到更妥善解決，減少空調使用的費用，使人們享受夏日清涼和冬日溫暖的同時減少后顧之憂，為子孫后代留下更多可以利用的資源，使國家和社會向著更加全面協調和持續的方向快速發展。

［1］仲訓祿.淺談建筑暖通空調節能優化設計方法[J].中國新技術新產品,2013（09）：213.

［2］莊宇.淺談現代建筑空調系統中的新技術及節能優化設計[J].建筑與發展,2013（10）：1088.

［3］周威,霍鵬.淺談暖通空調設計中存在的問題及優化策略[J].河北企業,2012（06）：108-109.