制冷系統的設計與優化控制

紀新潭

[摘要]隨著社會的發展以及對于先進現代化設備的要求的不斷提高，制冷設備如中央空調、暖通空調以及冰箱等設備以家電的形式進入人們的生活，成為日常生活中必不可少的組成元素之一。制冷機是制冷設備中最為重要的部分，因此必須保證制冷量與設備負荷相匹配，要保證制冷設備的正常運行，首先要保證制冷機能夠滿足制冷設備的正常工作所需負荷，下面我們就制冷系統的設計與優化控制進行全面的闡述。

[關鍵詞]制冷系統；工作原理；優化控制

0前言

隨著人們對于生活、工作、生產環境要求的進一步提高，室內的制冷設備顯得越發重要。大型制冷設備已經從專業工廠加工所需進入到商業、教學以及醫療之中，而且慢慢進入到人們的住宅環境中。隨著制冷設備越來越受到人們的重視，如何讓制冷系統能夠更加高效的運轉成為當下的重要話題，本文以制冷系統的工作原理為著眼點，簡要分析制冷系統的相關設計，最后提出制冷系統的相關優化控制。

1制冷系統的分類以及其工作原理

1.1制冷系統的組成

制冷系統作為一個復雜的組合體，以其工作性質可分為四個組成部分，分別是壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發器四大機件。其中壓縮機是制冷循環的主要動力，是制冷系統的核心組成部分。它是由電動機的拖動進行著旋轉，除了能及時的抽出蒸發器內的蒸汽外，還能維持低溫低壓的環境，使制冷劑蒸汽的熱量能夠及時的向外轉移。冷凝器在制冷設備中以熱交換器的形式存在，其作用是利用設備內的低溫的環境，將設備中的熱量帶走，使高溫高壓的制冷蒸汽迅速降溫為低溫低壓的狀態。節流原件是將高壓常溫的制冷劑液體通過這個降壓裝置得到低溫低壓的制冷劑。再融入到蒸發器內吸熱蒸發。蒸發器也是一個熱交換設備，它主要是將被冷卻的物質的溫度吸收，達到冷凍、冷藏的目的。制冷設備在四個裝置的共同作用下。完成制冷效果。

1.2單冷型多聯制冷設備

單冷型多聯制冷設備是由室內外機組組成，直流變頻設備多聯是三臺左右室外機以及四十八臺室內機組成，當制冷運行時，來自各室的熱交換器的低溫、低壓的制冷劑氣體被匯合，經連接組件分流后，被各個模塊壓縮機吸入壓縮為高溫高壓氣體，再排入室外交換機進行氣體交換，最后經連接管、分歧管等分流至各個室內機，最后交換為低溫、低壓的制冷氣體。如此周而復始的進行循環，最后達到制冷效果。

1.3電熱型制冷設備

單冷型制冷設備屬于壓縮式制冷機，而電熱型制冷設備在制冷原理上屬于半導體式制冷設備。電熱型制冷設備在制冷方式上是在通電的條件下，利用半導體的熱一電效應進行制冷。電熱型制冷設備又稱熱泵型空調，其制冷原理可以理解為搬運熱量的過程，也就是說制冷設備是將室內的熱量搬運到室外，這種方式較單冷型浪費能量，常規情況下，搬運能力為耗費1000W電量才可以得到3000W的制冷量，因此在選擇時，一般是單冷型制冷設備更為消費者所接受。電熱型制冷舍比通常分為兩種，一種是無需自動除霜，只能在高于5℃時才能使用，另一種是自帶自動除霜功能，因此使用環境較廣。

1.4定頻、直流、變頻以及數碼漩渦多聯設備

制冷設備在工作原理上分為很多種，除主要使用的單冷型制冷設備、電熱型制冷設備外，還有定頻、直流、變頻以及數碼漩渦等多聯設備。定流、直流以及變頻多聯設備是以其工作過程中的通電方式進行劃分的，由于制冷設備在工作過程中采用間歇式循環制冷的工作方式，因此對于各個階段的用電情況也各有所要求，因此變頻設備是最為常見的工作機組，但是隨著近些年來對于制冷設備的不斷研究，人們逐漸開始接受定頻、直流等更為節能、高效的制冷機組。數碼漩渦多聯設備是隨著數碼技術的不斷普及下所誕生的一種新型工作機組，它是以最便捷的控制手段，在運行過程中保持制冷劑氣體的漩渦式流動，制冷范圍大、溫度均勻。

2制冷系統的設計

2.1制冷系統的設計理念以及基本要求

隨著大數據時代的到來以及云計算的普遍應用，制冷劑的設計理念也在隨著數據化的發展而不斷的進行質的飛躍。傳統的制冷設備的設計主要是為了滿足一個正常運轉的溫濕度機房環境，因而傳統的制冷觀念我們稱之為“房間制冷”，這種制冷方式貫穿著制冷規劃、設計以及制冷建造。然而隨著人們對于生活、生產環境要求的不斷提高，傳統的制冷系統的設計理念已經難以滿足人們的要求，人們在想要達到理想制冷效果的同時更加注重節能環保，因此壓縮機以及制冷劑的設計與選擇一定要滿足制冷要求，產品參數應與工作環境更加匹配，達到最佳的制冷效果。

2.2制冷劑的選擇與流動

制冷劑是制冷設備的主要組成元素，制冷系統的工作過程主要依賴制冷劑的流動與循環。在進行制冷系統的設計中時，選擇合適的制冷劑十分重要，挑選制冷劑時首先要考慮制冷劑的臨界溫度與壓力，要保證制冷劑要易于液化，其次，制冷劑要沸點低、不易燃燒，不具有爆炸性；考慮到經濟性，制冷劑還要價格便宜，容易驗漏。在制冷裝置中，要保證制冷劑的能夠暢通的進行流動與循環，因此，制冷系統中要保證各個管道與線路的順暢以及具有足夠的制冷劑流動空間。

2.3制冷系統的運行參數的選擇

制冷系統在設計運行中，選擇合適的運行參數對于制冷系統的高效的運行十分重要。在制冷系統中，所設計的相關參數眾多，在各個方面的參數中，蒸發溫度、冷凝壓力與壓力是直接決定著產品運行的主要參數。制冷系統的運行參數的操作的調整主要是依據制冷劑的壓力和溫度變化，同時，凍結間、冷卻間以及冰箱、空調等設備的最大的工作特點是冷熱負荷變化大、溫度變化大，因此需要根據制冷設備的工作環境，選擇合適的運行參數不僅能夠提高制冷系統的運行效率，還能保證工作機組的安全性。

3制冷系統的優化控制

3.1制冷系統的優化控制的網絡模型

制冷系統的優化控制的網絡模型應包括多輸入多輸出模型，在模型建立中，應包含總參數和相移動邊界法建立的熱交換器的動態模型，還應該具備膨脹閥的穩態流動模型。在建立優化控制的模型中，應該保證所建立的模型具有通用性，能夠完整的反應出系統的能量輸入與輸出的動態關系，并能在模型中獲得真實工作狀態中的制冷系統所存在的工作過程中的問題，從而獲得相應的控制對策。優化控制的網絡模型不僅是對整個系統綜合優化的控制的基礎，也是對于系統設計更新的最佳方案的選擇，

3.2對于制冷系統壓縮機的效率控制

對于制冷設備的優化控制的幾個環節中，有關于效率控制十分重要，制冷系統的壓縮機是制冷的核心，直接決定著對于能量的消耗以及制冷效果。壓縮機的效率優化過程中，要盡量避免“大馬拉小馬”和“大馬拉大車”的工作方式，要盡量保證最大程度的發揮機器的最大功率。制冷系統壓縮機的效率一般可以用能量的輸入、輸出以及制冷劑氣體的前后溫差來進行表示，合理的優化控制制冷系統的壓縮設備，不僅決定著能源的消耗，還能保證庫房的溫度能夠達到預期的效果。

4結語

隨著近些年來對于制冷設備的不斷研究，制冷設備的效率以及節能性都得到了較大的提升，在對于制冷系統設計與優化過程中，要多于制冷系統有著足夠的了解，對其工作原理、工作類型等進行深入剖析，最后要根據工作環境選擇合適的設計參數與網絡模型，爭取做到最佳的設計優化。

[責任編輯：王偉平]