空調(diào)制冷循環(huán)中的節(jié)能措施分析

洪文彬 韋華明

珠海格力電器股份有限公司 廣東 珠海 519070

引言

在市場經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的情況下，人們生活水平不斷提高，對于節(jié)能環(huán)保方面的關(guān)注度也隨之提高，對于空調(diào)等設(shè)備有了更高的要求，應(yīng)當(dāng)前社會需求以及國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的指導(dǎo)，空調(diào)技術(shù)的節(jié)能環(huán)保水平也在不斷提升。制冷循環(huán)系統(tǒng)作為空調(diào)運(yùn)行過程中的重要部分，在節(jié)能方面有著較大的發(fā)揮空間。

1 空調(diào)制冷系統(tǒng)

常見的空調(diào)制冷循環(huán)主要包括蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器以及節(jié)流機(jī)構(gòu)等，在制冷系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，飽和制冷劑以低壓蒸汽的形式被吸入到壓縮機(jī)當(dāng)中，在壓縮機(jī)的作用之下，低壓蒸汽轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏赫羝笤俦慌湃氲嚼淠鳟?dāng)中，在空調(diào)的作用下，使得室內(nèi)空氣不斷循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)降溫。在此過程中，外部空氣在經(jīng)過冷凝器的過程中，會帶走制冷劑散發(fā)出來的熱量，高壓制冷劑蒸汽會凝結(jié)成為高壓液體，然后高壓液體經(jīng)過過濾器以及節(jié)流機(jī)構(gòu)之后，進(jìn)入蒸發(fā)器，并且在低壓狀態(tài)下蒸發(fā)的同時，吸收周圍熱量。與此同時，在貫流風(fēng)扇的作用下，外界空氣會不斷進(jìn)入蒸發(fā)器實(shí)現(xiàn)熱交換，在空氣放熱變冷之后，會被送回到室內(nèi)當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)制冷功能[1]。

2 空調(diào)制冷系統(tǒng)節(jié)能措施

（1）控制蒸發(fā)和冷凝溫度。針對空調(diào)制冷系統(tǒng)的運(yùn)行原理進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)在空調(diào)制冷系統(tǒng)當(dāng)中蒸發(fā)器功能的發(fā)揮過程是先通過沸騰蒸發(fā)，然后再從需要冷卻的空氣中吸收熱量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對于空氣的降溫和制冷的。對于所有制冷功能而言，無論采用的是何種制冷方式，其制冷能力都是通過單位質(zhì)量下制冷量的多少來決定的，而這與蒸發(fā)器進(jìn)出口的焓差之間有著密切的聯(lián)系，因此，對于空調(diào)制冷循環(huán)而言，蒸發(fā)器有著重要的地位和作用。除此之外，壓縮機(jī)也是制冷循環(huán)過程中的重要組成部分，甚至在整個制冷過程中都占據(jù)著核心位置，而COP是制冷循環(huán)系統(tǒng)當(dāng)中的重要參數(shù)，該參數(shù)代表著空調(diào)的制冷制熱系數(shù)，空調(diào)制冷制熱系數(shù)就是空調(diào)制冷或者制熱量和壓縮機(jī)輸入功率之間的比值。通過對COP公式進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)空調(diào)制冷或者制熱量不僅與蒸發(fā)器有著密切的關(guān)系，還與冷凝器有關(guān)，而COP的分母則與壓縮機(jī)進(jìn)出口的焓差之間有一定關(guān)系。

通過控制變量法對蒸發(fā)溫度和冷凝溫度對制冷量、壓縮功以及吸氣比容進(jìn)行分析和討論，可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)蒸發(fā)溫度不變的情況下，冷凝溫度與單位質(zhì)量制冷量之間成反比，與質(zhì)量壓縮功之間成正比，而由于蒸發(fā)溫度不變，所以吸氣比容未發(fā)生變化，因此制冷劑流量不變，在此情況下，制冷量降低而耗功增加，由于制冷系數(shù)為制冷量與壓縮機(jī)輸入功率的比，因此制冷系數(shù)COP減小。當(dāng)控制冷凝溫度保持不變時，蒸發(fā)溫度與制冷量之間成正比，與壓縮功之間成反比，此時，壓縮機(jī)吸入狀態(tài)會發(fā)生一定程度的改變，吸氣比容隨著蒸發(fā)溫度的降低而增加，此時，制冷劑流量下降，對空調(diào)制冷制熱系數(shù)COP產(chǎn)生一定影響。經(jīng)上述分析可以發(fā)現(xiàn)，空調(diào)制冷系統(tǒng)的節(jié)能降耗可以通過調(diào)節(jié)蒸發(fā)溫度和冷凝溫度得以實(shí)現(xiàn)，即低功耗高制冷，因此在符合一定運(yùn)行要求的情況下，可以盡可能地提高蒸發(fā)溫度，降低冷凝溫度。

（2）減少管道結(jié)垢。在空調(diào)制冷循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，冷凝器與蒸發(fā)器發(fā)揮作用時，需要經(jīng)歷導(dǎo)熱環(huán)節(jié)，在此過程中，管壁和垢層對其傳熱效果會產(chǎn)生一定影響。若管壁具有較好的導(dǎo)熱性能，那么冷凝器與蒸發(fā)器的換熱效率就會更高，也就相對的更加節(jié)能。在實(shí)際進(jìn)行制冷系統(tǒng)設(shè)計的過程中，通常需要結(jié)合制冷劑，選擇性價比更好的換熱面材料，以此提高換熱效率。除此之外，由于在冷凝器與蒸發(fā)器運(yùn)行的過程中，隨著時間的推移，在換熱管上會逐漸形成水垢、油垢等，這些污垢的形成會影響換熱管的換熱系數(shù)，造成熱阻，隨著污垢的長時間累積，換熱管的導(dǎo)熱能力會逐漸下降，影響整體換熱效率，或者堵塞管道，在此情況之下，蒸發(fā)和冷凝的溫度也會受到一定程度的影響，導(dǎo)致整個空調(diào)系統(tǒng)的制冷系數(shù)下降，使得空調(diào)運(yùn)行能耗增加。因此，想要進(jìn)一步提高空調(diào)制冷循環(huán)的效率，降低能源消耗，還需要加強(qiáng)對于管道污垢的清理，解決污垢堵塞和熱阻等問題造成的能源浪費(fèi)。

（3）確保系統(tǒng)氣密性。壓縮機(jī)對于整個制冷系統(tǒng)而言，有著重要的作用，在空調(diào)運(yùn)行的過程中，外界需要通過壓縮機(jī)向制冷循環(huán)系統(tǒng)輸送能量，但在此過程中，若循環(huán)系統(tǒng)的氣密性較差，就會導(dǎo)致一些不凝性氣體進(jìn)入到壓縮機(jī)當(dāng)中。尤其是當(dāng)空調(diào)處于低溫環(huán)境或低壓環(huán)境下時，若采用了開啟式制冷壓縮機(jī)，那么就會有不凝性氣體進(jìn)入到壓縮機(jī)中，而由于此類氣體的特點(diǎn)，就會使得壓縮機(jī)的內(nèi)存容量下降，在同樣制冷需求的情況下，壓縮機(jī)容量下降就會降低整體制冷效率，COP降低，使得耗能增加。因此，需要確保空調(diào)系統(tǒng)的氣密性，杜絕雜物進(jìn)入。

（4）應(yīng)用變頻技術(shù)。隨著空調(diào)技術(shù)的不斷更新發(fā)展，為進(jìn)一步提高其環(huán)保節(jié)能性能，變頻空調(diào)應(yīng)運(yùn)而生。隨著四季的交替，外界環(huán)境溫度也是不斷變化的，而且，不同的用戶對于溫度有著不同的需求，所以房間的負(fù)荷存在一定差異，因此在空調(diào)運(yùn)作的過程中，并不是始終滿負(fù)荷的，若空調(diào)制冷循環(huán)系統(tǒng)為定頻，那么就會造成不必要的能耗浪費(fèi)。而變頻空調(diào)通過變頻器，將固定電壓、頻率的電流轉(zhuǎn)化為頻率可變的交流電，使得空調(diào)制冷循環(huán)系統(tǒng)可以根據(jù)負(fù)荷情況的不同，改變制冷機(jī)等設(shè)備的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的，有效減少了不必要能量的損耗[2]。

3 結(jié)束語

綜上所述，空調(diào)作為建筑物耗能的主要來源之一，其節(jié)能水平也成為綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)之一，對于空調(diào)制冷系統(tǒng)的節(jié)能處理，可以通過提高蒸發(fā)溫度降低冷凝溫度來實(shí)現(xiàn)，此外還需要減少管道結(jié)垢、確保系統(tǒng)氣密性以及合理采用變頻技術(shù)，從多個角度共同進(jìn)行節(jié)能設(shè)計，以此更好地落實(shí)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。