機械工程中空調(diào)制冷技術(shù)的應(yīng)用分析

文/李志達

為提高商空調(diào)的制冷效果，保障商業(yè)空調(diào)制冷技術(shù)在機械工程領(lǐng)域的合理應(yīng)用，本文將從空調(diào)制冷技術(shù)原理出發(fā)，分析空調(diào)制冷技術(shù)的發(fā)展歷程，同時掌握先進的空調(diào)制冷技術(shù)，以便為商業(yè)空調(diào)制冷效果的強化提供合理借鑒。研究發(fā)現(xiàn)，空調(diào)制冷技術(shù)作用顯著，屬于機械工程中較為重要的生產(chǎn)條件，現(xiàn)實中可借助壓縮機選型和安裝、制冷劑管路的布置等措施，確保商業(yè)制冷達到基本的技術(shù)要求。

現(xiàn)階段，經(jīng)濟環(huán)境質(zhì)量與生活水平不斷提高，機械工程生產(chǎn)中對空調(diào)制冷系統(tǒng)的性能與運行效率也提出了更高要求。相關(guān)設(shè)計人員除了要掌握空調(diào)系統(tǒng)參數(shù)與核心設(shè)備指標外，還要不斷優(yōu)化空調(diào)制冷系統(tǒng)，借此強化制冷效果，為機械工程穩(wěn)定運行提供一定的技術(shù)保障。

空調(diào)制冷技術(shù)原理

隨著科技創(chuàng)造力的提升，工程機械不斷發(fā)展，空調(diào)制冷技術(shù)應(yīng)用效果的要求越來越高。工程機械空調(diào)系統(tǒng)不同于普通的空調(diào)系統(tǒng)，其構(gòu)成是比較復(fù)雜的，在機械工程中制冷需要使用到壓縮機和冷凝器，同時還要輔助節(jié)流和蒸發(fā)等環(huán)節(jié)，才能確保冷空氣的循環(huán)運行。在此前提下，可以讓蒸發(fā)器周邊溫度始終處于安全的溫度區(qū)間內(nèi)，并且滿足機械生產(chǎn)的全過程制冷要求。

商業(yè)空調(diào)制冷技術(shù)的發(fā)展

商業(yè)空調(diào)制冷技術(shù)前后經(jīng)歷了較多的發(fā)展階段，在工程機械中制冷技術(shù)由功能簡單向功能齊全且智能化方向穩(wěn)步發(fā)展。首先是單一制冷技術(shù)。單一制冷空調(diào)最早出現(xiàn)在二戰(zhàn)期間，空調(diào)制冷系統(tǒng)在使用中無法對溫度合理調(diào)節(jié)，所以上市幾年后就走向了淘汰。當前的空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)全部發(fā)展成了可調(diào)節(jié)型，對環(huán)境溫度的控制十分友好。其次是冷暖一體化空調(diào)系統(tǒng)。這種冷暖一體化的系統(tǒng)最早應(yīng)用在汽車上，而后該技術(shù)又被使用到了機械工程中，主要是通過一系列制冷、制熱、除霜等操作，達到理想的溫度調(diào)節(jié)效果?，F(xiàn)階段，這種空調(diào)系統(tǒng)在工程機械領(lǐng)域依然廣泛存在。最后是自動溫控空調(diào)系統(tǒng)。這種自動溫控空調(diào)系統(tǒng)，也可以達到冷暖一體的效果，但個別情況下需要借助手動調(diào)節(jié)，無疑增加了作業(yè)量。但該系統(tǒng)的優(yōu)勢在于溫控效果非常好，可提前設(shè)置作業(yè)溫度，然后系統(tǒng)會根據(jù)實際情況，實現(xiàn)溫度的自動調(diào)節(jié)，體現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的理念。目前，新型機械工程制冷機多采用的就是智能溫控系統(tǒng)，借此保障能源使用的效率和設(shè)備運行速度。

商業(yè)空調(diào)制冷技術(shù)的現(xiàn)實應(yīng)用

在信息技術(shù)不斷發(fā)展背景下，空調(diào)制冷技術(shù)進行了新的嘗試，許多新技術(shù)和科技產(chǎn)品出現(xiàn)，如空氣源熱泵技術(shù)、太陽能半導(dǎo)體空調(diào)制冷技術(shù)以及空調(diào)冰蓄冷技術(shù)等，下面將進行簡單介紹。

空氣源熱泵技術(shù)

空氣源熱泵技術(shù)的應(yīng)用原理比較簡單，具體是利用集熱效應(yīng)（空調(diào)制冷系統(tǒng)的）獲取低溫?zé)嵩?，在此基礎(chǔ)上對收集的熱源進行整合，形成-10 攝氏度到40 攝氏度可以利用的空調(diào)系統(tǒng)。實踐證明，采用該項技術(shù)，并不會排放任何污染物，所以說空氣源熱泵技術(shù)評為是一項環(huán)保的制冷技術(shù)。

太陽能半導(dǎo)體制冷技術(shù)

目前，商業(yè)制冷技術(shù)不斷發(fā)展，工程機械中制冷設(shè)備不斷升級，太陽能半導(dǎo)體制冷得到廣泛應(yīng)用。該系統(tǒng)運行由太陽能作為主要能力，通過光電轉(zhuǎn)換（也就是常說的太陽能電）、儲能設(shè)(蓄電）等構(gòu)成制冷系統(tǒng)。在制冷系統(tǒng)運行期間，太陽能光電轉(zhuǎn)換器發(fā)揮關(guān)鍵作用，其設(shè)置的運行目標是輸出直流電，確保實際輸送的電量穩(wěn)定，可源源不斷給核心制冷裝置提供能量，借此發(fā)揮商業(yè)空調(diào)制冷的優(yōu)勢。在技術(shù)保障下，促使設(shè)備開展制冷運行，而剩余的電量將會直接進入儲能設(shè)備儲，,確保在沒有太陽能的時間里系統(tǒng)可以正常運轉(zhuǎn)。

空調(diào)冰蓄冷技術(shù)

蓄能空調(diào)制冷：蓄能空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜，設(shè)計理念較為先進，在其科學(xué)運行階段可轉(zhuǎn)移電力高峰用電量，借助相對完善的措施平衡電網(wǎng)峰谷，,起到提高設(shè)備運行效率以及節(jié)能減排的效果。因為蓄空調(diào)制冷可有效抑制環(huán)境污染問題，實現(xiàn)生態(tài)平衡。該系統(tǒng)與常規(guī)系統(tǒng)的最大區(qū)別在無須需考慮負荷大小的情況，只要滿足制冷階段的運行負荷要求就可以了。蓄能系統(tǒng)的使用可在合理的時間內(nèi)對冷負荷進行分配，借此實現(xiàn)制冷設(shè)備的合理運行。

蓄冰空調(diào)制冷：蓄冰空調(diào)制冷是最近幾年才被提出的，其與一般空調(diào)的制冷原理有所差異，主要在于制冷劑的變化，現(xiàn)實中需借助低凝固點且性能穩(wěn)定的制冷劑完成相關(guān)的制冷操作。在蓄冰空調(diào)制冷的加持下，可確保在吸熱、放熱全過程中熱量處于守恒的狀態(tài)，可將制出的低溫鹵水直接引進到儲冰槽內(nèi)，借助這樣的方式形式循環(huán)降溫的效果。儲冰槽內(nèi)溫度通常情況下比較低，一般可達-4℃～-6℃，而且該制冷系統(tǒng)可合理實現(xiàn)夜間儲冷，白天放冷，可提高資源使用效率。儲冰槽的作用顯著，在整個系統(tǒng)中其作用等同于一個換熱器，借助儲冰槽完成能量的轉(zhuǎn)換。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，儲冰槽的構(gòu)成復(fù)雜，其內(nèi)有許多小管，而這些管路發(fā)揮著核心的作用。管外為清水，鹵水則在小管內(nèi)流動，不同水質(zhì)會產(chǎn)生溫度差從而形成熱能。具體實操中，鹵水經(jīng)管外水溫傳送回制冷機內(nèi)，在其中重新加工制冷，當制冷水溫達到要求后會將低溫水再進入冰槽，在技術(shù)保障下實現(xiàn)循環(huán)往復(fù)，從而滿足不同制冷需求。

燃氣驅(qū)動制冷技術(shù)

通過研究發(fā)現(xiàn)，以天然氣為能源的壓縮式制冷空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用較為廣泛，該系統(tǒng)已經(jīng)成功替代了部分的電力驅(qū)動壓縮式制冷體系。該系統(tǒng)優(yōu)勢明顯，在使用期間可節(jié)省大量的作業(yè)能源，最直接的是減少電力資源的投入。另外，燃氣驅(qū)動制冷技術(shù)對壓縮機等核心設(shè)備比較友好，可保障核心設(shè)備的使用壽命。實操環(huán)節(jié)中，根據(jù)驅(qū)動力不同（泵送熱能的），可將燃氣驅(qū)動制冷技術(shù)合理分類。

天然氣驅(qū)動的壓縮式制冷：在該技術(shù)體系中，不可或缺的是制冷劑。通過研究發(fā)現(xiàn)，制冷采用的制冷劑起到核心的作用，其類型多為氟氯烴，這種制冷劑形態(tài)較為特殊，在系統(tǒng)運行中只會發(fā)生相態(tài)變化，同時其制冷效果理想，可靈活調(diào)節(jié)制冷能力。運行該制冷技術(shù)，不僅可以保障運行效率，同時經(jīng)濟性也比較高。螺桿空壓機系統(tǒng)通常涵蓋著單級壓縮螺桿空壓機和無熱再生吸附式干燥機，前者在實際壓縮環(huán)節(jié)中，可以借助主機陰陽轉(zhuǎn)子的支持展開各項操作，在實際運轉(zhuǎn)階段中，機頭環(huán)境散熱期間不會產(chǎn)生冷卻現(xiàn)象，可以將其作為絕熱壓縮操作形式。

熱驅(qū)動的吸收式制冷：通過研究發(fā)現(xiàn)，制冷循環(huán)過程中，所有的工質(zhì)對不會形成化學(xué)變化，而只有濃度變化，其驅(qū)動力為天然氣燃燒時產(chǎn)生的熱量，甚至廢熱。該制冷系統(tǒng)中壓縮機的地位可以被吸收器和溶液泵等設(shè)備替代。實踐證明，這種以熱能代替電能的制冷方式可以合理控制制冷成本，保障商業(yè)制冷設(shè)備的經(jīng)濟效益。

干劑除濕系統(tǒng)：研究發(fā)現(xiàn)，在潛熱冷卻作用下，會有一半以上的能量被消耗掉。現(xiàn)實應(yīng)用中，升級后的吸附系統(tǒng)（利用干燥劑）可在不冷卻空氣的情況下直接有效將空氣水分去除，借助相對高效的方式，靈活調(diào)控空氣溫濕度，滿足多方面的制冷需求。

目前，聯(lián)合系統(tǒng)的應(yīng)用值得借鑒，可避免凝液現(xiàn)象出現(xiàn)（單一制冷時），在此基礎(chǔ)上對環(huán)境溫濕度合理控制，通過調(diào)節(jié)室內(nèi)物品的濕度，有效降低霉菌產(chǎn)生的可能性，提高空氣質(zhì)量。事實證明，采用聯(lián)合設(shè)計方案，可進一步強化溫控的效果，節(jié)約能量的同時，還可以有效控制制冷系統(tǒng)負荷，從而減少不必要經(jīng)濟損失。

在并聯(lián)系統(tǒng)設(shè)計期間，需使用到高溫螺桿并聯(lián)機組，通過對高溫螺桿并聯(lián)機組強化設(shè)計，優(yōu)化機械工程的生產(chǎn)模式，提高產(chǎn)品質(zhì)量，同時合理體現(xiàn)節(jié)能環(huán)保、安全可靠的生產(chǎn)經(jīng)營理念。在氟制冷螺桿并聯(lián)機組設(shè)計階段，為達到理想的制冷效果，可合理應(yīng)用PLC 控制系統(tǒng)作為管理系統(tǒng)，借此保障制冷操作的科學(xué)性。PLC 控制穩(wěn)定性高，可減少制冷設(shè)備的故障概率。另外，增加PLC 控制模塊后，可從根本降低人工操作的難度，借助在線遠程監(jiān)控，便可以滿足不同機械產(chǎn)品制造的溫度控制需求，進而為機械工程的合理推進夯實基礎(chǔ)。結(jié)合上述內(nèi)容來看，對多臺螺桿壓縮機配置無熱再生干燥機系統(tǒng)可進一步保障生產(chǎn)質(zhì)量，系統(tǒng)節(jié)能改造方案措施可以總結(jié)為以下幾點：其一，提升主設(shè)備能耗功率，在三級壓縮離心式壓縮機的支持下有效替代單級壓縮螺桿壓縮機；其二，提高系統(tǒng)控制水準，不斷將多余的母管壓力水平和波動幅度，進一步檢測分析母管壓力開展多臺壓縮機聯(lián)鎖控制模式替代壓力帶錯開模式展開系統(tǒng)管理與控制。

空調(diào)制冷技術(shù)的應(yīng)用要點

壓縮機選型和安裝

通過上述分析可知，在機械工程中，優(yōu)化制冷系統(tǒng)和空調(diào)制冷工藝對項目的順利推進有積極的作用。在空調(diào)制冷技術(shù)中壓縮機無疑起著重要的作用，為保障系統(tǒng)的整體應(yīng)用效果，要極為重視這一內(nèi)容，落實好壓縮機選型和安裝。壓縮機在空調(diào)系統(tǒng)中，因為運行原理不同所以有著兩大類別，其一是控制排量的壓縮機，該壓縮機應(yīng)用廣泛；其二是變排量的壓縮機。現(xiàn)實應(yīng)用中，雖然這兩類的壓縮機都具有各自的優(yōu)勢，是利用制冷劑運輸方式，科學(xué)實現(xiàn)理想的空調(diào)制冷功效，但需要明確的是，整個過程中無法改變壓縮機發(fā)動轉(zhuǎn)速，冷氣是相對集中的。變排量的壓縮機靈活性會高一些，具體的應(yīng)用場景中會根據(jù)自身制冷需求完成溫度的調(diào)控，它的壓縮機運行原理是將定排量與變排量融為一體，在此基礎(chǔ)上可確保冷氣的合理分散。

壓縮機安裝注意事項：其一，相關(guān)人員需要結(jié)合實際情況對加載壓力進行精準設(shè)定，充分考慮使用壓力型傳感器，以此來保證壓縮機可以將加載頻率降低至最小化；其二，多臺壓縮機的加卸載壓力帶需要設(shè)置為階梯形錯開模式，在一定程度上規(guī)避卸載、加載操作階段中，多臺壓縮機會發(fā)生在相同時間范圍內(nèi)共同動作等情況，此類行為會引起強烈的系統(tǒng)壓力波動和壓縮機高頻率加卸載，從而對下游設(shè)備、空氣壓縮機等造成不可忽視的負面影響；其三，多臺壓縮機的壓差控制至關(guān)重要?，F(xiàn)實中，壓差過小會影響壓縮機的運行效率，而壓差過大則會導(dǎo)致系統(tǒng)響應(yīng)速度減緩，并且誘發(fā)母管壓力穩(wěn)定性問題。

制冷劑管路的布置

在空調(diào)制冷系統(tǒng)設(shè)計與優(yōu)化中，制冷劑管路的正確布置直接影響著最終的制冷效果。制冷劑管道較為重要，在現(xiàn)實應(yīng)用中又稱為空調(diào)的冷媒管，其作用原理是在一定力的作用下將空調(diào)制冷劑安全輸送，期間流經(jīng)的蒸發(fā)器、閥門等均要依靠制冷管路的銜接，同時要調(diào)節(jié)好以上設(shè)備與壓縮機的距離，確保制冷效果的最大化。在設(shè)置該管路時，為保障制冷效率和經(jīng)濟效益，要結(jié)合機械工程的實際需求，以最小的制冷孔徑進行設(shè)置，在此前提下確保管道內(nèi)清潔與光滑，同時滿足制冷劑管道直徑最小承載力的設(shè)計要求，實現(xiàn)資源合理利用目標。此外，要應(yīng)用科學(xué)的保護措施，將空調(diào)制冷管通道保護起來，使與其他發(fā)動機的核心管線分離，以免出現(xiàn)管線相互影響的問題。

確保部件安裝穩(wěn)定

除了上述安裝與應(yīng)用要點外，在空調(diào)制冷技術(shù)應(yīng)用期間，還需確保各部件安裝穩(wěn)定，借此降低空調(diào)制冷故障概率。在完成上述設(shè)計內(nèi)容后，要合理開展機械工程的運行檢測，在此基礎(chǔ)上確保各個構(gòu)件安裝穩(wěn)定，科學(xué)消除安全隱患。現(xiàn)實中，這樣做的目的在于可合理提高空調(diào)制冷系統(tǒng)的耐用性，提高空調(diào)制冷系統(tǒng)的抗震性能，使其可以較好應(yīng)對突發(fā)問題，從而保障機械工程的生產(chǎn)效率。

先進空調(diào)制冷技術(shù)的應(yīng)用功效

結(jié)合現(xiàn)實經(jīng)驗可知，多數(shù)機械工程所處環(huán)境復(fù)雜，工作條件較為惡劣，對設(shè)備性能有極高的考驗。特別是一些機器要長時間在潮濕、寒冷的條件中運行，為保障機械使用壽命，推動機械工程的可持續(xù)發(fā)展?，F(xiàn)實中，需不斷加大機械工程的空調(diào)制冷系統(tǒng)研究力度，借助有效的調(diào)節(jié)方式，保障機械工程設(shè)備始終處于理想化的工作環(huán)境中，降低故障率的同時，延長設(shè)備的使用壽命。實踐證明，合理的空調(diào)制冷和制熱技術(shù)，可合理改善作業(yè)環(huán)境，科學(xué)調(diào)節(jié)環(huán)境溫濕度，保障機械的應(yīng)用性能。除了精準調(diào)控溫濕度之外，空調(diào)制冷技術(shù)的應(yīng)用，還可以合理改善生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場的風(fēng)量、清潔度等，在此基礎(chǔ)上營造安全、舒適的工作環(huán)境，科學(xué)提升作業(yè)效率和質(zhì)量。

現(xiàn)階段，根據(jù)空調(diào)制冷技術(shù)的實施效果來看，先進空調(diào)制冷技術(shù)的應(yīng)用，可取得以下成效。

第一，可精準調(diào)節(jié)環(huán)境溫度。實操中，應(yīng)用先進的空調(diào)制冷技術(shù)可以實現(xiàn)夏季制冷、冬季取暖的設(shè)計效果，同時還可以在梅雨季節(jié)合理除濕等，確保工程機械駕駛室環(huán)境舒適，給作業(yè)人員營造一種涼爽宜人的環(huán)境。

第二可科學(xué)提升空氣質(zhì)量?，F(xiàn)實應(yīng)用中，借助系統(tǒng)的風(fēng)道速度調(diào)節(jié)，可改變空間內(nèi)的風(fēng)量和風(fēng)速，對提高空氣質(zhì)量有一定的作用?？照{(diào)制冷技術(shù)還可以與新風(fēng)系統(tǒng)統(tǒng)一開啟，借助新風(fēng)系統(tǒng)的過濾功能，實現(xiàn)操作空間內(nèi)的空氣流動，加強空氣對流的作用，在此基礎(chǔ)上，改善操作環(huán)境的空氣質(zhì)量，提高機械操作人員的舒適體驗。值得強調(diào)的是，先進空調(diào)制冷技術(shù)的應(yīng)用，還可以是給駕駛室內(nèi)增壓，在此基礎(chǔ)上有效防止灰粉進入機械艙，從而有效達到凈化環(huán)境的目的。

綜上所述，新時期機械工程的質(zhì)量要求逐年提高，在此背景下空調(diào)制冷技術(shù)得到有效的發(fā)展，許多新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。在現(xiàn)代化的機械工程中，先進的空調(diào)制冷技術(shù)有著較高的應(yīng)用優(yōu)勢，可為機械制造營造良好的作業(yè)環(huán)境，消除作業(yè)隱患的同時，提高作業(yè)質(zhì)量和效率。結(jié)合現(xiàn)實可知，雖然空調(diào)技術(shù)在機械工程應(yīng)用中進行了大膽的嘗試，目前空氣源熱泵技術(shù)、太陽能半導(dǎo)體空調(diào)制冷技術(shù)以及空調(diào)冰蓄冷技術(shù)應(yīng)用都取得了明顯的效果，但是尚有很大的技術(shù)發(fā)展空間。為此，在后續(xù)發(fā)展過程中，要深度結(jié)合機械工程特點，重視空調(diào)制冷技術(shù)研發(fā)，不斷合理探索空調(diào)制冷技術(shù)的新領(lǐng)域，拓寬空調(diào)制冷技術(shù)的應(yīng)用范疇，助力機械工程可持續(xù)發(fā)展的同時，實現(xiàn)商用空調(diào)制冷技術(shù)節(jié)能效果的最優(yōu)化。