关于空调制冷系统的节能设计

文超

摘 要：随着人们生活水平的不断提高，空调已经成为非常普遍的室内温度调节器了。但在满足高质量的生活品质的同时，人们对空调制冷系统的需求量也日益加大，这与现代社会的能源紧张问题形成矛盾。因此各国空调设计者采取必要的节能措施降低能耗，对空调制冷系统进行节能设计的研究刻不容缓。

关键词：空调；制冷系统；节能优化

近几年由于全世界都在面临资源和能源短缺的问题，各个行业都出现了发展节能减排、优化设计的理念，实现资源和环境的可持续发展。在空调制造行业，空调的制冷系统是整个空调的关键，也是节能优化设计中的关键。因此各国的空调制冷研究者都在研究，希望以通过技术改革的方式解决空调制冷系统在消耗能源最少的情况下依然能够取得最大的制冷量的问题。

1 制冷空调的节能优化的背景及意义

1.1 空调制冷系统的现状。与国外相比，我国制冷空调技术起步较晚，虽然经过了几十年的发展，现代的制冷技术也并不是很完善。但伴随着我国的空调每年逐渐扩大销售量，制冷空调的综合能力在世界上也已属于较高位置。目前已经有许多国内的空调制冷企业从之前的引用国外先进技术开始向自主创新方面发展，使我国制冷行业的发展和技术在不断提升。然而对现阶段而言，空调的制冷系统现状并不容乐观，效果并不明显。这主要原因就是在相当长的一段时间里，空调的制冷系统都是非常基础的，缺少一定的创新设计。这对于已经进入节能设计中的现阶段而言，造成科学技术底子薄，创新难的问题。但空调制冷系统节能优化的优势非常大，只要相关设计者尽可能的对空调制冷系统节能优化的优势进行整合，对空调制冷系统的现状进行结合，就会发现，空调的制冷系统节能优化的趋势还是比较明显的。其中，对于制冷空调的节能技术的研究和发展是创新的中心问题。解决空调在满足制冷降温的过程中消耗大量能源的问题，增强现阶段空调制冷系统的节能性，是进入21世纪以来空调制冷产业最应关注的问题。

1.2 节能优化在现阶段的现实意义。我国是一个发展中国家，由于工业化和城镇化加速发展，早已带来了巨大的资源和能源环境的问题。同时，能源问题也被称为是21世纪人类面临的最大难题之一。因此，节能减排这个理念早已成为各个行业以至全世界都着重发展和研究的方面。在当今的室内建筑中，空调已经成为最主要的冬日取暖和夏日制冷的温度调节器。但是人们在享受方便快捷的同时，也消耗着大量的能源。因此，在空调制冷过程中进行能源的优化，将对能源大量消耗这个问题做出巨大的贡献。

2 影响空调制冷系统节能优化的因素

2.1 温差对空调制冷节能优化的影响。在空调制冷系统中影响其高能效率的因素有很多，而温度参数对其能效的影响最大。温差具体指蒸发温度与冷凝温度及过冷度和换热器的传热温差。在比较蒸发温度和冷凝温度对制冷效率影响时，基本的公式是逆卡诺循环效率公式，以定性地研究提高制冷效率的方向。依据公式可以得出，在制冷循环过程中，蒸发温度对制冷系数的影响力大于冷凝温度对制冷系数的影响力。过去人们往往把注意力集中在降低冷凝温度来提高制冷效率上，但对于如何提高蒸发温度来提高制冷效率往往办法不多，这不利于空调制冷的节能优化。过冷度，通常是针对冷凝器来说的，指的是冷凝器出口某一点的冷媒压力对应的饱和温度与冷媒实际温度之间的差值，通常过冷度越大说明冷凝效果越好。但是在实践中是无法实现换热器的换热面积无限大的想法，因此在空调器制冷系统必定存在传热温差，而由于传热温差的存在，制冷系数必然会降低，温差越大，制冷系数降低越大，空调的能效比也会相对趋低。

2.2 膨胀阀开启度对空调制冷的节能优化的影响。膨胀阀是空调制冷系统中的一个重要部件，是影响空调节能优化的重要因素，一般安装于冷凝器和蒸发器之间。膨胀阀安装在蒸发器入口，也是起到节流作用和控制制冷剂的流量的作用。一般情况下，空调的膨胀阀开启度越大，会耗费更多的能量，造成能源的损失。而若膨胀阀的开启度过小，则会造成制冷不足的问题。因此，合理适度地调节膨胀阀的开启度对于空调制冷节能优化有很大的意义。

3 空调制冷系统的节能优化设计要点

3.1 制冷空调中对于温差调节的应用。空调制冷系统是根据蒸气压缩式制式制冷原理来进行设计的，但在实践中总存在差异。表现在，冷凝温度与蒸发温度的差值大，而换热器的两个传热过程均为等压过程，必须存在传热温差。而冷凝温度与蒸发温度的差值越大，节流损失就越大，空调制冷系统的性能系数就会相对降低。因此为降低传热温差，提高空调制冷性能系数，在实际工作中要注意选用空调压缩机的负荷特征曲线与能效最佳温度点，同时避免湿压缩。

3.2 制冷空调中对于膨胀阀开启度调节的应用。为了确保空调膨胀阀控制制冷剂流量的作用，要对膨胀阀的过热度进行定期检测，可以参照相关说明书对其开启度进行调整，既要保证蒸发器的出口完全为气态制冷剂，也要达到一定的制冷效果，使其过热度保持在5℃～8℃的范围内。

4 制冷空调系统中新型节能技术的应用

4.1 采用热生制冷新技术。热声制冷节能技术是近年来最新研制的一种空调节能制冷技术。该技术采用的是惰性气体或相关混合物作为工质。在生态方面，该技术无需使用制冷剂，避免制冷剂对臭氧层的破坏，加重温室效应；制作成本方面，热声制冷技术结构简单、可靠性强，无需使用贵重材料，在成本上与传统的制冷空调相比大大的降低；在使用寿命方面，该技术结构中无振荡的活塞、油密封、润滑等运动部件，使此技术空调的寿命得到大幅的延长。因此，热生制冷技术在空调制冷节能应用中的优势明显，是现代空调节能制冷技术研究发展的方向之一。

4.2 采用人工智能技术。人工智能技术是当代科学技术高速发展后的产物。伴随着社会中各行各业中的人工智能技术的发展，空调制冷系统中也逐渐渗透入人工智能技术。然而目前人工智能的应用领域还局限于智能控制、故障检测及诊断、负荷预测等，短期内还不能实现仿真技术的效果。作为现代制冷节能技术发展的一个重要研究方向，制冷空调应用领域，还应结合人工智能系统与传统仿真技术互相应用，从而保证制冷器在最大程度上的冷量输出，结合两者系统中的优势，研究出相应的节能型空调。

5 结语

人们对制冷空调的应用，消耗了大量能源，导致了能源需求越来越大同日益严重的能源短缺之间的矛盾。这大大推动了各国政府和研究者对空调技术在空调制冷中的应用。而理论和实践都能证明温差和膨胀阀开启度对空调制冷系统中能耗消耗的影响，并通过降低传热温差和合理调度膨胀阀开启度的方式，合理降低制冷系统中的能源损耗。此外，制冷空调系统中新型节能技术的应用已经是大势所趋，并从实际运行数据来看，新型节能技术在空调制冷系统上的应用是成功的，具有广泛的先进性和实用性，节能效果更为显著。

参考文献

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