淺談制冷空調(diào)的節(jié)能技術(shù)

王榮梅

摘 要：節(jié)能減排是實(shí)現(xiàn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要措施，而作為能耗大戶的空調(diào)系統(tǒng)，其節(jié)能設(shè)計(jì)有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。文章主要針對(duì)空調(diào)制冷系統(tǒng)的節(jié)能降低措施進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：空調(diào)；制冷系統(tǒng)；節(jié)能設(shè)計(jì)

1 影響空調(diào)制冷能耗的主要因素

由于投資初期已經(jīng)決定了壓縮機(jī)的效率，因此對(duì)空調(diào)制冷系統(tǒng)產(chǎn)生直接影響的因素主要包括以下幾個(gè)方面：首先溫差。一般情況下蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑蒸發(fā)的溫度必須低于空氣溫度，才能將機(jī)房中的熱能轉(zhuǎn)給制冷劑，壓縮機(jī)再將揮發(fā)成氣體狀態(tài)的制冷劑吸走，促使蒸發(fā)器的壓力保持平衡狀態(tài)，整個(gè)過程中由于溫度會(huì)升高，所以空調(diào)的制冷效果也受到直接影響。在制冷空調(diào)系統(tǒng)中，制冷工作時(shí)的能耗、空調(diào)的投資成本來決定實(shí)際溫差的大小。其次，膨脹閥開啟度。要對(duì)膨脹閥的過熱度進(jìn)行定期檢測(cè)，參照相關(guān)說明書對(duì)其開啟度進(jìn)行調(diào)整，使其過熱度保持在5℃～8℃的范圍內(nèi)。最后，一般情況下風(fēng)冷式冷凝器比較常用，其結(jié)構(gòu)包括多組盤管，且為增加空氣面的熱傳面積，盤管外還添加肋片，并且風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)加速空氣流動(dòng)，以保證空氣面的傳熱效果。由于肋片間距相對(duì)較小，且空調(diào)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，冷凝器翅片上容易附著雜物，導(dǎo)致冷凝器熱阻增加，從而影響其冷凝效果，增加電能消耗。

2 制冷系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)

2.1 合理選擇設(shè)備

首先要盡量降低壓縮機(jī)的消耗功率，保證壓縮機(jī)的工作效果。如果是變頻空調(diào)系統(tǒng)，還要注意合理選擇壓縮機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，保證其處于額定狀態(tài)下運(yùn)行；其次，要保證熱交換器的性能。從某種程度上講，制冷劑的冷凝壓與蒸發(fā)壓是由熱交換器的性能來決定的，即冷凝壓越低、蒸發(fā)壓越高，則壓縮機(jī)就會(huì)獲得比較小的功耗，反之則功耗會(huì)增加。因此要保證熱交換器的高性能才能進(jìn)一步降低冷凝壓、提高蒸發(fā)壓。

2.2 合理選擇設(shè)計(jì)參數(shù)

一方面要掌握合適的風(fēng)機(jī)風(fēng)量。因?yàn)轱L(fēng)機(jī)的風(fēng)量與壓縮機(jī)的輸入功率成反比關(guān)系，即風(fēng)機(jī)風(fēng)量越大，壓縮機(jī)輸入功率就越小，相應(yīng)的會(huì)增加風(fēng)機(jī)的輸入功率。因此要保證風(fēng)機(jī)風(fēng)量選擇的合理性。設(shè)計(jì)過程中，如果系統(tǒng)規(guī)模已經(jīng)確定，則根據(jù)噪聲的最大上限值所確定的風(fēng)量即為風(fēng)機(jī)風(fēng)量；對(duì)于變頻空調(diào)而言，由于在整個(gè)系統(tǒng)的輸入功率中，風(fēng)機(jī)的輸入功率所占比重較大，尤其是室外空調(diào)，因此在選擇實(shí)際風(fēng)機(jī)風(fēng)量時(shí)要小于額定模式中的風(fēng)量。另一方面，要減少壓力損失。熱交換器的性能、風(fēng)機(jī)的風(fēng)量決定了冷凝壓力和蒸發(fā)壓力，而這兩個(gè)參數(shù)又對(duì)壓縮功耗產(chǎn)生直接影響，由于從壓縮機(jī)排氣口到冷凝器入口、再?gòu)恼舭l(fā)器出口到壓縮機(jī)吸氣口會(huì)產(chǎn)生壓力損失，從而對(duì)壓縮功耗產(chǎn)生影響，因此要盡可能降低壓力損失。

2.3 合理選擇適用的節(jié)能措施

首先利用設(shè)備自動(dòng)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)空調(diào)末端設(shè)備的控制。一般情況下通風(fēng)系統(tǒng)均有自控功能，其可以實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)末端一系列設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，比如新風(fēng)機(jī)、回風(fēng)機(jī)、變風(fēng)量風(fēng)機(jī)及風(fēng)機(jī)盤管等，從而降低整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的功耗。自動(dòng)控制技術(shù)是利用直接數(shù)字控制器，對(duì)檢測(cè)到的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的數(shù)字化控制。其次，對(duì)于中央空調(diào)系統(tǒng)而言，可以利用變頻技術(shù)對(duì)其水泵及風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制。變頻器可以準(zhǔn)確采集到空調(diào)中的相關(guān)運(yùn)行數(shù)據(jù)，比如水壓差或溫差等，然后對(duì)水泵及風(fēng)機(jī)進(jìn)行直接數(shù)字調(diào)節(jié)，降低空調(diào)的電能消，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。最后，還可以采用動(dòng)態(tài)變流量控制技術(shù)。制冷空調(diào)運(yùn)行過程中負(fù)荷發(fā)生變化在所難免，利用動(dòng)態(tài)變流量控制技術(shù)可以對(duì)系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行模糊運(yùn)算，對(duì)冷水機(jī)組及冷動(dòng)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)、控制，促使冷水機(jī)組的工作狀態(tài)發(fā)生改變，包括冷凍水、冷卻水的流量、冷卻風(fēng)機(jī)的風(fēng)量等各項(xiàng)參數(shù)，保證冷水機(jī)組處于最佳的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)冷水機(jī)組處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)還可以對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行模糊運(yùn)算，分析出合理的控制參數(shù)，再將這些參數(shù)分別傳送至冷水機(jī)組、冷凍水控制子系統(tǒng)、冷卻水控制子系統(tǒng)及冷卻風(fēng)控制子系統(tǒng)等，以保證整個(gè)系統(tǒng)均處于平衡的運(yùn)行狀態(tài)，最終實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目標(biāo)。

3 制冷空調(diào)系統(tǒng)中新型節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，越來越多的新型節(jié)能技術(shù)被廣泛應(yīng)用于制冷空調(diào)系統(tǒng)中，下面主要介紹兩種：一是熱聲制冷技術(shù)，該技術(shù)是本世紀(jì)初出現(xiàn)的一種新型制冷技術(shù)，相比傳統(tǒng)的蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)，熱聲機(jī)的優(yōu)勢(shì)十分突出：比如該技術(shù)采用的是惰性氣體或相關(guān)混合物作為工質(zhì)，無需使用制冷劑，最大程度上降低制冷劑對(duì)臭氧層的破壞，加重溫室效應(yīng)；并且熱聲制冷技術(shù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性強(qiáng)，無需使用貴重材料，大大降低了投資成本；此外，其設(shè)備結(jié)構(gòu)中不存在振蕩的活塞、油密封、潤(rùn)滑等運(yùn)動(dòng)部件，大幅增加了其使用壽命。與傳統(tǒng)制冷系統(tǒng)相比，可以說熱聲制冷技術(shù)近乎完美，因此可以斷言，其將成為新一代制冷技術(shù)的發(fā)展方向。

另外一種即是人工智能技術(shù)。可以說人工智能技術(shù)的出現(xiàn)與發(fā)展是當(dāng)代科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的里程碑?，F(xiàn)在人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域還局限于智能控制、故障檢測(cè)及診斷、負(fù)荷預(yù)測(cè)等，盡管其可以克服傳統(tǒng)仿真技術(shù)的諸多不足之處，但是短期內(nèi)其部分功能仍然無法達(dá)到仿真技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)的效果。因此，在制冷空調(diào)應(yīng)用領(lǐng)域，可以將人工智能與傳統(tǒng)仿真技術(shù)互相結(jié)合應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)智能化仿真，二者取長(zhǎng)補(bǔ)短、相輔相成，因此仿真技術(shù)與人工智能技術(shù)可以在理人論上為制冷空調(diào)的準(zhǔn)確控制提供可靠依據(jù)。制冷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，可以最大程度上保證控制器的冷量輸出，更加安全、可靠，并且可以保證空調(diào)系統(tǒng)處于最佳的經(jīng)濟(jì)狀態(tài)運(yùn)行。由此可見，空調(diào)系統(tǒng)的控制中，加入一系列的自適應(yīng)控制與智能控制方法，與常規(guī)控制系統(tǒng)相比，智能控制系統(tǒng)會(huì)獲得更高的能效比。

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