空調(diào)制冷系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)新方法

林軍國(guó)

（廣東美的制冷設(shè)備有限公司，廣東 佛山 528311）

0 前言

人們?yōu)榱诉m應(yīng)環(huán)境友好和節(jié)能型社會(huì)，節(jié)能型與環(huán)保型制冷空調(diào)產(chǎn)品應(yīng)該得到研發(fā)，為保證空調(diào)的制冷系統(tǒng)能夠發(fā)揮出高效且環(huán)保低能的功效，近年來(lái)國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者在制冷系統(tǒng)或系統(tǒng)部件的設(shè)計(jì)、計(jì)算、模擬等方面已作了不少工作，但基本上都是沿用傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，效果并不明顯。制冷系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)需要遵循許多原則。

1 制冷系統(tǒng)優(yōu)化的模擬方法

空調(diào)作為一種調(diào)節(jié)溫度的設(shè)備具有十分完善的制冷系統(tǒng)，制冷系統(tǒng)的優(yōu)化程度對(duì)空調(diào)性能的提高具有重要的意義。制冷系統(tǒng)的優(yōu)化要根據(jù)現(xiàn)階段先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)理論來(lái)進(jìn)行，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使我國(guó)的科學(xué)技術(shù)水平也在逐年提高，所以空調(diào)制冷系統(tǒng)的優(yōu)化在近些年中一直在發(fā)展與進(jìn)步著。制冷系統(tǒng)的優(yōu)化模擬方法就是以一定的科學(xué)為理論依據(jù)，根據(jù)理論上的內(nèi)容付諸于實(shí)驗(yàn)中，用實(shí)驗(yàn)的結(jié)果來(lái)體現(xiàn)優(yōu)化措施是否具有可行性。將原有的空調(diào)制冷系統(tǒng)作為模擬實(shí)驗(yàn)的對(duì)照組，在相同的室溫環(huán)境下使原有的制冷系統(tǒng)和優(yōu)化的制冷系統(tǒng)分別進(jìn)行工作，二者的工作時(shí)間要保證是相同的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果就將顯示出原油制冷系統(tǒng)和優(yōu)化制冷系統(tǒng)的制冷效果，將兩種結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，若優(yōu)化制冷系統(tǒng)的制冷效果遠(yuǎn)好于原有制冷系統(tǒng)的制冷效果就說(shuō)明對(duì)制冷系統(tǒng)的優(yōu)化是成功的，若結(jié)果與上述相反則說(shuō)明優(yōu)化失敗。兩種制冷系統(tǒng)的模擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程的各種客觀(guān)因素的控制必須相同，例如制冷系統(tǒng)的工作效果會(huì)受到室內(nèi)的靜電效應(yīng)的影響，所以在進(jìn)行二者的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要對(duì)室內(nèi)的靜電作用做好排除，是經(jīng)典影響降到最低水平[1]。模擬實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行次數(shù)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度有著較強(qiáng)的聯(lián)系，只有將一種模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行多次，這樣得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果才具有一定的可信度，排除了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的偶然性。在對(duì)模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行結(jié)果的記錄過(guò)程中，要將實(shí)驗(yàn)中所有的環(huán)境因素及實(shí)驗(yàn)的過(guò)程詳細(xì)地進(jìn)行記錄，保證實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性，結(jié)果要進(jìn)行準(zhǔn)確詳細(xì)的記錄，并且要把多次的模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)一的研究與分析。

2 空調(diào)的制冷經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)

空調(diào)是近些年來(lái)在我國(guó)流行起來(lái)的一種制冷設(shè)備，它的造價(jià)成本比其他的制冷設(shè)備要高，制冷的效果也要比其他制冷設(shè)備好很多，所以在我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平提升的國(guó)情下它的受歡迎程度要遠(yuǎn)高于其他傳統(tǒng)的制冷設(shè)備。一般在空調(diào)的制冷系統(tǒng)中都是由先進(jìn)的部件所組成，對(duì)這些部件的研究與完善都需要一定的經(jīng)濟(jì)投入，這就造成了空調(diào)的制冷系統(tǒng)更新快與價(jià)格漲幅明顯的特點(diǎn)。以我國(guó)的地理位置與氣候特點(diǎn)來(lái)說(shuō)，一般在北方四季較為分明的地區(qū)對(duì)空調(diào)的依賴(lài)性較小，只有在大型通風(fēng)性能不夠完善的場(chǎng)所才對(duì)空調(diào)有著較大的需要。在普通的住戶(hù)家中對(duì)空調(diào)的使用還是較少的，一般空調(diào)的價(jià)格都是比較貴的，再加上北方的氣候?qū)用竦挠绊懖皇呛艽?，所以在北方空調(diào)制冷的經(jīng)濟(jì)性較小。而在夏季氣候較為炎熱的南方城市中，空調(diào)的使用在住戶(hù)與大型的公共場(chǎng)所中都比較常見(jiàn)。南方的夏季一般都?xì)v時(shí)較長(zhǎng)，并且大部分時(shí)間中氣溫都很高，這就使得南方的居民對(duì)制冷設(shè)備的要求較高[2]?？照{(diào)的制冷效果十分適合南方的氣候特點(diǎn)，所以大部分的居民都會(huì)使用空調(diào)作為制冷設(shè)備，雖然在成本上空調(diào)比其他制冷設(shè)備要過(guò)出很多，但是它在南方的使用時(shí)間長(zhǎng)，以它的制冷性能優(yōu)越使它的利用價(jià)值要遠(yuǎn)高于其他的制冷設(shè)備。所以在南方空調(diào)的制冷經(jīng)濟(jì)性就是比較高的，普遍被人們所利用。對(duì)空調(diào)制冷經(jīng)濟(jì)性的評(píng)價(jià)要根據(jù)其他客觀(guān)因素來(lái)進(jìn)行綜合性的考慮，總體來(lái)說(shuō)，在我國(guó)現(xiàn)有的經(jīng)濟(jì)水平與國(guó)家綜合實(shí)力的基礎(chǔ)上進(jìn)行系統(tǒng)的分析，空調(diào)的制冷的經(jīng)濟(jì)性要比其他的制冷設(shè)備更具優(yōu)勢(shì)。雖然生產(chǎn)空調(diào)的經(jīng)濟(jì)成本比其他制冷設(shè)備要高出很多，但是在空調(diào)制冷系統(tǒng)中所應(yīng)用的都是最新的最高效的制冷技術(shù)，這就使它的耐用程度與制冷性能要優(yōu)于其他傳統(tǒng)的制冷設(shè)備。我國(guó)現(xiàn)階段正在不斷的發(fā)展與進(jìn)步，許多產(chǎn)業(yè)也在快速的進(jìn)行著，一些對(duì)低溫溫度要求較高的生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)就要尋求最合適的制冷設(shè)備，空調(diào)的發(fā)展就是對(duì)這些產(chǎn)業(yè)進(jìn)行支持的優(yōu)質(zhì)制冷設(shè)備，它的應(yīng)用會(huì)促進(jìn)我國(guó)其他一些產(chǎn)業(yè)進(jìn)行快速的發(fā)展。

3 優(yōu)化設(shè)計(jì)

對(duì)我國(guó)現(xiàn)有空調(diào)制冷系統(tǒng)的優(yōu)化要從內(nèi)外循環(huán)風(fēng)量的控制、蒸發(fā)器的優(yōu)化、噪音的減小及壓縮機(jī)的優(yōu)化這四個(gè)方面來(lái)進(jìn)行。首先對(duì)內(nèi)外循環(huán)風(fēng)的控制就要改進(jìn)空調(diào)的風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)，傳統(tǒng)的風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)就是對(duì)內(nèi)外風(fēng)量的統(tǒng)一進(jìn)行控制，這種控制辦法使得內(nèi)外風(fēng)量相同，不能很好地對(duì)風(fēng)速進(jìn)行控制。一般來(lái)說(shuō)，空調(diào)的內(nèi)外風(fēng)力是不同的，所以風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)就要風(fēng)別對(duì)內(nèi)外風(fēng)力進(jìn)行合理的控制。對(duì)空調(diào)制冷系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)就要使外循環(huán)風(fēng)稍大于內(nèi)循環(huán)風(fēng)，這種優(yōu)化方式會(huì)使進(jìn)入到空調(diào)內(nèi)部的風(fēng)量得到充分的利用，進(jìn)入到空調(diào)內(nèi)的風(fēng)會(huì)將制冷的效果達(dá)到更好的狀態(tài)。風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)化不僅對(duì)制冷的效果有著重要的意義，還能很好地實(shí)現(xiàn)技能減排的作用，因?yàn)閮?nèi)外風(fēng)力的分別管理會(huì)使提供風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)的電力得到很好的節(jié)省，不同的風(fēng)速對(duì)電力的要求不同，控制好內(nèi)外風(fēng)力的需求量就能把電能的浪費(fèi)降到最低[3]。

對(duì)蒸發(fā)器的優(yōu)化就是使制冷系統(tǒng)內(nèi)部的蒸發(fā)器蒸發(fā)的效率更高，蒸發(fā)器的作用是將空調(diào)內(nèi)部制冷系統(tǒng)中的液態(tài)水蒸汽進(jìn)行向外界蒸發(fā)，以更好的進(jìn)行制冷的作用。鋁翅片和銅管共同組成了蒸發(fā)器，一般的翅片有兩種，一個(gè)是波紋片，一個(gè)是橋片。和波紋片比較，橋片的換熱能力要更高。一般在蒸發(fā)器的翅片表面上會(huì)覆蓋一層親水膜，這樣才能夠有效的防止在制冷運(yùn)行時(shí)，會(huì)積累過(guò)多的冷凝水在翅片上，防止蒸發(fā)器正常的換熱。減小空調(diào)的噪音就是對(duì)空調(diào)工作時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械作用做出一定的控制，一般的空調(diào)在工作過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生較大的噪音，噪音的產(chǎn)生會(huì)對(duì)人的健康產(chǎn)生一定的影響。

所以在現(xiàn)階段對(duì)空調(diào)制冷系統(tǒng)的優(yōu)化中還要將較小噪音作為重要的考慮方面，噪音的產(chǎn)生部位一般就是風(fēng)扇與蒸發(fā)器，這兩種組成部分在工作時(shí)會(huì)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，這種強(qiáng)烈的機(jī)械運(yùn)動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生一定的聲音。優(yōu)化的方法就是減小風(fēng)扇葉片之間的摩擦，使其工作時(shí)自身的聲音得到有效的控制，還有就是改變?nèi)~片的形狀，使葉片與空氣的摩擦作用也降到最小值，最終達(dá)到噪音最小化的效果。對(duì)于整個(gè)空調(diào)機(jī)器來(lái)說(shuō)，壓縮器的作用很重要。一般在家用的空調(diào)中會(huì)使用滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式的壓縮機(jī)，這種壓縮機(jī)有兩種形式即定頻和變頻。在選擇壓縮機(jī)時(shí)，額定制冷量過(guò)大的話(huà)，功耗也會(huì)大大增加，會(huì)降低整機(jī)的能效比。如果選的太小的話(huà)，因?yàn)橹评湎到y(tǒng)一定會(huì)有一些冷量的損失，這就是整機(jī)的冷量減少，不能夠達(dá)到規(guī)定。在各種運(yùn)行工況下，不論是額定工況還是極限工況，壓縮機(jī)的運(yùn)行條件都不應(yīng)超出壓縮機(jī)規(guī)格書(shū)所給出的范圍。

4 結(jié)束語(yǔ)

近些年來(lái)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平有著快速的提高，國(guó)家對(duì)許多科學(xué)研究產(chǎn)業(yè)都加大了經(jīng)濟(jì)上的投資，使我國(guó)的綜合國(guó)力有著明顯的加強(qiáng)。我國(guó)空調(diào)制冷系統(tǒng)的優(yōu)化在近些年也受到了很高的重視，制冷系統(tǒng)的優(yōu)化與進(jìn)步是我國(guó)空調(diào)生產(chǎn)的重要目標(biāo)，所以在現(xiàn)階段我國(guó)的空調(diào)制冷系統(tǒng)的研究已經(jīng)較為深入，制冷系統(tǒng)的發(fā)展也比較先進(jìn)。

［1］李德勝，張鵬飛，藤田博之.基于MEMS 技術(shù)的微型磁性開(kāi)關(guān)陣列[J].傳感器技術(shù)，2012，19（3）：24-26.

［2］王寶龍，石文星，李先庭.制冷空調(diào)用渦旋壓縮機(jī)數(shù)學(xué)模型[J].清華大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2013(6).

［3］龔堰玨，張興群，鄭維智.汽車(chē)空調(diào)平行流式冷凝器熱力性能計(jì)算機(jī)輔助分析[J].北京工商大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011，24(6)：22-25.