空調(diào)制冷壓縮機(jī)技術(shù)發(fā)展研究及其展望

劉大永

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.30.087

摘 要：空調(diào)制冷壓縮機(jī)技術(shù)的發(fā)展對我國能源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)有重要影響，空調(diào)在人們?nèi)粘Ｉ钪袘?yīng)用數(shù)量的增多，使空調(diào)制冷壓縮機(jī)技術(shù)的研究變得非常必要。本文圍繞環(huán)保與節(jié)能兩個(gè)方面展開討論，從制冷壓縮機(jī)的部件及制冷技術(shù)等方面的發(fā)展進(jìn)行分析，以便使空調(diào)制冷壓縮機(jī)技術(shù)滿足社會發(fā)展的需求，實(shí)現(xiàn)提高人們生活質(zhì)量的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：空調(diào)制冷壓縮機(jī) 換熱器 制冷劑

中圖分類號：TH45 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）10（c）-0087-02

我國空調(diào)制冷壓縮機(jī)的使用量不斷增多，而它所消耗的電能占我國總用電量很大比例。因此，為了實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約，我國加強(qiáng)了對空調(diào)制冷壓縮機(jī)技術(shù)的研究，以便在保證制冷壓縮機(jī)具有高效率、高壽命的前提下，實(shí)現(xiàn)電能的有效利用，另外，空調(diào)制冷壓縮機(jī)技術(shù)的發(fā)展，對我國的環(huán)境也起到一定的保護(hù)作用。

1 空調(diào)制冷壓縮機(jī)技術(shù)的發(fā)展

制冷壓縮機(jī)逐漸朝著環(huán)保、節(jié)能的方向發(fā)展并在企業(yè)之間的激烈競爭中實(shí)現(xiàn)技術(shù)的突破。本文將主要對幾種不同類型制冷壓縮機(jī)技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行闡述，制冷壓縮機(jī)主要包括以下幾種類型：第一，往復(fù)式壓縮機(jī)。它是一種很傳統(tǒng)的制冷壓縮機(jī)，特點(diǎn)是制冷比和壓力比的設(shè)計(jì)不受限制。該制冷壓縮機(jī)的氣閥結(jié)構(gòu)和摩擦副等設(shè)計(jì)都得到了優(yōu)化，因而制冷系數(shù)得到了提高。制冷劑替代技術(shù)也得到了發(fā)展，通過采用碳?xì)浠衔?，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)。往復(fù)式現(xiàn)階段的發(fā)展方向仍然是節(jié)能技術(shù)的發(fā)展、壓縮機(jī)運(yùn)行效率的提高以及壓縮機(jī)系統(tǒng)的噪音和振動(dòng)降低。第二，轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)。由于結(jié)構(gòu)中包括滾動(dòng)活塞式和滑片式等，使該類制冷壓縮機(jī)能夠進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。目前滾動(dòng)活塞式壓縮機(jī)在家用空調(diào)中得到了廣泛應(yīng)用，這種壓塑機(jī)的特點(diǎn)在于適用于變速運(yùn)行，從而可以通過調(diào)節(jié)頻率，實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)系統(tǒng)性能的控制。隨著壓縮機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展，該類壓縮機(jī)通過采用雙轉(zhuǎn)子滾動(dòng)活塞式結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)功率提高的目標(biāo)，現(xiàn)在市場中已經(jīng)存在該類高雙轉(zhuǎn)子活塞式壓縮機(jī)。該活塞結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)：可以有效減少滾動(dòng)系統(tǒng)的受力大小，加長壓縮機(jī)的使用壽命；增加壓縮機(jī)的容積排量，從而提高運(yùn)行效率。第三，螺桿式壓縮機(jī)。螺桿式壓縮機(jī)的體積較小，具有維護(hù)操作容易進(jìn)行的優(yōu)點(diǎn)，屬于發(fā)展速度較快的一類制冷壓縮機(jī)。螺桿式壓縮機(jī)的螺桿型線和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都有了明顯的改進(jìn)，而且由于磨床技術(shù)的發(fā)展，該類壓縮機(jī)的零件尺寸精準(zhǔn)性得到了很大程度的提高，從而保證了螺桿式壓縮機(jī)的性能。目前，螺桿式壓縮機(jī)的運(yùn)行原理是以壓縮空氣為主且在中型空調(diào)壓縮機(jī)中也有廣泛的應(yīng)用。由于螺桿式壓縮機(jī)發(fā)展速度較快，系統(tǒng)運(yùn)行可靠性在不斷提高，使它逐漸取代往復(fù)式壓縮機(jī)，占有較大的市場份額。第四，渦旋式壓縮機(jī)。渦旋式壓縮機(jī)從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、樣機(jī)開發(fā)到占有較大的市場份額，成為了壓縮機(jī)行業(yè)發(fā)展的亮點(diǎn)。渦旋式壓縮機(jī)利用數(shù)控加工技術(shù)，使得壓縮機(jī)可以大規(guī)模生產(chǎn)，該類壓縮機(jī)具有良好的性能。隨著壓縮機(jī)技術(shù)的發(fā)展，它的制冷系數(shù)已經(jīng)有明顯的提高，將持續(xù)朝著擴(kuò)大制冷量、降低成本以及提高系統(tǒng)效率的方向發(fā)展。由于渦旋式壓縮機(jī)的吸排氣接近連續(xù)，因此可以并排使用，從而大大提高了制冷能力，充分發(fā)揮了單機(jī)高效率的優(yōu)勢[1]。

2 空調(diào)制冷壓縮機(jī)技術(shù)發(fā)展的展望

2.1 環(huán)保與制冷劑替代

傳統(tǒng)的制冷系統(tǒng)采用氟利昂作為制冷劑，該物質(zhì)對環(huán)境有很大程度的破壞，因此，隨著制冷壓縮機(jī)發(fā)展，該制冷劑逐漸被替換，從而實(shí)現(xiàn)對環(huán)境的保護(hù)。針對制冷劑替代問題已經(jīng)經(jīng)過了長時(shí)間的探討，目前主要采用HCFC混合制冷劑等。制冷劑的替代涉及多方面的內(nèi)容，包括流動(dòng)與傳熱特性、替代制冷劑的互溶性等。NH3屬于一種中溫制冷劑，具有良好的熱學(xué)性質(zhì)，但是由于易燃的特點(diǎn)，使它在壓縮機(jī)的應(yīng)用中受到限制，如果該制冷劑的安全問題得到保障，將在未來制冷劑的應(yīng)用中占有較大優(yōu)勢，取代現(xiàn)有的制冷劑，如HCFC混合制冷劑等。從制冷劑的替代發(fā)展來看，將逐漸采用天然制冷劑來加強(qiáng)對環(huán)境的保護(hù)，也就是說，制冷劑的發(fā)展就是基于環(huán)境保護(hù)上的發(fā)展[2]。

2.2 節(jié)能技術(shù)的發(fā)展

隨著空調(diào)和冰箱在日常生活中的普遍應(yīng)用，制冷壓縮機(jī)所消耗的電量逐漸增多，已經(jīng)占全國發(fā)電量的一大部分，且占比隨著社會的發(fā)展而有所增多。因此，壓縮機(jī)的發(fā)展方向?qū)⒊?jié)能和高效運(yùn)行的制冷系統(tǒng)方向進(jìn)行，包括對制冷循環(huán)、熱力過程等方面的研究，從而有效提高制冷系統(tǒng)的運(yùn)行效率、保護(hù)生態(tài)環(huán)境。制冷循環(huán)是節(jié)能技術(shù)研究的重點(diǎn)。對制冷循環(huán)的研究包括以下方面：新的制冷方法、能源的高效轉(zhuǎn)換、制冷系統(tǒng)的完善，從而實(shí)現(xiàn)在任意環(huán)境下制冷系統(tǒng)都能高效運(yùn)行。從市場各類壓縮機(jī)占有的市場份額可以觀察到，壓縮式制冷循環(huán)仍然是制冷裝置中主要的應(yīng)用技術(shù)，因此生產(chǎn)節(jié)能的制冷壓縮機(jī)成為制冷系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

2.2.1 變頻壓縮機(jī)

除了技術(shù)的發(fā)展可以提高制冷系統(tǒng)運(yùn)行效率外，變頻壓縮機(jī)的開發(fā)也能保證制冷系統(tǒng)高效運(yùn)行，不僅可減少不連續(xù)運(yùn)行時(shí)的系統(tǒng)能量損失，還能將溫度差的調(diào)節(jié)差額明顯減小，從而提高用戶體驗(yàn)。變頻壓縮機(jī)具有溫度調(diào)節(jié)靈敏、運(yùn)行頻率高的優(yōu)點(diǎn)，成為制冷壓縮機(jī)技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵點(diǎn)。這種壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速可以與排氣量達(dá)成正比，而且將該技術(shù)與系統(tǒng)控制相結(jié)合，可以使制冷量符合用戶的需求，不僅起到節(jié)能作用，還加強(qiáng)了對系統(tǒng)的控制能力。變頻壓縮機(jī)的主要發(fā)展方向是解決制冷系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)問題和潤滑油的使用問題。根據(jù)壓縮機(jī)技術(shù)發(fā)展的規(guī)律來看，變頻壓縮機(jī)具有較大的發(fā)展空間。

2.2.2 熱交換設(shè)備

熱交換設(shè)備是制冷壓縮機(jī)中的一個(gè)重要部件，通過提高換熱設(shè)備的效率，能有效實(shí)現(xiàn)制冷系統(tǒng)節(jié)能的目標(biāo)，如在制冷系統(tǒng)中添加冷卻器等措施，能有效提高換熱器的效率。目前一些空調(diào)主要采用增加換熱器面積的措施來提高換熱器工作效率，該措施的原理是降低制冷循環(huán)過程中的溫度差異，從而減少壓縮過程消耗的能量。制冷壓縮機(jī)的智能控制的發(fā)展也能起到節(jié)能作用。目前，制冷裝置的自動(dòng)化設(shè)施已經(jīng)從單機(jī)轉(zhuǎn)換為多機(jī)組自動(dòng)控制，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的良好運(yùn)行，降低能耗。智能控制的研究方向主要包括以下幾個(gè)方面：控制原理、目標(biāo)和部件、制冷系統(tǒng)的自動(dòng)化控制技術(shù)等。

2.2.3 太陽能制冷技術(shù)與地溫?zé)嵩?/p>

太陽能制冷技術(shù)對于節(jié)能技術(shù)的發(fā)展有重要影響。太陽能制冷的方法有兩種：第一，將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，再利用產(chǎn)生的電能推動(dòng)制冷壓縮機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行。由于該技術(shù)需要利用太陽能電池實(shí)現(xiàn)光電的轉(zhuǎn)換，而太陽能電池在我國的發(fā)展還不成熟，因此該方法使用范圍并不廣泛。第二，進(jìn)行光熱轉(zhuǎn)換。利用太陽能吸收式空調(diào)系統(tǒng)等設(shè)施使熱能起到制冷的作用[3]。由于太陽能技術(shù)利用的屬于可再生資源，因此太陽能制冷技術(shù)有廣泛的發(fā)展前景。地溫?zé)嵩吹膽?yīng)用是實(shí)現(xiàn)制冷系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)發(fā)展的另一個(gè)方面，地溫具有冬暖夏涼的作用，與制冷壓縮機(jī)的目標(biāo)相同，因此可以利用地溫的特性，來實(shí)現(xiàn)制冷技術(shù)的發(fā)展。通過抽取地下水可以用來降低空氣溫度和預(yù)熱空氣，但是使用時(shí)應(yīng)注意不要浪費(fèi)資源。

3 結(jié)語

空調(diào)制冷壓縮機(jī)技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)在用環(huán)保型制冷劑替代傳統(tǒng)制冷劑，研發(fā)工作效率較高的換熱器等方面。隨著人們生活質(zhì)量的提高，空調(diào)的使用將會越來越廣泛，因此研究節(jié)能環(huán)保型的空調(diào)制冷壓縮機(jī)技術(shù)是我國目前關(guān)注的重點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

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[2] 張偉.空調(diào)制冷電子技術(shù)發(fā)展研究及展望[J].電子制作，2013（5）：215.

[3] 張賢明，牟瑛，王立存，等.空調(diào)制冷壓縮機(jī)技術(shù)發(fā)展研究及其展望[J].壓縮機(jī)技術(shù)，2009（6）：58-60，63.endprint