簡(jiǎn)析空調(diào)制冷循環(huán)中的節(jié)能措施

王譽(yù)茹，辛 越

（西華大學(xué)土木建筑與環(huán)境學(xué)院，四川 成都 610039）

1 空調(diào)制冷系統(tǒng)概引

通常空調(diào)制冷系統(tǒng)主要是由蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器和節(jié)流機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)四大件組成。理論制冷循環(huán)的工作過(guò)程為飽和制冷劑蒸氣進(jìn)入壓縮機(jī)，在壓縮機(jī)中被壓縮成過(guò)熱蒸氣，壓力由蒸發(fā)壓力升高到冷凝壓力，同時(shí)外界的能量對(duì)制冷劑做功，使制冷劑蒸氣的溫度再一步升高為過(guò)熱蒸氣，且壓縮機(jī)排出的蒸氣溫度高于冷凝溫度。過(guò)熱蒸氣進(jìn)入冷凝器后，在壓力不變的條件下，先散發(fā)一部分熱量，使制冷劑過(guò)熱蒸氣冷卻成飽和蒸氣，飽和制冷劑蒸氣再在冷凝溫度下繼續(xù)放出熱量，冷卻冷凝成液體。液體制冷劑經(jīng)過(guò)節(jié)流元件，使得制冷劑由高溫高壓液體變?yōu)榈蜏氐蛪阂后w，并夾雜著些許制冷劑蒸氣。最后以液體為主的制冷劑流入蒸發(fā)器不斷汽化，制冷劑全部汽化，變?yōu)榈蜏氐蛪赫魵?，流入壓縮機(jī)的吸入口，完成制冷循環(huán)，進(jìn)入下一次循環(huán)。實(shí)際制冷循環(huán)時(shí)，在管道、壓縮機(jī)和各個(gè)換熱設(shè)備間存在不可逆的熱損失，致使制冷能力下降。

2 系統(tǒng)的節(jié)能措施

2.1 提高蒸發(fā)溫度降低冷凝溫度

蒸發(fā)器是通過(guò)其沸騰換熱，吸收被冷卻物的熱量，從而達(dá)到制冷的目的。無(wú)論何種制冷系統(tǒng)，其制冷能力的高低體現(xiàn)在單位質(zhì)量制冷量的大小，其值為蒸發(fā)器進(jìn)出口焓差。制冷系統(tǒng)中，壓縮機(jī)占有一個(gè)核心地位，COP 是一個(gè)重要參數(shù)。制冷制熱系數(shù)COP 的值是制冷量或制熱量與壓縮機(jī)輸入功率的比值，其中制冷量與制熱量的大小與蒸發(fā)器和冷凝器有關(guān)，而壓縮機(jī)的輸入功率值與進(jìn)出壓縮機(jī)口焓差的單位質(zhì)量壓縮功有關(guān)。

如圖1(a)所示為蒸發(fā)溫度不變，冷凝溫度變化時(shí)對(duì)單位制冷量q0、單位質(zhì)量壓縮功wc、吸氣比容v1 的影響。隨著冷凝溫度的升高，單位質(zhì)量制冷量減小，單位質(zhì)量壓縮功增大，吸氣比容不變，所以制冷劑質(zhì)量流量不變，壓縮機(jī)制冷量減小，耗功率增大，制冷系數(shù)降低。而從圖1(b)可以看出，當(dāng)冷凝溫度不變時(shí)，隨著蒸發(fā)溫度的降低，單位質(zhì)量制冷量減小，單位質(zhì)量壓縮功增大，壓縮機(jī)吸入口的狀態(tài)點(diǎn)發(fā)生變化，吸氣比容增加，所以制冷劑質(zhì)量流量減小，最終影響COP。所以，在滿(mǎn)足要求范圍內(nèi)，盡量地提高蒸發(fā)溫度、降低冷凝溫度可實(shí)現(xiàn)制冷系統(tǒng)的節(jié)能。

圖1 冷凝溫度、蒸發(fā)溫度對(duì)能耗的影響分析圖

2.2 防止和減少管道結(jié)垢

冷凝器和蒸發(fā)器的傳熱過(guò)程都包含管壁和垢層的導(dǎo)熱過(guò)程。管壁的導(dǎo)熱性能越好，傳熱系數(shù)越大，換熱效率越高。通常根據(jù)制冷劑性質(zhì)，選擇采用經(jīng)濟(jì)、導(dǎo)熱性能好的材料制成制冷劑和其他環(huán)境介質(zhì)的換熱面。系統(tǒng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，在換熱管上會(huì)形成水垢、油垢等污垢熱阻，隨著污垢熱阻的增大，管道傳熱系數(shù)減小，換熱效率降低，從而影響冷凝溫度、蒸發(fā)溫度和壓縮機(jī)耗功率等性能參數(shù)的大小，同時(shí)會(huì)造成設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用的增加。除此之外，管道中污垢過(guò)多會(huì)堵塞管道，損害管道系統(tǒng)的效率。所以，應(yīng)當(dāng)采取措施盡量防止和減少管道結(jié)垢的情況發(fā)生，定期除垢。

2.3 保證系統(tǒng)氣密性

在空調(diào)制冷系統(tǒng)中，壓縮機(jī)是外界向制冷系統(tǒng)輸送能量的重要部件，同時(shí)也可能會(huì)伴有其他物質(zhì)進(jìn)入制冷系統(tǒng)，例如不凝性氣體。特別是對(duì)于經(jīng)常處于低溫和低于大氣壓力運(yùn)行并使用開(kāi)啟式制冷壓縮機(jī)的制冷系統(tǒng)，如果有不凝性氣體的進(jìn)入，會(huì)造成壓縮機(jī)的容積效率下降，耗功率增加，制冷量和制熱量減少，制冷系統(tǒng)的COP 降低。

2.4 采用變頻技術(shù)

四季更替，外界環(huán)境的溫度并非是個(gè)恒定值，而是時(shí)常在變化的，并且對(duì)于大型空調(diào)系統(tǒng)各個(gè)用戶(hù)的需求不同，房間負(fù)荷不同，所以在實(shí)際應(yīng)用中，空調(diào)系統(tǒng)也并非一直處于滿(mǎn)負(fù)荷狀態(tài)。如果系統(tǒng)為定頻，則制冷壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速一定，會(huì)造成資源浪費(fèi)。變頻器是將電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓和頻率可變的交流電的裝置。在空調(diào)制冷系統(tǒng)中引入變頻器，可以依據(jù)負(fù)荷的變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，使輸入端電壓發(fā)生改變，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

3 總 結(jié)

建筑物總能耗的大部分來(lái)自空調(diào)能耗，空調(diào)節(jié)能降耗是評(píng)價(jià)綠色建筑重要指標(biāo)。在設(shè)計(jì)應(yīng)用中，應(yīng)盡量提高蒸發(fā)溫度降低冷凝溫度，對(duì)換熱管道做好除垢氣密工作，引進(jìn)變頻技術(shù)等節(jié)能技術(shù)，才能不斷接近理想制冷效率，設(shè)計(jì)出最優(yōu)的制冷循環(huán)系統(tǒng)，助力我國(guó)空調(diào)行業(yè)更好地發(fā)展。