空調制冷循環(huán)中的節(jié)能措施分析

洪文彬 韋華明

珠海格力電器股份有限公司 廣東 珠海 519070

引言

在市場經(jīng)濟飛速發(fā)展的情況下，人們生活水平不斷提高，對于節(jié)能環(huán)保方面的關注度也隨之提高，對于空調等設備有了更高的要求，應當前社會需求以及國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的指導，空調技術的節(jié)能環(huán)保水平也在不斷提升。制冷循環(huán)系統(tǒng)作為空調運行過程中的重要部分，在節(jié)能方面有著較大的發(fā)揮空間。

1 空調制冷系統(tǒng)

常見的空調制冷循環(huán)主要包括蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器以及節(jié)流機構等，在制冷系統(tǒng)運行的過程中，飽和制冷劑以低壓蒸汽的形式被吸入到壓縮機當中，在壓縮機的作用之下，低壓蒸汽轉變?yōu)楦邏赫羝?，之后再被排入到冷凝器當中，在空調的作用下，使得室內空氣不斷循環(huán)，從而實現(xiàn)降溫。在此過程中，外部空氣在經(jīng)過冷凝器的過程中，會帶走制冷劑散發(fā)出來的熱量，高壓制冷劑蒸汽會凝結成為高壓液體，然后高壓液體經(jīng)過過濾器以及節(jié)流機構之后，進入蒸發(fā)器，并且在低壓狀態(tài)下蒸發(fā)的同時，吸收周圍熱量。與此同時，在貫流風扇的作用下，外界空氣會不斷進入蒸發(fā)器實現(xiàn)熱交換，在空氣放熱變冷之后，會被送回到室內當中，實現(xiàn)制冷功能[1]。

2 空調制冷系統(tǒng)節(jié)能措施

（1）控制蒸發(fā)和冷凝溫度。針對空調制冷系統(tǒng)的運行原理進行分析，可以發(fā)現(xiàn)在空調制冷系統(tǒng)當中蒸發(fā)器功能的發(fā)揮過程是先通過沸騰蒸發(fā)，然后再從需要冷卻的空氣中吸收熱量，進而實現(xiàn)對于空氣的降溫和制冷的。對于所有制冷功能而言，無論采用的是何種制冷方式，其制冷能力都是通過單位質量下制冷量的多少來決定的，而這與蒸發(fā)器進出口的焓差之間有著密切的聯(lián)系，因此，對于空調制冷循環(huán)而言，蒸發(fā)器有著重要的地位和作用。除此之外，壓縮機也是制冷循環(huán)過程中的重要組成部分，甚至在整個制冷過程中都占據(jù)著核心位置，而COP是制冷循環(huán)系統(tǒng)當中的重要參數(shù)，該參數(shù)代表著空調的制冷制熱系數(shù)，空調制冷制熱系數(shù)就是空調制冷或者制熱量和壓縮機輸入功率之間的比值。通過對COP公式進行分析，可以發(fā)現(xiàn)空調制冷或者制熱量不僅與蒸發(fā)器有著密切的關系，還與冷凝器有關，而COP的分母則與壓縮機進出口的焓差之間有一定關系。

通過控制變量法對蒸發(fā)溫度和冷凝溫度對制冷量、壓縮功以及吸氣比容進行分析和討論，可以發(fā)現(xiàn)，當蒸發(fā)溫度不變的情況下，冷凝溫度與單位質量制冷量之間成反比，與質量壓縮功之間成正比，而由于蒸發(fā)溫度不變，所以吸氣比容未發(fā)生變化，因此制冷劑流量不變，在此情況下，制冷量降低而耗功增加，由于制冷系數(shù)為制冷量與壓縮機輸入功率的比，因此制冷系數(shù)COP減小。當控制冷凝溫度保持不變時，蒸發(fā)溫度與制冷量之間成正比，與壓縮功之間成反比，此時，壓縮機吸入狀態(tài)會發(fā)生一定程度的改變，吸氣比容隨著蒸發(fā)溫度的降低而增加，此時，制冷劑流量下降，對空調制冷制熱系數(shù)COP產生一定影響。經(jīng)上述分析可以發(fā)現(xiàn)，空調制冷系統(tǒng)的節(jié)能降耗可以通過調節(jié)蒸發(fā)溫度和冷凝溫度得以實現(xiàn)，即低功耗高制冷，因此在符合一定運行要求的情況下，可以盡可能地提高蒸發(fā)溫度，降低冷凝溫度。

（2）減少管道結垢。在空調制冷循環(huán)系統(tǒng)運行的過程中，冷凝器與蒸發(fā)器發(fā)揮作用時，需要經(jīng)歷導熱環(huán)節(jié)，在此過程中，管壁和垢層對其傳熱效果會產生一定影響。若管壁具有較好的導熱性能，那么冷凝器與蒸發(fā)器的換熱效率就會更高，也就相對的更加節(jié)能。在實際進行制冷系統(tǒng)設計的過程中，通常需要結合制冷劑，選擇性價比更好的換熱面材料，以此提高換熱效率。除此之外，由于在冷凝器與蒸發(fā)器運行的過程中，隨著時間的推移，在換熱管上會逐漸形成水垢、油垢等，這些污垢的形成會影響換熱管的換熱系數(shù)，造成熱阻，隨著污垢的長時間累積，換熱管的導熱能力會逐漸下降，影響整體換熱效率，或者堵塞管道，在此情況之下，蒸發(fā)和冷凝的溫度也會受到一定程度的影響，導致整個空調系統(tǒng)的制冷系數(shù)下降，使得空調運行能耗增加。因此，想要進一步提高空調制冷循環(huán)的效率，降低能源消耗，還需要加強對于管道污垢的清理，解決污垢堵塞和熱阻等問題造成的能源浪費。

（3）確保系統(tǒng)氣密性。壓縮機對于整個制冷系統(tǒng)而言，有著重要的作用，在空調運行的過程中，外界需要通過壓縮機向制冷循環(huán)系統(tǒng)輸送能量，但在此過程中，若循環(huán)系統(tǒng)的氣密性較差，就會導致一些不凝性氣體進入到壓縮機當中。尤其是當空調處于低溫環(huán)境或低壓環(huán)境下時，若采用了開啟式制冷壓縮機，那么就會有不凝性氣體進入到壓縮機中，而由于此類氣體的特點，就會使得壓縮機的內存容量下降，在同樣制冷需求的情況下，壓縮機容量下降就會降低整體制冷效率，COP降低，使得耗能增加。因此，需要確保空調系統(tǒng)的氣密性，杜絕雜物進入。

（4）應用變頻技術。隨著空調技術的不斷更新發(fā)展，為進一步提高其環(huán)保節(jié)能性能，變頻空調應運而生。隨著四季的交替，外界環(huán)境溫度也是不斷變化的，而且，不同的用戶對于溫度有著不同的需求，所以房間的負荷存在一定差異，因此在空調運作的過程中，并不是始終滿負荷的，若空調制冷循環(huán)系統(tǒng)為定頻，那么就會造成不必要的能耗浪費。而變頻空調通過變頻器，將固定電壓、頻率的電流轉化為頻率可變的交流電，使得空調制冷循環(huán)系統(tǒng)可以根據(jù)負荷情況的不同，改變制冷機等設備的轉速，進而實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的，有效減少了不必要能量的損耗[2]。

3 結束語

綜上所述，空調作為建筑物耗能的主要來源之一，其節(jié)能水平也成為綠色建筑評價標準之一，對于空調制冷系統(tǒng)的節(jié)能處理，可以通過提高蒸發(fā)溫度降低冷凝溫度來實現(xiàn)，此外還需要減少管道結垢、確保系統(tǒng)氣密性以及合理采用變頻技術，從多個角度共同進行節(jié)能設計，以此更好地落實可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。