探討如何提高家用空調(diào)器制冷系統(tǒng)能效比

郭龍江

摘要：在目前我國社會中的家用空調(diào)器應(yīng)用數(shù)量在不斷增加的形勢下，其能耗問題也引起社會的關(guān)注。為了實(shí)現(xiàn)其制冷系統(tǒng)能效比的提高，本文從其制冷系統(tǒng)傳熱部分、節(jié)流部分以及壓縮機(jī)等部分來對影響能效比的因素進(jìn)行分析并提出了相應(yīng)的提高能效比的方法，以供參考。

關(guān)鍵詞：家用空調(diào)器；制冷系統(tǒng)；能效比

1引言

在目前我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展以及人們生活水平在不斷提高的同時(shí)，人們?nèi)粘Ｉ钪械目照{(diào)器應(yīng)用數(shù)量在急劇增長，為改善人們的生活質(zhì)量起到重要作用。但是空調(diào)器在制冷過程中具有較大的耗電量是比較突出的問題，雖然在目前變頻空調(diào)逐漸普及的過程中起到了對開停機(jī)造成的制冷系統(tǒng)損失減少和控制的效果，但是節(jié)能效果也比較有限。在目前我國針對各個(gè)行業(yè)提出節(jié)能減排策略的形勢下，針對家用空調(diào)器也需要重點(diǎn)對其制冷系統(tǒng)能效比進(jìn)行研究。文章就針對家用空調(diào)器制冷系統(tǒng)中的各個(gè)部分來進(jìn)行能效比提升方法的分析和研究。

由于熱量會從溫度高的位置向低的位置流動(dòng)，因此在使用空調(diào)器來進(jìn)行制冷的過程中，為了將房間中的熱量向室外高溫進(jìn)行轉(zhuǎn)移就需要通過消耗一定的電能來實(shí)現(xiàn)。而且由于空調(diào)器的制冷原理是通過制冷劑的循環(huán)流動(dòng)來實(shí)現(xiàn)對熱量的移除的，而其中的能效比就是冷量與功量的比值。而由于對一定的熱量進(jìn)行移除所需要的功量是一定的，而且蒸發(fā)和冷凝溫度的不同會影響其數(shù)值。而且在家用空調(diào)器的使用英語中也會存在較多的因素而導(dǎo)致影響其循環(huán)過程的情況，這就會增加實(shí)際功耗而造成對能效比的影響。這就需要針對這些因素來進(jìn)行分析以及實(shí)現(xiàn)家用空調(diào)器制冷系統(tǒng)能效比的提高。

2家用空調(diào)器制冷系統(tǒng)傳熱部分能效比分析及提高方法

針對家用空調(diào)器的制冷系統(tǒng)來說，其比較理想制冷循環(huán)方式就是逆向卡諾循環(huán)，從此種循環(huán)原理的T-S圖中（如圖2.1所示）可以看出，針對其系統(tǒng)蒸發(fā)溫度T2線與S軸所組成的矩形面積下的冷量，以及由冷凝溫度T1以及T2之間的功量來說，如果系統(tǒng)蒸發(fā)溫度為27℃，而系統(tǒng)冷凝溫度為35℃，此時(shí)的能效比為37.5.但是實(shí)際的空調(diào)器的能效比則有2～4，還存在比較大的改進(jìn)空間。而且從圖2.1中可以看出，改進(jìn)的主要方法就是對蒸發(fā)溫度進(jìn)行提高以及對冷凝溫度進(jìn)行降低。而針對家用空調(diào)器來說，在夏季室外溫度較高的情況下，比較簡單異性的提高制冷系統(tǒng)能效比的方法就是適當(dāng)提高室內(nèi)目標(biāo)溫度以及在室外給空調(diào)外機(jī)進(jìn)行遮陽棚的安裝。

而針對家用空調(diào)器的傳熱部分來說，為了降低冷熱流體的溫差，就需要對換熱表面進(jìn)行增加并對其進(jìn)行充分利用。因此，針對目前家用空調(diào)器中比較常用的翅片管式蒸發(fā)器來說，為了實(shí)現(xiàn)其換熱表面積的增加，不僅可以通過在薄U形銅管進(jìn)行鋁片外套的方式，而且可以在其內(nèi)側(cè)表進(jìn)行螺紋的加工，以及通過在鋁片的表面進(jìn)行壓型和切口的增加等方式。而且其中增加切口的方式還能夠破壞空氣流過鋁片表面時(shí)的層流動(dòng)界層，實(shí)現(xiàn)空氣側(cè)換熱系數(shù)的增加。而且通過螺紋的增加可以通過潤濕制冷劑液體表面以及對流體跑模進(jìn)行去除來實(shí)現(xiàn)制冷劑側(cè)換熱系數(shù)的增加。針對上述措施所帶來的流體流動(dòng)摩擦阻力增加的情況，就需要對U形管數(shù)量進(jìn)行增加，但是同時(shí)也會導(dǎo)致開機(jī)時(shí)損失的增加，因此還需要尋找一個(gè)折中方案。針對家用空調(diào)系統(tǒng)中的蒸發(fā)器以及冷凝器，需要在每個(gè)分路的進(jìn)出口進(jìn)行測溫點(diǎn)的布置，然后對其U形管或分液毛細(xì)管的長度進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保不同分路進(jìn)出口溫度的基本相等。此外還要做好鋁片表面的水膜處理工作，通過對蒸發(fā)器或冷凝器迎面風(fēng)速的增加來實(shí)現(xiàn)空氣側(cè)換熱系數(shù)的提高。

3家用空調(diào)器制冷系統(tǒng)節(jié)流部分能效比分析及提高方法

在空調(diào)系統(tǒng)中最為理想的循環(huán)方式中，需要通過在系統(tǒng)回路的高低壓側(cè)之間進(jìn)行節(jié)流裝置的安裝，實(shí)現(xiàn)在膨脹過程中制冷劑壓力能下降對應(yīng)的功進(jìn)行回收來對壓縮機(jī)或者風(fēng)扇風(fēng)機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。而針對家用空調(diào)器來說，通常使用毛細(xì)管或者電子膨脹閥來實(shí)現(xiàn)上述回收目的，但是同時(shí)會導(dǎo)致能效比的降低。而且針對所用的毛細(xì)管的長度較短以及較細(xì)的特點(diǎn)，可以通過對U形管進(jìn)行適當(dāng)增加來讓液體制冷劑直接由空氣進(jìn)行過冷，或者是通過單獨(dú)的換熱器來進(jìn)行過冷，且通過蒸發(fā)器的回汽來進(jìn)行冷源的提供。另外，可以適當(dāng)增加毛細(xì)管的長度，毛細(xì)管長度增加，系統(tǒng)內(nèi)質(zhì)量流量減小，蒸發(fā)壓力、溫度降低，冷凝壓力、溫度升高；傳熱溫差增大并起著主導(dǎo)作用時(shí)，制冷量增加。如圖2所示。當(dāng)毛細(xì)管長度一定時(shí)，隨著充灌量的增加，制冷量會逐漸的增大，當(dāng)制冷量到達(dá)一定的峰值后，然后又隨著充灌量的增加而逐漸的減少，如圖3所示。因此，在毛細(xì)管長度一定情況下，還需對充灌量進(jìn)行科學(xué)分析。上述方法可以在系統(tǒng)功耗不變的情況下來實(shí)現(xiàn)能效比的提高。

此外，為了在提高流量調(diào)節(jié)反應(yīng)速度來確保制冷系統(tǒng)的穩(wěn)定工作以及運(yùn)行能耗的降低，則需要在電子膨脹閥節(jié)流系統(tǒng)中通過熱敏電阻來對蒸發(fā)溫度和蒸發(fā)器的出口溫度進(jìn)行檢測，在通過對過熱度新單號進(jìn)行獲取的同時(shí)來對膨脹閥的開度進(jìn)行控制。而且在使用電子膨脹閥的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)在停機(jī)時(shí)關(guān)閉閥而對制冷劑從冷凝器向蒸發(fā)器的遷移進(jìn)行阻止，且在啟動(dòng)壓縮機(jī)的瞬間可以提前打開閥來確保吸氣和排氣壓力的平衡，實(shí)現(xiàn)上述過程中損失的降低。

4家用空調(diào)器制冷系統(tǒng)壓縮機(jī)能效比分析及提高方法

針對空調(diào)系統(tǒng)中影響能效比較為重要的壓縮機(jī)來說，其最理想的方式就是通過最小的能量來對蒸汽進(jìn)行壓縮并將其向冷凝器進(jìn)行排入，因此來實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)壓力的提高以及冷凝壓力的降低。其在運(yùn)行中的性能損失主要有等熵效率損失、容積效率損失、機(jī)械效率損失以及電機(jī)效率損失等類型。而且由于其中的電機(jī)應(yīng)用中，異步電機(jī)的效率相對較高，也就使得變頻壓縮機(jī)的電機(jī)效率較高，以及高背壓的壓縮機(jī)也具有較高的效率。而這些經(jīng)驗(yàn)通常無法在常見的產(chǎn)品樣本中查到，只能通過經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行壓縮機(jī)類型的選擇。

5結(jié)語

根據(jù)影響家用空調(diào)器制冷系統(tǒng)能效比的因素，為了在降低不可逆損失以及功耗的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)制冷量的提高，就需要針對其制冷系統(tǒng)的換熱部分來進(jìn)行瞬變損失的減少以及換熱表面積的增加。而且針對其中的節(jié)流部分來說，則可以通過電子膨脹閥節(jié)流系統(tǒng)的應(yīng)用以及改進(jìn)來實(shí)現(xiàn)。對于壓縮機(jī)來說需要根據(jù)不同的類型以及應(yīng)用場合來對壓縮機(jī)的類型進(jìn)行合理選取，通過本文中的提高能效比的思路的基礎(chǔ)上，還需要在后期進(jìn)行不斷地實(shí)踐研究來確保提高能效比的方法更加具有針對性和具有更顯著的效果。

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（作者單位：廣東美芝制冷設(shè)備有限公司）