空調(diào)制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)化淺談

劉樹清

（廣東美的暖通設(shè)備有限公司，廣東佛山 528311）

0 引言

隨著改革開放的不斷深入，人們物質(zhì)生活水平提高的同時(shí)，對(duì)消費(fèi)理念也有了新的轉(zhuǎn)變。購(gòu)買空調(diào)時(shí)，人們不僅注重美觀，更加注重能耗、效率、壽命及發(fā)生故障時(shí)是否能及時(shí)維修。人們新的消費(fèi)理念也符合現(xiàn)階段國(guó)家提出的綠色發(fā)展這一倡導(dǎo)。為了滿足人們這一新的綠色消費(fèi)理念，空調(diào)必須從制冷系統(tǒng)著手，開始新的優(yōu)化設(shè)計(jì)。根據(jù)對(duì)新型空調(diào)制冷系統(tǒng)的研究，介紹空調(diào)制冷系統(tǒng)未來的優(yōu)化方向。

1 制冷系統(tǒng)概述

制冷系統(tǒng)是操縱外界能量使熱量從溫度較高的物資轉(zhuǎn)移到溫度較低的物資體系叫制冷系統(tǒng)。制冷系統(tǒng)可分為蒸汽制冷系統(tǒng)、空氣制冷系統(tǒng)和熱電制冷系統(tǒng)?？照{(diào)使用蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)。制冷原理是使用壓縮機(jī)把壓力較低的蒸汽壓縮成壓力較高的蒸汽，使蒸汽的體積減小，壓力升高。壓縮機(jī)吸入來自蒸發(fā)器蒸發(fā)出來的較低壓力的蒸汽，在壓縮機(jī)對(duì)蒸汽進(jìn)行壓縮后，形成壓力較高的蒸汽后送入冷凝器，在冷凝器中通過氣體液化原理將壓縮機(jī)送出的壓力較高的蒸汽冷凝成壓力較高的液體，壓力較高的液體經(jīng)過節(jié)流閥，在節(jié)流閥的工作下轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪旱囊后w后，重新送入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器高溫吸熱的作用下液體汽化成壓力較低的蒸汽，然后再將低壓蒸汽送入壓縮機(jī)，重復(fù)以上的工作順序完成制冷系統(tǒng)的循環(huán)。

2 制冷系統(tǒng)的構(gòu)成

空調(diào)由制冷系統(tǒng)、供電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。主要部件有壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、節(jié)流閥，次要部件有通氣閥門、壓力閥門、壓力傳感器、儲(chǔ)液罐、冷熱交換器、集熱器、過濾器、干燥器、自動(dòng)開閉器、截止閥門。供電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)主要部件是電機(jī)、繼電器、變溫器以及調(diào)濕器?？刂葡到y(tǒng)有溫控、冷控系統(tǒng)，還有制冷劑回路、制冷劑壓力、機(jī)電保護(hù)、溫度、除霜、冷卻水、室內(nèi)外風(fēng)速控制調(diào)節(jié)器。

3 采用新型制冷劑

空調(diào)中常用的制冷劑是R22（氟利昂-22），在保證制冷效果的情況下造價(jià)低，R22 在現(xiàn)階段空調(diào)的制造中被廣泛使用。但是R22 是破壞臭氧層，造成溫室效應(yīng)的罪魁禍?zhǔn)字?。新型制冷劑R-410A 不存在氯元素，故不會(huì)與臭氧層中的臭氧發(fā)生反應(yīng)，不會(huì)破壞臭氧層，制冷效率要高于R22。R-410A 已經(jīng)成為國(guó)際上公認(rèn)的用來替代R22 最合適的新型制冷劑。

4 空調(diào)制冷系統(tǒng)四大部件工作流程

利用沸點(diǎn)較低的制冷劑將吸入空氣溫度降低，然后送入壓縮機(jī)，低壓蒸汽被送入壓縮機(jī)后，被壓縮為高壓蒸汽，隨后高壓蒸汽進(jìn)入冷凝器。在軸流風(fēng)扇的作用下將高壓蒸汽釋放的熱量吸走，使高壓低溫蒸汽凝結(jié)為高壓低溫液體。高壓低溫液體經(jīng)過過濾器和節(jié)流裝置后被噴入蒸發(fā)器。在節(jié)流裝置的低壓下蒸發(fā)，通過蒸發(fā)吸熱的原理，吸取周圍的熱量。同時(shí)風(fēng)扇帶動(dòng)空氣循環(huán)，使蒸發(fā)器的扇片間冷熱交換，將變冷的蒸汽送入室內(nèi)，達(dá)到降低室內(nèi)溫度的目的，這便是整個(gè)空調(diào)制冷系統(tǒng)的大致流程（圖1）。

圖1 空調(diào)制冷系統(tǒng)工作示意

5 空調(diào)四大部件的優(yōu)化

組成空調(diào)四大部件有：吸入氣體后進(jìn)行壓縮的壓縮機(jī)、將高溫氣體冷凝的冷凝器、通過汽化冷凝液體給外界制冷的蒸發(fā)器以及保證整個(gè)制冷系統(tǒng)不斷循環(huán)的節(jié)流裝置。

5.1 壓縮機(jī)

壓縮機(jī)是空調(diào)制冷系統(tǒng)的心臟，空調(diào)功率大小主要看壓縮機(jī)能將多少低溫低壓的氣體壓縮成高溫高壓的蒸汽，并看循環(huán)效率如何。因此優(yōu)化方向是壓縮氣體及循環(huán)效率這兩方面，在壓縮氣體時(shí)為了提高壓縮率，可以少吸快壓，但為了保障氣體輸送，可以同時(shí)安裝多個(gè)吸入管，輸送到不同單元進(jìn)行快速壓縮，然后再將高溫高壓蒸汽集中到同一制冷劑中，采用清潔制冷劑進(jìn)行制冷，這么做不僅提高效率，使氣體被充分壓縮還延長(zhǎng)空調(diào)使用壽命。

5.2 冷凝器

冷凝器屬于換熱器的一種，能將高溫氣體或蒸汽轉(zhuǎn)變成液體，將高溫氣體快速傳到附近空氣中，不管是制冷空調(diào)還是制熱空調(diào)，冷凝器的工作過程都是一個(gè)放熱過程。所以，由于放熱變壞導(dǎo)致能量的損耗，可以采取垂直冷凝管由下至上注水保障冷凝質(zhì)量，減少冷凝中的氣體損耗。

5.3 蒸發(fā)器

低溫液體通過蒸發(fā)器，與外界高溫相互交換，汽化吸熱，從而達(dá)到制冷效果，蒸發(fā)器的好壞直接關(guān)系到空調(diào)制冷效果，由于前期壓縮機(jī)被變成多單元工作，因此輸送的氣體然變多，所以蒸發(fā)器的加熱室和蒸發(fā)室容積需要增大，才能滿足前期輸送的較多的氣體，達(dá)到氣液完全分離的狀態(tài)，不至于阻塞在冷凝器中。

5.4 節(jié)流裝置

節(jié)流裝置是安裝在管道上，對(duì)流體進(jìn)行節(jié)流的一種裝置，節(jié)流裝置對(duì)流體進(jìn)行局部收縮，從而使流速增加，靜壓力降低。為保證所有流體都被收縮，因此可以在整個(gè)管道內(nèi)增加節(jié)流裝置，使流體充分收縮。

6 空調(diào)制冷系統(tǒng)的優(yōu)化發(fā)展

6.1 太陽(yáng)能制冷技術(shù)

在利用空調(diào)制冷時(shí)，可以利用太陽(yáng)能供電方式，太陽(yáng)能作為新型能源在不斷地被廣泛使用于各個(gè)領(lǐng)域。太陽(yáng)能制冷技術(shù)可效仿太陽(yáng)能熱水器的技術(shù)。利用太陽(yáng)輻射發(fā)散熱能被集熱器吸收后產(chǎn)生壓力將蒸汽增壓最終噴散到空氣中，達(dá)到制冷效果。

6.2 冰蓄冷技術(shù)

冰蓄冷制冷技術(shù)與集中供熱方式相反，通過集中供冷的方式將冷氣輸送到各個(gè)空調(diào)內(nèi)。通過冷凍機(jī)將冷量?jī)?chǔ)存起來再用低溫配送方式輸入出去。冰蓄冷技術(shù)要解決的問題是在輸送過程中，怎樣減少冷氣損耗。

6.3 空調(diào)變頻制冷

變頻調(diào)節(jié)制冷技術(shù)是在空調(diào)制冷系統(tǒng)上安裝溫度傳感器，通過空調(diào)內(nèi)部熱壓力換算成室內(nèi)制冷溫度，然后利用人工智能設(shè)定室內(nèi)制冷溫度，當(dāng)室內(nèi)溫度達(dá)到一定低溫值時(shí)，調(diào)頻器自動(dòng)調(diào)節(jié)制冷量，從而使空調(diào)降低耗能量，而不是一直處于制冷狀態(tài)。當(dāng)室內(nèi)溫度又上升到一定高溫時(shí)，空調(diào)制冷系統(tǒng)在調(diào)頻器的作用下，再進(jìn)行快速制冷，從而保證室內(nèi)溫度一直維持在所設(shè)溫度區(qū)間內(nèi)。

7 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)改革開放以來，對(duì)一次能源的利用使我國(guó)成為能源緊缺大國(guó)，尋找再生能源和清潔能源是我們面對(duì)的嚴(yán)峻問題。隨著科技的進(jìn)步，人類在得到物質(zhì)享受的同時(shí)，也要考慮子孫后代，回饋?zhàn)匀?，科技不僅要越來越智能，還需要越來越低耗能、高環(huán)保。當(dāng)前溫室效應(yīng)加劇，空調(diào)制冷系統(tǒng)的問題是造成溫室效應(yīng)的罪魁禍?zhǔn)字?，人們有?zé)任不斷改進(jìn)、優(yōu)化空調(diào)制冷系統(tǒng)的技術(shù)，為人們帶來福利，造福子孫后代。