關于空調制冷系統的節能優化

陳超新

【摘 要】空調作為一種夏季消暑必備的家用電器，隨著我國經濟的飛速發展和人們生活水平的提高而走入了千家萬戶、各大商場以及娛樂場所。在人們的生活水平不斷提高的同時，人們的環境保護意識和節能意識也在逐漸地增強，不僅僅是追求空調的制冷效果，而且更加注重空調制冷系統的節能優化。本文在此將對空調制冷系統進行研究，分析空調制冷系統的運行情況，以及空調制冷系統在運行過程中耗能的所在部位，并且有針對性地提出一些優化節能方案，以供大家參考。

【關鍵詞】空調；制冷系統；節能優化

0 前言

21世紀的人們更加注重節能環保，無論是在建筑材料行業，還是餐飲行業，亦或是家電行業，沒有一家不將節能環保引入設計理念當中，各種比拼都圍繞著節能技術的更優、更強而展開。空調作為一種必備的家電，制冷系統的節能優化勢在必行。因為全球的空調使用量大得驚人，如果能減少一焦耳的能量消耗，那么節省下來的能量可以供一臺空調最大馬力全天開動一年。除此之外，空調制冷系統減少了能耗，還意味著減少了二氧化碳及其他廢氣的排放，減少一些有害氣體的排放量，進而可以保護環境安全及人身安全，可謂一舉多得。那么如何對空調的制冷系統進行節能優化。本文在此將會探究空調制冷系統的運行原理，指出空調耗能的部位，并且將會提出一些合理化措施，在某些方面促進空調節能優化，以達到人們滿意的節能效果。但本文所提的意見也僅供參考。

1 空調制冷系統的概述及耗能問題

1.1 空調制冷系統的概述

一般家用的空調制冷系統由制冷劑和四大部件組成，即壓縮機、冷凝器、膨脹閥（節流部件）、蒸發器。壓縮機是制冷循環的動力系統，它從吸氣管吸入低溫低壓的制冷劑氣體，通過電機運轉帶動活塞對其進行壓縮后，向排氣管排出高溫高壓的制冷劑氣體。冷凝器是一個熱交換設備，利用環境冷卻介質，將來自壓縮機的高溫高壓制冷蒸汽的熱量帶走，使制冷劑冷凝。膨脹閥（節流部件）是一個節流元件，高壓中溫的制冷劑液體通過其節流成為低溫低壓的濕蒸汽，根據飽和壓力與飽和溫度一一對應原理，降低制冷劑液體的壓力，從而降低制冷劑液體的溫度，將高壓中溫的制冷劑液體通過節流元件，得到低溫低壓制冷劑，再送入蒸發器內吸熱蒸發。蒸發器是一個熱交換設備，節流后的低溫低壓制冷劑在其內蒸發。

1.2 空調制冷系統的制冷原理

空調制冷系統的制冷原理大致分為四個步驟，分別是蒸發、壓縮、冷凝、節流，具體過程如下：液體的制冷劑在蒸發器中吸收了被冷卻的物體熱量之后，發生氣化，成為低溫低壓的蒸汽，進而被壓縮機吸入，經過壓縮而成為高壓高溫蒸汽，然后被排入到冷凝器，而在冷凝器中被冷卻，冷凝為高壓液體，經過節流元件而變為低壓低溫的制冷劑，再次進入蒸發器吸熱氣化，達到循環制冷的目的。由此可以看出，壓縮機是空調制冷系統的心臟，起著吸入、壓縮、輸送制冷氣體的作用，蒸發器是輸送冷氣的設備，冷凝器是放出熱量到外界的設備，節流元件對制冷劑起節流降壓的作用。這四個部分之間的管道相互連接，形成一個密閉的循環系統，制冷劑在這個系統中不斷地循環流動，將熱量帶到室外。

1.3 空調制冷系統的耗能所在

空調制冷系統主要部件上文已經提及，有壓縮機、冷凝器、蒸發器、節流元件等幾個最重要的部分，除此之外，還有其他一些元件，也同樣發揮著不可替代的作用，但這其中哪些元件是主要耗能的呢。我們也已經知道了，壓縮機是制冷系統的心臟，所以也自然能明白它是系統中最耗能的元件。一般空調的壓縮機若是壓縮效果差，能耗比較高時，空調自然會多消耗不少能量；冷凝器也是同樣的道理，冷凝效果如果太差，也會多耗能；還有熱交換器、集熱器、過濾器、干燥器、自動開閉器等等也是同樣需要提高效率能減少能耗。還有一個原因是不同的制冷劑的熔沸點不同，造成氣化與液化過程中消耗的能量不同。另外由于原理不同，水冷式換熱器和風冷式換熱器耗能的多少也有差別。而最大的能耗是在送入新風時產生的，這又是因為什么。因為室內的空氣會隨著不斷地呼吸和其他一些容易擴散的污染物的混入而變得越來越污濁，如果不及時的更新，會對人體產生危害。因此，必須送入一定量的新風。而據統計，處理新風時所消耗的能量占到總耗能量的25%-30%，而更大功率的送風量會造成更多的能耗，所以減少新風送入量所獲得的節能效果是十分顯著。

2 空調制冷的節能優化方案

2.1 取用最小必要新風量

空調系統攝入新風的目的自然不言而喻，一方面是為了調節室內空氣的質量，防止室內的空氣二氧化碳含量過高，另一方面是為了排除室內的污染物。因此，要根據室內空氣的污濁程度來決定新風吸入量的多少，在以人體為主要污染物發生源的空調環境，比如大型的百貨商場、辦公室、電影院、體育館等人員密集場所通常是以室內的二氧化碳濃度值作為設計每人最少新風量的依據的，目前的標準是每人新風量約12-18m3每小時；而在賓館、飯店等人員滯留時間較長的場所，所需要的新風量必須加大，大約為30m3每小時。

2.2 空調風力輸送系統的節能控制

在空調制冷系統中風力輸送是一個重要的環節，當送風機的送風量與其應有負荷相適應時，節能效果最佳。如果送風的流量過大使得內部壓力過大時，應該及時進行調節。調節的方法有兩種，其一是改變系統的特性，依靠調節管道中閥門的敞開程度對流量進行調節，依靠增減管道阻力的大小來改變管道系統的阻力特點，實現流量調節。另一種方法是采用改變送風機特性的方法，控制送風機入口導葉片的開度，改變送風機葉片節距，或改變送風機轉速等來改變送風機的特性。這兩種方法各有優點，前一種方法容易實現，但會造成節流損失，從而浪費電力。而后一種方法改變轉速調節效果最好，但卻稍微繁瑣一些。

2.3 能量回收利用

空調排出的風中仍有一部分冷量，因此，在空調系統的新風引入管道上安裝排風能量回收裝置，使排出的風通過該裝置，并且與新風進行熱交換，利用排風的能量預冷新風，從而減少了冷卻新風時的所需的能量。而能量回收裝置有兩種，一種是全熱交換型，另一種是顯熱交換型。這兩種裝置應該如何使用。在這里可以舉個例子，我國南方夏季天氣十分炎熱，空氣中的冷量較低，無法利用較多大自然中的冷量，那么居住在南方的人就應該選擇全熱交換型，從而更大程度上利用空氣中的冷量，節約能源。

3 結語

本文所提到的空調制冷系統的耗能也僅僅是一個方面，因此要想最大限度的降低空調制冷系統的能耗，必須在滿足使用要求的前提下設計最小的空調運轉負荷，降低制造成本，還要考慮空調的使用年限、材料儀器的耐久度等問題。還有就是要盡可能地回收利用系統舍棄的能量以及外界的能量。能耗的大小還與空調設備的規模有關，而空調設備的規模又與需要制冷的環境大小有關，因此，也就與環境的位置是否受光照及緯度因素相關。總的來說，空調制冷系統的節能可以從各個不同的方面切入，可以收到不同的效果。而我們要做的是努力研究更先進的制冷技術，除此之外，還要懂得節能的好處，在生活的一點一滴中，學會如何節能，將節能環保的理念恒久發揚下去。

【參考文獻】

[1]胡偉宏.關于空調制冷系統的節能優化[J].科技視界，2014.23：280+297.

[2]張杰琳.空調制冷系統的節能優化措施分析[J].科技展望，2015.18：173.

[3]朱福壽.空調制冷系統的節能設計[J].科技視界，2015.19：81+195.

[責任編輯：王偉平]