空調制冷壓縮機技術發展研究及其展望

劉大永

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.30.087

摘 要：空調制冷壓縮機技術的發展對我國能源節約和環境保護有重要影響，空調在人們日常生活中應用數量的增多，使空調制冷壓縮機技術的研究變得非常必要。本文圍繞環保與節能兩個方面展開討論，從制冷壓縮機的部件及制冷技術等方面的發展進行分析，以便使空調制冷壓縮機技術滿足社會發展的需求，實現提高人們生活質量的目標。

關鍵詞：空調制冷壓縮機 換熱器 制冷劑

中圖分類號：TH45 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）10（c）-0087-02

我國空調制冷壓縮機的使用量不斷增多，而它所消耗的電能占我國總用電量很大比例。因此，為了實現能源的節約，我國加強了對空調制冷壓縮機技術的研究，以便在保證制冷壓縮機具有高效率、高壽命的前提下，實現電能的有效利用，另外，空調制冷壓縮機技術的發展，對我國的環境也起到一定的保護作用。

1 空調制冷壓縮機技術的發展

制冷壓縮機逐漸朝著環保、節能的方向發展并在企業之間的激烈競爭中實現技術的突破。本文將主要對幾種不同類型制冷壓縮機技術的發展狀況進行闡述，制冷壓縮機主要包括以下幾種類型：第一，往復式壓縮機。它是一種很傳統的制冷壓縮機，特點是制冷比和壓力比的設計不受限制。該制冷壓縮機的氣閥結構和摩擦副等設計都得到了優化，因而制冷系數得到了提高。制冷劑替代技術也得到了發展，通過采用碳氫化合物，進一步實現環境保護。往復式現階段的發展方向仍然是節能技術的發展、壓縮機運行效率的提高以及壓縮機系統的噪音和振動降低。第二，轉子式壓縮機。由于結構中包括滾動活塞式和滑片式等，使該類制冷壓縮機能夠進行轉動。目前滾動活塞式壓縮機在家用空調中得到了廣泛應用，這種壓塑機的特點在于適用于變速運行，從而可以通過調節頻率，實現壓縮機系統性能的控制。隨著壓縮機系統的發展，該類壓縮機通過采用雙轉子滾動活塞式結構，實現了系統功率提高的目標，現在市場中已經存在該類高雙轉子活塞式壓縮機。該活塞結構具有以下優點：可以有效減少滾動系統的受力大小，加長壓縮機的使用壽命；增加壓縮機的容積排量，從而提高運行效率。第三，螺桿式壓縮機。螺桿式壓縮機的體積較小，具有維護操作容易進行的優點，屬于發展速度較快的一類制冷壓縮機。螺桿式壓縮機的螺桿型線和結構設計都有了明顯的改進，而且由于磨床技術的發展，該類壓縮機的零件尺寸精準性得到了很大程度的提高，從而保證了螺桿式壓縮機的性能。目前，螺桿式壓縮機的運行原理是以壓縮空氣為主且在中型空調壓縮機中也有廣泛的應用。由于螺桿式壓縮機發展速度較快，系統運行可靠性在不斷提高，使它逐漸取代往復式壓縮機，占有較大的市場份額。第四，渦旋式壓縮機。渦旋式壓縮機從結構設計、樣機開發到占有較大的市場份額，成為了壓縮機行業發展的亮點。渦旋式壓縮機利用數控加工技術，使得壓縮機可以大規模生產，該類壓縮機具有良好的性能。隨著壓縮機技術的發展，它的制冷系數已經有明顯的提高，將持續朝著擴大制冷量、降低成本以及提高系統效率的方向發展。由于渦旋式壓縮機的吸排氣接近連續，因此可以并排使用，從而大大提高了制冷能力，充分發揮了單機高效率的優勢[1]。

2 空調制冷壓縮機技術發展的展望

2.1 環保與制冷劑替代

傳統的制冷系統采用氟利昂作為制冷劑，該物質對環境有很大程度的破壞，因此，隨著制冷壓縮機發展，該制冷劑逐漸被替換，從而實現對環境的保護。針對制冷劑替代問題已經經過了長時間的探討，目前主要采用HCFC混合制冷劑等。制冷劑的替代涉及多方面的內容，包括流動與傳熱特性、替代制冷劑的互溶性等。NH3屬于一種中溫制冷劑，具有良好的熱學性質，但是由于易燃的特點，使它在壓縮機的應用中受到限制，如果該制冷劑的安全問題得到保障，將在未來制冷劑的應用中占有較大優勢，取代現有的制冷劑，如HCFC混合制冷劑等。從制冷劑的替代發展來看，將逐漸采用天然制冷劑來加強對環境的保護，也就是說，制冷劑的發展就是基于環境保護上的發展[2]。

2.2 節能技術的發展

隨著空調和冰箱在日常生活中的普遍應用，制冷壓縮機所消耗的電量逐漸增多，已經占全國發電量的一大部分，且占比隨著社會的發展而有所增多。因此，壓縮機的發展方向將朝著節能和高效運行的制冷系統方向進行，包括對制冷循環、熱力過程等方面的研究，從而有效提高制冷系統的運行效率、保護生態環境。制冷循環是節能技術研究的重點。對制冷循環的研究包括以下方面：新的制冷方法、能源的高效轉換、制冷系統的完善，從而實現在任意環境下制冷系統都能高效運行。從市場各類壓縮機占有的市場份額可以觀察到，壓縮式制冷循環仍然是制冷裝置中主要的應用技術，因此生產節能的制冷壓縮機成為制冷系統的關鍵技術之一。

2.2.1 變頻壓縮機

除了技術的發展可以提高制冷系統運行效率外，變頻壓縮機的開發也能保證制冷系統高效運行，不僅可減少不連續運行時的系統能量損失，還能將溫度差的調節差額明顯減小，從而提高用戶體驗。變頻壓縮機具有溫度調節靈敏、運行頻率高的優點，成為制冷壓縮機技術發展的關鍵點。這種壓縮機的轉速可以與排氣量達成正比，而且將該技術與系統控制相結合，可以使制冷量符合用戶的需求，不僅起到節能作用，還加強了對系統的控制能力。變頻壓縮機的主要發展方向是解決制冷系統運行時的振動問題和潤滑油的使用問題。根據壓縮機技術發展的規律來看，變頻壓縮機具有較大的發展空間。

2.2.2 熱交換設備

熱交換設備是制冷壓縮機中的一個重要部件，通過提高換熱設備的效率，能有效實現制冷系統節能的目標，如在制冷系統中添加冷卻器等措施，能有效提高換熱器的效率。目前一些空調主要采用增加換熱器面積的措施來提高換熱器工作效率，該措施的原理是降低制冷循環過程中的溫度差異，從而減少壓縮過程消耗的能量。制冷壓縮機的智能控制的發展也能起到節能作用。目前，制冷裝置的自動化設施已經從單機轉換為多機組自動控制，從而實現系統的良好運行，降低能耗。智能控制的研究方向主要包括以下幾個方面：控制原理、目標和部件、制冷系統的自動化控制技術等。

2.2.3 太陽能制冷技術與地溫熱源

太陽能制冷技術對于節能技術的發展有重要影響。太陽能制冷的方法有兩種：第一，將太陽能轉換為電能，再利用產生的電能推動制冷壓縮機系統的運行。由于該技術需要利用太陽能電池實現光電的轉換，而太陽能電池在我國的發展還不成熟，因此該方法使用范圍并不廣泛。第二，進行光熱轉換。利用太陽能吸收式空調系統等設施使熱能起到制冷的作用[3]。由于太陽能技術利用的屬于可再生資源，因此太陽能制冷技術有廣泛的發展前景。地溫熱源的應用是實現制冷系統節能技術發展的另一個方面，地溫具有冬暖夏涼的作用，與制冷壓縮機的目標相同，因此可以利用地溫的特性，來實現制冷技術的發展。通過抽取地下水可以用來降低空氣溫度和預熱空氣，但是使用時應注意不要浪費資源。

3 結語

空調制冷壓縮機技術的發展主要體現在用環保型制冷劑替代傳統制冷劑，研發工作效率較高的換熱器等方面。隨著人們生活質量的提高，空調的使用將會越來越廣泛，因此研究節能環保型的空調制冷壓縮機技術是我國目前關注的重點。

參考文獻

[1] 韓賢貴.探討制冷空調節能技術的運用及其發展趨勢[J]. 山東工業技術，2015（12）：230-231.

[2] 張偉.空調制冷電子技術發展研究及展望[J].電子制作，2013（5）：215.

[3] 張賢明，牟瑛，王立存，等.空調制冷壓縮機技術發展研究及其展望[J].壓縮機技術，2009（6）：58-60，63.endprint