簡析空調制冷循環中的節能措施

王譽茹，辛 越

（西華大學土木建筑與環境學院，四川 成都 610039）

1 空調制冷系統概引

通常空調制冷系統主要是由蒸發器、壓縮機、冷凝器和節流機構基礎四大件組成。理論制冷循環的工作過程為飽和制冷劑蒸氣進入壓縮機，在壓縮機中被壓縮成過熱蒸氣，壓力由蒸發壓力升高到冷凝壓力，同時外界的能量對制冷劑做功，使制冷劑蒸氣的溫度再一步升高為過熱蒸氣，且壓縮機排出的蒸氣溫度高于冷凝溫度。過熱蒸氣進入冷凝器后，在壓力不變的條件下，先散發一部分熱量，使制冷劑過熱蒸氣冷卻成飽和蒸氣，飽和制冷劑蒸氣再在冷凝溫度下繼續放出熱量，冷卻冷凝成液體。液體制冷劑經過節流元件，使得制冷劑由高溫高壓液體變為低溫低壓液體，并夾雜著些許制冷劑蒸氣。最后以液體為主的制冷劑流入蒸發器不斷汽化，制冷劑全部汽化，變為低溫低壓蒸氣，流入壓縮機的吸入口，完成制冷循環，進入下一次循環。實際制冷循環時，在管道、壓縮機和各個換熱設備間存在不可逆的熱損失，致使制冷能力下降。

2 系統的節能措施

2.1 提高蒸發溫度降低冷凝溫度

蒸發器是通過其沸騰換熱，吸收被冷卻物的熱量，從而達到制冷的目的。無論何種制冷系統，其制冷能力的高低體現在單位質量制冷量的大小，其值為蒸發器進出口焓差。制冷系統中，壓縮機占有一個核心地位，COP 是一個重要參數。制冷制熱系數COP 的值是制冷量或制熱量與壓縮機輸入功率的比值，其中制冷量與制熱量的大小與蒸發器和冷凝器有關，而壓縮機的輸入功率值與進出壓縮機口焓差的單位質量壓縮功有關。

如圖1(a)所示為蒸發溫度不變，冷凝溫度變化時對單位制冷量q0、單位質量壓縮功wc、吸氣比容v1 的影響。隨著冷凝溫度的升高，單位質量制冷量減小，單位質量壓縮功增大，吸氣比容不變，所以制冷劑質量流量不變，壓縮機制冷量減小，耗功率增大，制冷系數降低。而從圖1(b)可以看出，當冷凝溫度不變時，隨著蒸發溫度的降低，單位質量制冷量減小，單位質量壓縮功增大，壓縮機吸入口的狀態點發生變化，吸氣比容增加，所以制冷劑質量流量減小，最終影響COP。所以，在滿足要求范圍內，盡量地提高蒸發溫度、降低冷凝溫度可實現制冷系統的節能。

圖1 冷凝溫度、蒸發溫度對能耗的影響分析圖

2.2 防止和減少管道結垢

冷凝器和蒸發器的傳熱過程都包含管壁和垢層的導熱過程。管壁的導熱性能越好，傳熱系數越大，換熱效率越高。通常根據制冷劑性質，選擇采用經濟、導熱性能好的材料制成制冷劑和其他環境介質的換熱面。系統經過長時間的運行，在換熱管上會形成水垢、油垢等污垢熱阻，隨著污垢熱阻的增大，管道傳熱系數減小，換熱效率降低，從而影響冷凝溫度、蒸發溫度和壓縮機耗功率等性能參數的大小，同時會造成設備運行費用的增加。除此之外，管道中污垢過多會堵塞管道，損害管道系統的效率。所以，應當采取措施盡量防止和減少管道結垢的情況發生，定期除垢。

2.3 保證系統氣密性

在空調制冷系統中，壓縮機是外界向制冷系統輸送能量的重要部件，同時也可能會伴有其他物質進入制冷系統，例如不凝性氣體。特別是對于經常處于低溫和低于大氣壓力運行并使用開啟式制冷壓縮機的制冷系統，如果有不凝性氣體的進入，會造成壓縮機的容積效率下降，耗功率增加，制冷量和制熱量減少，制冷系統的COP 降低。

2.4 采用變頻技術

四季更替，外界環境的溫度并非是個恒定值，而是時常在變化的，并且對于大型空調系統各個用戶的需求不同，房間負荷不同，所以在實際應用中，空調系統也并非一直處于滿負荷狀態。如果系統為定頻，則制冷壓縮機轉速一定，會造成資源浪費。變頻器是將電壓和頻率固定不變的交流電變換為電壓和頻率可變的交流電的裝置。在空調制冷系統中引入變頻器，可以依據負荷的變化，自動調節壓縮機轉速，使輸入端電壓發生改變，從而達到節能的目的。

3 總 結

建筑物總能耗的大部分來自空調能耗，空調節能降耗是評價綠色建筑重要指標。在設計應用中，應盡量提高蒸發溫度降低冷凝溫度，對換熱管道做好除垢氣密工作，引進變頻技術等節能技術，才能不斷接近理想制冷效率，設計出最優的制冷循環系統，助力我國空調行業更好地發展。