空調制冷循環中的節能措施分析

洪文彬 韋華明

珠海格力電器股份有限公司 廣東 珠海 519070

引言

在市場經濟飛速發展的情況下，人們生活水平不斷提高，對于節能環保方面的關注度也隨之提高，對于空調等設備有了更高的要求，應當前社會需求以及國家可持續發展戰略的指導，空調技術的節能環保水平也在不斷提升。制冷循環系統作為空調運行過程中的重要部分，在節能方面有著較大的發揮空間。

1 空調制冷系統

常見的空調制冷循環主要包括蒸發器、壓縮機、冷凝器以及節流機構等，在制冷系統運行的過程中，飽和制冷劑以低壓蒸汽的形式被吸入到壓縮機當中，在壓縮機的作用之下，低壓蒸汽轉變為高壓蒸汽，之后再被排入到冷凝器當中，在空調的作用下，使得室內空氣不斷循環，從而實現降溫。在此過程中，外部空氣在經過冷凝器的過程中，會帶走制冷劑散發出來的熱量，高壓制冷劑蒸汽會凝結成為高壓液體，然后高壓液體經過過濾器以及節流機構之后，進入蒸發器，并且在低壓狀態下蒸發的同時，吸收周圍熱量。與此同時，在貫流風扇的作用下，外界空氣會不斷進入蒸發器實現熱交換，在空氣放熱變冷之后，會被送回到室內當中，實現制冷功能[1]。

2 空調制冷系統節能措施

（1）控制蒸發和冷凝溫度。針對空調制冷系統的運行原理進行分析，可以發現在空調制冷系統當中蒸發器功能的發揮過程是先通過沸騰蒸發，然后再從需要冷卻的空氣中吸收熱量，進而實現對于空氣的降溫和制冷的。對于所有制冷功能而言，無論采用的是何種制冷方式，其制冷能力都是通過單位質量下制冷量的多少來決定的，而這與蒸發器進出口的焓差之間有著密切的聯系，因此，對于空調制冷循環而言，蒸發器有著重要的地位和作用。除此之外，壓縮機也是制冷循環過程中的重要組成部分，甚至在整個制冷過程中都占據著核心位置，而COP是制冷循環系統當中的重要參數，該參數代表著空調的制冷制熱系數，空調制冷制熱系數就是空調制冷或者制熱量和壓縮機輸入功率之間的比值。通過對COP公式進行分析，可以發現空調制冷或者制熱量不僅與蒸發器有著密切的關系，還與冷凝器有關，而COP的分母則與壓縮機進出口的焓差之間有一定關系。

通過控制變量法對蒸發溫度和冷凝溫度對制冷量、壓縮功以及吸氣比容進行分析和討論，可以發現，當蒸發溫度不變的情況下，冷凝溫度與單位質量制冷量之間成反比，與質量壓縮功之間成正比，而由于蒸發溫度不變，所以吸氣比容未發生變化，因此制冷劑流量不變，在此情況下，制冷量降低而耗功增加，由于制冷系數為制冷量與壓縮機輸入功率的比，因此制冷系數COP減小。當控制冷凝溫度保持不變時，蒸發溫度與制冷量之間成正比，與壓縮功之間成反比，此時，壓縮機吸入狀態會發生一定程度的改變，吸氣比容隨著蒸發溫度的降低而增加，此時，制冷劑流量下降，對空調制冷制熱系數COP產生一定影響。經上述分析可以發現，空調制冷系統的節能降耗可以通過調節蒸發溫度和冷凝溫度得以實現，即低功耗高制冷，因此在符合一定運行要求的情況下，可以盡可能地提高蒸發溫度，降低冷凝溫度。

（2）減少管道結垢。在空調制冷循環系統運行的過程中，冷凝器與蒸發器發揮作用時，需要經歷導熱環節，在此過程中，管壁和垢層對其傳熱效果會產生一定影響。若管壁具有較好的導熱性能，那么冷凝器與蒸發器的換熱效率就會更高，也就相對的更加節能。在實際進行制冷系統設計的過程中，通常需要結合制冷劑，選擇性價比更好的換熱面材料，以此提高換熱效率。除此之外，由于在冷凝器與蒸發器運行的過程中，隨著時間的推移，在換熱管上會逐漸形成水垢、油垢等，這些污垢的形成會影響換熱管的換熱系數，造成熱阻，隨著污垢的長時間累積，換熱管的導熱能力會逐漸下降，影響整體換熱效率，或者堵塞管道，在此情況之下，蒸發和冷凝的溫度也會受到一定程度的影響，導致整個空調系統的制冷系數下降，使得空調運行能耗增加。因此，想要進一步提高空調制冷循環的效率，降低能源消耗，還需要加強對于管道污垢的清理，解決污垢堵塞和熱阻等問題造成的能源浪費。

（3）確保系統氣密性。壓縮機對于整個制冷系統而言，有著重要的作用，在空調運行的過程中，外界需要通過壓縮機向制冷循環系統輸送能量，但在此過程中，若循環系統的氣密性較差，就會導致一些不凝性氣體進入到壓縮機當中。尤其是當空調處于低溫環境或低壓環境下時，若采用了開啟式制冷壓縮機，那么就會有不凝性氣體進入到壓縮機中，而由于此類氣體的特點，就會使得壓縮機的內存容量下降，在同樣制冷需求的情況下，壓縮機容量下降就會降低整體制冷效率，COP降低，使得耗能增加。因此，需要確保空調系統的氣密性，杜絕雜物進入。

（4）應用變頻技術。隨著空調技術的不斷更新發展，為進一步提高其環保節能性能，變頻空調應運而生。隨著四季的交替，外界環境溫度也是不斷變化的，而且，不同的用戶對于溫度有著不同的需求，所以房間的負荷存在一定差異，因此在空調運作的過程中，并不是始終滿負荷的，若空調制冷循環系統為定頻，那么就會造成不必要的能耗浪費。而變頻空調通過變頻器，將固定電壓、頻率的電流轉化為頻率可變的交流電，使得空調制冷循環系統可以根據負荷情況的不同，改變制冷機等設備的轉速，進而實現節能降耗的目的，有效減少了不必要能量的損耗[2]。

3 結束語

綜上所述，空調作為建筑物耗能的主要來源之一，其節能水平也成為綠色建筑評價標準之一，對于空調制冷系統的節能處理，可以通過提高蒸發溫度降低冷凝溫度來實現，此外還需要減少管道結垢、確保系統氣密性以及合理采用變頻技術，從多個角度共同進行節能設計，以此更好地落實可持續發展戰略。