制冷空调节能设计技术的发展探究

【摘 要】 随着经济的发展及人民生活水平的提高，空调已日渐成为人民生活中不可或缺的一个制冷设备，目前中国已成为全球第二大制冷空调设备消费市场，而空调作为能源消耗的主要设备，与当前能源危机的局势尤其是低碳节能的环保局势有着很大的关系，因此节能环保势必成为制冷空调的一个重要的研究课题。据统计，中央空调的能耗约占建筑能耗的66%，而制冷空调系统中水系统的能源消耗最大，占整个能耗系统的58%左右，如何对制冷空调水系统进行节能环保控制和调节是一个机会同样也是一个挑战。

【关键词】 制冷空调；节能设计技术；发展

前言：

空调作为全球能源消耗的主要设备，加强对制冷空调水系统结构的改善，降低空调系统的运行成本及能源消耗已成为必然的发展趋势。文中所分析到的变频技术、大温差技术、冷凝器的选择等方法均可以在一定程度上实现制冷空调水系统的节能环保，可为制冷空调的节能提供参考依据。

一、制冷空调的能耗分析

在制冷空调的应用环境中存在如下几个特点。首先是现在建筑中大量采用玻璃结构，这种结构导致窗墙面积比相对偏大，这就增大玻璃两侧的传热损失，减少了冷气利用率，增大了空调制冷负荷。其次在制冷空调的商用过程中，技术人员为保证制冷效果，通常会将冷负荷取值设置的较大，导致空调制冷量大大超出当前环境需求量，这就容易造成能源的浪费。再次，在用户使用空调进行制冷时，通常希望在最短时间内达到预设值，减少等待时间，这就不可避免地会提高空调能耗。其他方面还有空调的管理不科学，运行中没有根据实际环境进行能耗调节等，都会造成能耗的浪费。

二、几种新兴的制冷空调节能技术

数据显示暖通空调的能耗占建筑总能耗的比例超过80%。因此，提高能源的利用率，减少空调的能耗，相同的能源消耗条件下提供更多的制冷量成为当前制冷空调中应用节能技术的主要目的。此外，新能源的使用对空调节能也起到了非常重要的作用。

1.变频技术。当前的节能技术应用中，最广泛和最成熟的技术是变频技术。该技术是在空调电动机中应用变频器技术，提高电动力的应用效率。电动机是空调的核心部分之一。其是冷水机组、风柜、风机、冷冻和冷却水泵、冷却塔风机等的供能部件。变频器可以通过传感器等根据实际环境对电动机的转速等参数进行调节，在满足系统需求的基础上节约电能。应用变频器将电动机启动模式变为软启动，还可以减少电机启动时对电网的冲击，提高温度控制能力。制冷空调系统的负荷需求是不断发生变化的，其影响因素很多，如受环境温度的影响等，因此结合制冷空调水系统的结构来使用变频技术才能更好地实现空调的节能环保。比较先进的空调系统一般都采用泵变流量水系统，目前常用的变流量水系统有一次泵变流量和二次泵变流量水系统，为了实现变流量的调节，需要借助变频器的使用。

2.热回收技术。热回收技术根据应用场景进行分类可以分为冷凝热回收和排风冷、热回收两类。前者主要是将空调使用中产生的热能回收再利用，减少直接排放带来的能源浪费；后者主要用于减少制冷机组的负荷，以实现节能。热回收技术的本质是对空调运行中的余热进行再利用。

3.热电冷联产技术。该技术是一种能源的综合利用技术。将天然气或者其他能源作为动力源为燃气轮机提供能量。冷热水机组机吸收燃气轮机产生的热能，生产冷冻水并用于制冷，冷热水机组排出的热量可以用于除湿型空调，该空调的除湿处理机为液体式吸收型，这样机组的排热可以用于溶液再生。这种技术不仅提高了低品位热能的利用率，还能增大汽轮机组的负荷率，综合提高机组的整体效率。

4.蓄冷技术。蓄冷技术是在用电低谷时间用电蓄冷，进行能量储存，在用电高峰期间将蓄冷释放，并与冷冻机共同供冷的技术。该技术可以提高电源、发电设备、输电设备的利用率，在国际上已经得到了广泛的应用。但是目前国内的制冷空调制造中，较少将该技术进行融合，这是由于我国的空调使用者和部分技术专家认为，该技术的应用需要较大的投资，能耗和损失也不容忽视，综合性价比不明显。

5.基于太阳能的制冷技术。由于太阳能具有绿色无污染和取之不尽用之不竭的特点，故应用太阳能进行制冷是当前和今后制冷空调应用的一个重要研究方向。该技术主要分为两类，一类是结合太阳能的吸收式制冷技术，另一类是太阳能与半导体的制冷技术。第一类技术是利用太阳能集热器进行热量收集，然后将吸收的热量用于空调制冷。第二类技术是利用太阳能电池进行能量转换，将光能转换成电能，进而利用电能驱动半导体制冷装置，实现制冷。这两种制冷技术在面对能源紧缺和环境恶化方面具有很大的应用优势，但是目前的应用性能和效果还不是很好。原因主要是受当前技术限制，基于太阳能的能量转化技术的能源利用率相对较低，且投入成本相对较高。

6.热声制冷技术。热声制冷技术是一种新的制冷技术，其基本工作原理为，当声波稠密时加入热量，声波稀疏时排出热量，同时声波得到加强；反之，声波稠密时排出热量，声波稀疏时吸收热量，同时声波得到削弱。利用热和声音的转换实现空调制冷。该技术结构相对简单，不需要使用贵重金属作为制造材料，因此在成本控制上具有非常大的优势。此外，该技术使用惰性气体或者其他混合物替代氟等制冷剂，因此更加环保，还能减少温室效应。

三、冷凝器在节能环保中的应用

冷凝器是制冷空调水系统中的一个重要组成部分，对它的选择会直接影响到制冷水系统的节能环保。据统计，在整个制冷空调设备能耗损失中冷凝器的能耗损失就占36%左右，因此，要提高制冷空调系统的能效比，达到节能环保的目的，就需要改善冷凝器的结构来降低冷凝器的能耗损失。现在常使用的冷凝器主要有以下三种形式：蒸发式冷凝器、水冷式冷凝器和空冷式冷凝器。每种冷凝器均有其独特的优点和应用场合，空冷式冷凝器相对于其他两种冷凝器来说它的传热系数比较小，但可以同时用于冷和热两方面，而且设备的维护和管理也比较方便简单；水冷式冷凝器相对于其他两种来说它的结构比较紧凑，体积相对较小，传热系数也比较大，但缺点是要配有相应的冷却塔；而蒸发式冷凝器是一种结构更为紧凑的热交换器，它不仅结合了空冷式、水冷式冷凝器的结构，还配有冷却塔，它是依靠水分的蒸发来进行散热，相比水冷式冷凝器来说它的循环水量只占45%左右，因此更具有节能环保的特点。本文只着重分析蒸发式冷凝器在制冷空调水系统中节能环保的应用。

四、结论

随着科学技术的进步和传统能源向新能源的过渡，在空调中应用新的节能技术是必然的发展趋势。对于制冷空调的节能，应该在整个空调系统和空调中某个具体部件两个方面同时考虑。在节能技术的应用中，不仅需要考虑某一技术在节能中的应用，还应该分析不同技术的技术特征，综合多种节能技术进行联合应用。在节能能源的选择上，除了传统能源，还应该考虑新能源、替代能源、再生能源的使用，在节能的前提下尽可能减少对环境的污染。此外，未来的空调行业还应该从源头上提高空调的性能系数和制冷效果，以真正实现节能。

参考文献：

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