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空调制冷系统优化的节能设计新方法

2019-06-10 13:49:27 职称论文网

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文超

摘 要:随着人们生活水平的不断提高,空调已经成为非常普遍的室内温度调节器了。但在满足高质量的生活品质的同时,人们对空调制冷系统的需求量也日益加大,这与现代社会的能源紧张问题形成矛盾。因此各国空调设计者采取必要的节能措施降低能耗,对空调制冷系统进行节能设计的研究刻不容缓。

关键词:空调;制冷系统;节能优化

近几年由于全世界都在面临资源和能源短缺的问题,各个行业都出现了发展节能减排、优化设计的理念,实现资源和环境的可持续发展。在空调制造行业,空调的制冷系统是整个空调的关键,也是节能优化设计中的关键。因此各国的空调制冷研究者都在研究,希望以通过技术改革的方式解决空调制冷系统在消耗能源最少的情况下依然能够取得最大的制冷量的问题。

1 制冷空调的节能优化的背景及意义

1.1 空调制冷系统的现状。与国外相比,我国制冷空调技术起步较晚,虽然经过了几十年的发展,现代的制冷技术也并不是很完善。但伴随着我国的空调每年逐渐扩大销售量,制冷空调的综合能力在世界上也已属于较高位置。目前已经有许多国内的空调制冷企业从之前的引用国外先进技术开始向自主创新方面发展,使我国制冷行业的发展和技术在不断提升。然而对现阶段而言,空调的制冷系统现状并不容乐观,效果并不明显。这主要原因就是在相当长的一段时间里,空调的制冷系统都是非常基础的,缺少一定的创新设计。这对于已经进入节能设计中的现阶段而言,造成科学技术底子薄,创新难的问题。但空调制冷系统节能优化的优势非常大,只要相关设计者尽可能的对空调制冷系统节能优化的优势进行整合,对空调制冷系统的现状进行结合,就会发现,空调的制冷系统节能优化的趋势还是比较明显的。其中,对于制冷空调的节能技术的研究和发展是创新的中心问题。解决空调在满足制冷降温的过程中消耗大量能源的问题,增强现阶段空调制冷系统的节能性,是进入21世纪以来空调制冷产业最应关注的问题。

1.2 节能优化在现阶段的现实意义。我国是一个发展中国家,由于工业化和城镇化加速发展,早已带来了巨大的资源和能源环境的问题。同时,能源问题也被称为是21世纪人类面临的最大难题之一。因此,节能减排这个理念早已成为各个行业以至全世界都着重发展和研究的方面。在当今的室内建筑中,空调已经成为最主要的冬日取暖和夏日制冷的温度调节器。但是人们在享受方便快捷的同时,也消耗着大量的能源。因此,在空调制冷过程中进行能源的优化,将对能源大量消耗这个问题做出巨大的贡献。

2 影响空调制冷系统节能优化的因素

2.1 温差对空调制冷节能优化的影响。在空调制冷系统中影响其高能效率的因素有很多,而温度参数对其能效的影响最大。温差具体指蒸发温度与冷凝温度及过冷度和换热器的传热温差。在比较蒸发温度和冷凝温度对制冷效率影响时,基本的公式是逆卡诺循环效率公式,以定性地研究提高制冷效率的方向。依据公式可以得出,在制冷循环过程中,蒸发温度对制冷系数的影响力大于冷凝温度对制冷系数的影响力。过去人们往往把注意力集中在降低冷凝温度来提高制冷效率上,但对于如何提高蒸发温度来提高制冷效率往往办法不多,这不利于空调制冷的节能优化。过冷度,通常是针对冷凝器来说的,指的是冷凝器出口某一点的冷媒压力对应的饱和温度与冷媒实际温度之间的差值,通常过冷度越大说明冷凝效果越好。但是在实践中是无法实现换热器的换热面积无限大的想法,因此在空调器制冷系统必定存在传热温差,而由于传热温差的存在,制冷系数必然会降低,温差越大,制冷系数降低越大,空调的能效比也会相对趋低。

2.2 膨胀阀开启度对空调制冷的节能优化的影响。膨胀阀是空调制冷系统中的一个重要部件,是影响空调节能优化的重要因素,一般安装于冷凝器和蒸发器之间。膨胀阀安装在蒸发器入口,也是起到节流作用和控制制冷剂的流量的作用。一般情况下,空调的膨胀阀开启度越大,会耗费更多的能量,造成能源的损失。而若膨胀阀的开启度过小,则会造成制冷不足的问题。因此,合理适度地调节膨胀阀的开启度对于空调制冷节能优化有很大的意义。

3 空调制冷系统的节能优化设计要点

3.1 制冷空调中对于温差调节的应用。空调制冷系统是根据蒸气压缩式制式制冷原理来进行设计的,但在实践中总存在差异。表现在,冷凝温度与蒸发温度的差值大,而换热器的两个传热过程均为等压过程,必须存在传热温差。而冷凝温度与蒸发温度的差值越大,节流损失就越大,空调制冷系统的性能系数就会相对降低。因此为降低传热温差,提高空调制冷性能系数,在实际工作中要注意选用空调压缩机的负荷特征曲线与能效最佳温度点,同时避免湿压缩。

3.2 制冷空调中对于膨胀阀开启度调节的应用。为了确保空调膨胀阀控制制冷剂流量的作用,要对膨胀阀的过热度进行定期检测,可以参照相关说明书对其开启度进行调整,既要保证蒸发器的出口完全为气态制冷剂,也要达到一定的制冷效果,使其过热度保持在5℃~8℃的范围内。

4 制冷空调系统中新型节能技术的应用

4.1 采用热生制冷新技术。热声制冷节能技术是近年来最新研制的一种空调节能制冷技术。该技术采用的是惰性气体或相关混合物作为工质。在生态方面,该技术无需使用制冷剂,避免制冷剂对臭氧层的破坏,加重温室效应;制作成本方面,热声制冷技术结构简单、可靠性强,无需使用贵重材料,在成本上与传统的制冷空调相比大大的降低;在使用寿命方面,该技术结构中无振荡的活塞、油密封、润滑等运动部件,使此技术空调的寿命得到大幅的延长。因此,热生制冷技术在空调制冷节能应用中的优势明显,是现代空调节能制冷技术研究发展的方向之一。

4.2 采用人工智能技术。人工智能技术是当代科学技术高速发展后的产物。伴随着社会中各行各业中的人工智能技术的发展,空调制冷系统中也逐渐渗透入人工智能技术。然而目前人工智能的应用领域还局限于智能控制、故障检测及诊断、负荷预测等,短期内还不能实现仿真技术的效果。作为现代制冷节能技术发展的一个重要研究方向,制冷空调应用领域,还应结合人工智能系统与传统仿真技术互相应用,从而保证制冷器在最大程度上的冷量输出,结合两者系统中的优势,研究出相应的节能型空调。

人们为了适应环境友好和节能型社会,节能型与环保型制冷空调产品应该得到研发,为了使空调能够更加节能高效从而走进更多家庭,最后带动电器产业的发展,国内外许多学者对空调做了系统的分析,通过一种新的方法使得空调更加的节能高效,特别是从空调的节能与环保方面着手对空调进行了系统的优化。下面文章将从空调制冷概念和优化模拟新方法两方面进行介绍。

1 空调系统工作的基本概念

1.1 空调通过循环交换热量进行制冷

制冷系统中最重要的组成部分就是空调,空调对制冷系统也有着重要的作用。空调在执行系统命令时,压缩机会立即将制冷系统内的低温和低压制冷蒸汽吸入,通过一系列的作用会将它变成压力较大温度较高的气体,最后排放到一种特殊的容器中。这情况下,在空调的外面的空气通过空调风扇变成一种高压高温的液体,然后会通过一种被称为节流毛细管的管道而导致压力降低,之后会进入压力蒸发器里吸收热量进行蒸发,周围的空气通过空调外侧风扇不停进入到蒸发器的翅片间进行热量的交换,最后形成制冷。如此反复的循环就是空调制冷系统的原理,从而实现空气降温的目的。

1.2 空调的基本注意事项

那么空调的使用寿命就会变成一种比较重要的问题,空调的使用寿命到底与什么相关呢,通过一系列的比较,一般来说大厂家的质量节能效果要远远的高于小厂家,特别是在使用寿命上,更是小厂家不能相比的,因为第一小厂家的质量没有保证,其次小厂家没有足够的技术和资金支持,也就注定小厂家生产出的空调是无法与大厂家相比美的。其次,任何电器都应该有良好的运转,特别是在机器的衔接与运转状况上,所以应该时刻保证压缩机润滑油的使用畅通,否则空调制冷系统将无法正常运转,也就是说空调制冷将无法长时间的进行从而使得空调的寿命大大的降低。电器时刻保持清洁对任何电器来说都能延长寿命,在使用过程中,时刻清洁空调的各部分零件特别是过滤网等这样将会使空调的使用更加的顺畅。任何电器的使用都与使用方法有关,空调更是如此。如果空调在用过之后能够及时进行清理和保养,就会大大调高制冷系统的寿命。因此空调制冷系统的使用寿命与生产的厂家,质量的好坏以及使用的方法等均有十分密切的联系。

1.3 空调的使用与地理位置有关

在我国空调在制冷系统中占有重要的位置。由于空调的重要性导致空调部件的更新较快,然而这些都需要经济支持,因此空调的制冷系价格相比以前会明显的增长。在我国北方难以区分四季,特别是在东北地区,气候干燥难以通风,除此之外天气比较寒冷,一般空调的价格都是比较贵的。相比之下,从各方面的角度来考虑北方的普通居民并不会选择空调桌位家用电器,因此在普通的住户家中对空调的使用还是较少的,同时加上北方的气候对居民的影响不是很大,所以在北方空调的经济利用效率并不大。但是在南方地区就不同了,消费需求带动消费。在南方地区存在许多大型的公共设施,由于南方又是经济发展地区,一年四季人流量较大,在夏季南方的天气炎热时人无法忍受,说以一般来说在许多地方都会有空调的存在。对空调制冷经济性的评价要根据其他客观因素来进行综合性的考虑,我国正处在经济快速发展的时期,各方面的产业都在迅速发展,尤其是在空调的制冷系统上,空调的制冷的经济性处于制冷设备的龙头地位。虽然生产空调的经济成本比其他制冷设备要高出很多,但是空调的制冷系统技术在一步步的进步更新,其采用的技术为国内顶尖最新技术,这就使得空调的使用寿命大大的延长。许多产业也在快速的进行着,一些对低温温度要求较高的生产产业就要寻求最合适的制冷设备,空调毫无疑问是他们的最佳选择,这就会带动我国其他产业经济的快速发展。

2 通过模拟方法优化系统

2.1 挟点分析法对空调制冷系统进行优化设计

空调系统为了更好的工作通过一种新方法进行优化,挟点分析过程主要包括压缩,冷凝,节流及蒸发这四个部分。在一般情况下,对与制冷系统来说,空调存在一个点是空调中空气流与制冷剂间温度相差最小的地方,而这个点经过大量的研究与统计发现存在与蒸发器与冷凝器的空气流之中。这个点被称为挟点。通常情况下,只要改变该挟点就会直接影响制冷系统的制冷效果它体现了一台空调的制冷系统是否能够发挥重要的作用。这个挟点的主要功能就是能够改变冷空气与蒸汽之间正常的交换。因此,在空调的制冷系统中通常可以通过控制挟点处的温度的高低来调整空调制冷的相关运作方法,调解空调制冷的功率与能效比,从而实现空调更加节能高效的目的,使得空调系统更加的优越性能更加。大致的运行方式可以分成以下几步:首先通过改变蒸发器和冷凝器的相关运行数值,控制与外界空气交换的气流来控制制冷速度,接下来就是重要的一步,由于挟点是整个制冷系统的核心所在,因此必须对挟点处的温度进行分析,通过一步步的研究找到一个最利于空调工作的挟点数值之后会对冷量做出进一步的计算并且对给于挟点温度一个初值,这样才能给与计算的参考标准,接下来将要调整冷凝器压缩机等,在这种状态下,空调各部件将会拥有一个初始热量值,然后计算不同状态下的点热量值通过得到的热量值做出相应的函数图,将新挟点温度带入公式得到另一个挟点温度值,根据一系列的验证,判断最后的结果是否满足要求。若是满足要求就会输出相应的数值,否则就会舍去最后的结果重新开始直到满足条件为止。

2.2 优化其他算法

空调制冷系统不仅可以优化人工鱼群算法,还可以对遗传算法等其他算法进行性能提升。通过针对性的优化对其他算法的缺点进行改变。一般来说,有些算法要求精度较高,因此仅仅依靠人力是无法完成的,这就要求我们通过一系列的辅助工具例如计算机等来进行精密的计算。

2.3 能效比的提升方法

在空调系统中,能效比无疑是人们最关心的问题;怎样才能将空调能效比提升也就称为科学家们研究的重点。一般来说会通过在空调中加入变频电机从而加快压缩机的转速而导致空调制冷效率提高,再者对于大多数生产空调的厂家来说,提高空调的能效比,一般会采用变频的方式,通过改变压缩机的频率来寻找一个最适合空调工作的效率,但变频空调相对于其他空调来说生产成本较高这就导致市场价值较高。

3 结语

上述内容主要是讲述了空调制冷系统基本工作原理和新的模拟方法,空调制冷技术是在不断的更新,因此有很大的进步空间。在我国的发展之中,电器的发展占了很大的位置,在此,空调制冷系统通过特别的方法进行优化提升已经变成一个热点研究,因此在以后的研究之中我们会更加努力的寻求新的发展,人们对制冷空调的应用,消耗了大量能源,导致了能源需求越来越大同日益严重的能源短缺之间的矛盾。这大大推动了各国政府和研究者对空调技术在空调制冷中的应用。而理论和实践都能证明温差和膨胀阀开启度对空调制冷系统中能耗消耗的影响,并通过降低传热温差和合理调度膨胀阀开启度的方式,合理降低制冷系统中的能源损耗。此外,制冷空调系统中新型节能技术的应用已经是大势所趋,并从实际运行数据来看,新型节能技术在空调制冷系统上的应用是成功的,具有广泛的先进性和实用性,节能效果更为显著。

参考文献

[1] 胡伟宏.关于空调制冷系统的节能优化[J].环保科技,2014(03).

[2] 黄锐斌.关于制冷空调节能技术的思考[J].科技前沿,2014(07).

[3] 王荣梅.浅谈制冷空调的节能技术[J].应用科技,2014(05).


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