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摘要:空调作为一种夏季消暑必备的家用电器,随着我国经济的飞速发展和人们生活水平的提高而走入了千家万户、各大商场以及娱乐场所。在人们的生活水平不断提高的同时,人们的环境保护意识和节能意识也在逐渐地增强,不仅是追求空调的制冷效果,而且注重空调制冷系统的节能。本文主要概述了空调制冷系统制冷及功耗的影响因素,还探讨了制冷系统管理运行中的节能措施。
关键词:空调制冷;影响因素;节能措施
引言
当今,国家经济不断发展,空调给越来越多的家庭带来了舒适生活环境的同时,也越来越多地消耗了能源和资源。节能、安全、环保,是永恒的发展趋势。
1空调制冷系统概述
空调的制冷系统主要是四部分进行组成的,分别是:压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器这四部分组成。空调制冷系统工作原理是,制冷剂在压力温度下产生沸腾,并且温度要比冷却的温度还要低;然后压缩机进行抽取蒸发器中所产生的蒸汽,并且将蒸发器中的蒸汽压缩到冷凝状态中,在传输到冷凝器中,并且通过冷凝压力状态转换为液体;在整个空调制冷工作原理中,压缩机起到了对蒸发器中的蒸汽进行压力和传输的工作,压缩机是整个制冷系统中最重要的部分,冷凝器和蒸发器起到了对热量交换的作用,节流阀的作用就是降低节流。要想有效的对空调制冷系统进行节能,不仅要降低制冷功耗和使用高效率的压缩机,而且还要在日常生活中对空调进行一定的维护和保养,进而能够降低空调制冷系统不必要的功耗,能够使得空调制冷系统始终处在高效的工作状态中。
2空调制冷系统的耗能所在
空调制冷系统主要部件上文已经提及,有压缩机、冷凝器、蒸发器、节流元件等几个最重要的部分,除此之外,还有其他一些元件,也同样发挥着不可替代的作用,但这其中哪些元件是主要耗能的呢。我们也已经知道了,压缩机是制冷系统的心脏,所以也自然能明白它是系统中最耗能的元件。一般空调的压缩机若是压缩效果差,能耗比较高时,空调自然会多消耗不少能量;冷凝器也是同样的道理,冷凝效果如果太差,也会多耗能;还有热交换器、集热器、过滤器、干燥器、自动开闭器等等也是同样需要提高效率能减少能耗。还有一个原因是不同的制冷剂的熔沸点不同,造成气化与液化过程中消耗的能量不同。另外由于原理不同,水冷式换热器和风冷式换热器耗能的多少也有差别。而最大的能耗是在送入新风时产生的,这又是因为什么。因为室内的空气会随着不断地呼吸和其他一些容易扩散的污染物的混入而变得越来越污浊,如果不及时的更新,会对人体产生危害。因此,必须送入一定量的新风。而据统计,处理新风时所消耗的能量占到总耗能量的25%-30%,而更大功率的送风量会造成更多的能耗,所以减少新风送入量所获得的节能效果是十分显著。
因此空调制冷系统的节能措施,在设计上,需从两个方面入手,一是降低单位制冷量功耗,一是提高单位功耗制冷量;在使用中,减少新风送入量,加强日常维护保养和监控,降低不必要的能耗,使空调系统运行在经济、高效的工作状态。
3.空调制冷系统的节能措施
3.1空调制冷系统及参数对节能的影响
3.1.1冷凝压力
冷凝器内制冷剂蒸汽,在一定压力下会凝结成液体,这个压力就是冷凝压力,一般用该压力对应的冷凝温度来表示。
冷凝压力的高低,主要取决于冷却介质的温度及流量,冷凝面积及冷凝器的形式等。降低冷凝压力,可以减少压缩机的功率消耗,从而提高制冷系数,提高运行的经济性。
冷凝压力过高,不仅会使空调系统制冷量下降,功率消耗增加,而且会使压缩机的排气温度升高,造成润滑油温度升高,粘度降低,影响润滑效果,甚至结碳,导致气阀密封性能下降,减少到压缩机运行的使用寿命。
相关数据显示,其压力每升高1kg/cm2,就要多耗电6%到8%。
确定空调系统的冷凝压力时,应综合考虑到与冷却介质的传热温差、制冷剂冷凝压力、冷凝器工作压力、冬季采暖要求等,过低的冷凝压力将会影响到制冷剂的循环量,反而使制冷量下降。
3.1.2蒸发温度
蒸发温度是蒸发器内的制冷剂在一定压力下沸腾汽化时的温度。
蒸发温度的高低,主要取决于介质的温度及流量、蒸发器的迎风面积面积、蒸发器大小等条件。
理论和实践证明,在空调系统其他条件不变的情况下,蒸发温度提高后,冷凝和蒸发压力差减小,压缩机排气温度降低、耗功减少,可以提高制冷系数;而且提高蒸发温度后,还可以增加单位时间制冷剂循环量,从而增加制冷量。
3.1.3饱和制冷剂蒸汽过热度
饱和蒸汽过热度,是指制冷剂蒸气高于同一压力下的制冷剂饱和蒸气的温度的差值。
制冷剂在蒸发器吸热蒸发时,如果过热度的偏小,制冷剂蒸发不完全,夹杂的制冷剂液滴,会造成压缩机液击,从而影响压缩机使用寿命;过热度过大,由于压缩机排气量限制,会影响制冷剂的循环量,造成制冷量下降。
制冷剂过热度一般控制在5~8℃之间为宜,如果超出或者低于这个温度范围就需要进行调整。
3.1.4制冷剂过冷度
制冷剂液体温度低于同一压力下的饱和液体的温度叫做过冷,其差值叫做过冷度”。在蒸汽压缩制冷循环中,采用过冷度制冷循环,不仅可以改善膨胀阀的运行环境,而且还能增加单位制冷量和性能系数。
△q=(h1-h4’)-(h1-h4)=h4’-h4
△q:由于过冷引起的单位制冷剂制冷量的增加量
COP过冷=(h1-h4’)/(h1-h4)>COP常规=((h1-h4))/(h2-h1)
理论计算表明,过冷度每增加1℃,所引起的单位制冷量的平均增加率约1%(过冷度范围1℃~50℃),但随着过冷度加大,单位制冷量增加量稍有减少。
3.2空调系统日常使用、保养的节能方法
3.2.1取用最小必要新风量
空调系统摄入新风的目的自然不言而喻,一方面是为了调节室内空气的质量,防止室内的空气二氧化碳含量过高,另一方面是为了排除室内的污染物。因此,要根据室内空气的污浊程度来决定新风吸入量的多少,在以人体为主要污染物发生源的空调环境,比如大型的百货商场、办公室、电影院、体育馆等人员密集场所通常是以室内的二氧化碳浓度值作为设计每人最少新风量的依据的,目前的标准是每人新风量约12-18m3每小时;而在宾馆、饭店等人员滞留时间较长的场所,所需要的新风量必须加大,大约为30m3每小时。
3.2.2定期清理冷凝器
空调冷凝器多采用的是风冷式的冷凝器,采用翅片增加传热面积,强制空气加速流动,达到传热的效果。如果空调长期使用并且不定期清理,冷凝器翅片表面就会粘黏一些飞絮、尘土、小飞虫等,增大风阻和传热热阻,造成冷凝器的冷凝效果下降,冷凝压力升高。相关数据显示,其压力每升高1kg/cm2,就要多耗电6%到8%。
清理时机:夏季制冷开始及结束;冬季采暖开始及结束。
3.2.3监测空调系统的冷凝温度
一些厂家在生产空调时,为了节约成本,配置的冷凝器,仅仅可以满足标准实验室工况对制冷量、消耗功率的测试要求。当环境温度超过35℃或冷凝器散热不良时,空调系统的冷凝温度就会升高,造成制冷量减少,压缩机功耗增加,大大降低空调的制冷的效率。因此,要监控夏天空调系统的冷凝温度,如果发现在夏天制冷空调冷凝温度异常,总是频繁的报警且多次冲洗外机无果后,就需要更换冷凝器来解决。
3.2.4制冷剂充装
维修空调时,制冷剂充装不宜过多。过量的制冷剂会占用冷凝器内部空间,使冷凝的效果变差,导致冷凝器内的压力变大,空调冷凝温度升高,造成制冷量下降,压缩机功耗增加,所以不是制冷剂加的越多越好。
3.2.5系统真空度
空调制冷系统内部是需要真空的,如果在加入制冷剂时真空度不够,或者混入空气,空调系统启动后,会造成压缩机的排气压力升高,功耗增加,冷凝温度和压力也升高,制冷系统的制冷量减少。
维持良好的真空度,可以是空调系统经济高效的运行。
3.3日常空调环境温度设定
房间的舒适度与空气的温度、风速、湿度和洁净度有关。研究表明,房间环境温度多降低1度,在空调制冷量不变的条件情况下,耗电增加约4%。适当提高房间空调设定温度,节能效果显著。
4.结束语
随着我国经济的不断发展,空调已经广泛涉及我国各个行业领域,然而空调在提供人们舒适的生活环境,提高人们生活质量的同时,空调也是能源消耗的重要行业,在能源环境方面造成一系列的问题,破坏着人们的生存环境,影响我国经济可持续发展建设。经济高效运行的空调系统,不仅能够使空调性能系数提高10%到20%左右,而且还能降低故障率,延长空调系统使用寿命。总之只有改进制冷技术,按照低能耗、无污染、的要求,加快新型制冷技术的研究与开发,走一条可持续发展之路,才能适应当前及未来的发展需要。
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