论文部分内容阅读
摘要：在目前我国社会中的家用空调器应用数量在不断增加的形势下，其能耗问题也引起社会的关注。为了实现其制冷系统能效比的提高，本文从其制冷系统传热部分、节流部分以及压缩机等部分来对影响能效比的因素进行分析并提出了相应的提高能效比的方法，以供参考。
关键词：家用空调器；制冷系统；能效比
1引言
在目前我国经济快速发展以及人们生活水平在不断提高的同时，人们日常生活中的空调器应用数量在急剧增长，为改善人们的生活质量起到重要作用。但是空调器在制冷过程中具有较大的耗电量是比较突出的问题，虽然在目前变频空调逐渐普及的过程中起到了对开停机造成的制冷系统损失减少和控制的效果，但是节能效果也比较有限。在目前我国针对各个行业提出节能减排策略的形势下，针对家用空调器也需要重点对其制冷系统能效比进行研究。文章就针对家用空调器制冷系统中的各个部分来进行能效比提升方法的分析和研究。
由于热量会从温度高的位置向低的位置流动，因此在使用空调器来进行制冷的过程中，为了将房间中的热量向室外高温进行转移就需要通过消耗一定的电能来实现。而且由于空调器的制冷原理是通过制冷剂的循环流动来实现对热量的移除的，而其中的能效比就是冷量与功量的比值。而由于对一定的热量进行移除所需要的功量是一定的，而且蒸发和冷凝温度的不同会影响其数值。而且在家用空调器的使用英语中也会存在较多的因素而导致影响其循环过程的情况，这就会增加实际功耗而造成对能效比的影响。这就需要针对这些因素来进行分析以及实现家用空调器制冷系统能效比的提高。
2家用空调器制冷系统传热部分能效比分析及提高方法
针对家用空调器的制冷系统来说，其比较理想制冷循环方式就是逆向卡诺循环，从此种循环原理的T-S图中（如图2.1所示）可以看出，针对其系统蒸发温度T2线与S轴所组成的矩形面积下的冷量，以及由冷凝温度T1以及T2之间的功量来说，如果系统蒸发温度为27℃，而系统冷凝温度为35℃，此时的能效比为37.5.但是实际的空调器的能效比则有2～4，还存在比较大的改进空间。而且从图2.1中可以看出，改进的主要方法就是对蒸发温度进行提高以及对冷凝温度进行降低。而针对家用空调器来说，在夏季室外温度较高的情况下，比较简单异性的提高制冷系统能效比的方法就是适当提高室内目标温度以及在室外给空调外机进行遮阳棚的安装。
而针对家用空调器的传热部分来说，为了降低冷热流体的温差，就需要对换热表面进行增加并对其进行充分利用。因此，针对目前家用空调器中比较常用的翅片管式蒸发器来说，为了实现其换热表面积的增加，不仅可以通过在薄U形铜管进行铝片外套的方式，而且可以在其内侧表进行螺纹的加工，以及通过在铝片的表面进行压型和切口的增加等方式。而且其中增加切口的方式还能够破坏空气流过铝片表面时的层流动界层，实现空气侧换热系数的增加。而且通过螺纹的增加可以通过润湿制冷剂液体表面以及对流体跑模进行去除来实现制冷剂侧换热系数的增加。针对上述措施所带来的流体流动摩擦阻力增加的情况，就需要对U形管数量进行增加，但是同时也会导致开机时损失的增加，因此还需要寻找一个折中方案。针对家用空调系统中的蒸发器以及冷凝器，需要在每个分路的进出口进行测温点的布置，然后对其U形管或分液毛细管的长度进行调节，确保不同分路进出口温度的基本相等。此外还要做好铝片表面的水膜处理工作，通过对蒸发器或冷凝器迎面风速的增加来实现空气侧换热系数的提高。
3家用空调器制冷系统节流部分能效比分析及提高方法
在空调系统中最为理想的循环方式中，需要通过在系统回路的高低压侧之间进行节流装置的安装，实现在膨胀过程中制冷剂压力能下降对应的功进行回收来对压缩机或者风扇风机进行驱动。而针对家用空调器来说，通常使用毛细管或者电子膨胀阀来实现上述回收目的，但是同时会导致能效比的降低。而且针对所用的毛细管的长度较短以及较细的特点，可以通过对U形管进行适当增加来让液体制冷剂直接由空气进行过冷，或者是通过单独的换热器来进行过冷，且通过蒸发器的回汽来进行冷源的提供。另外，可以适当增加毛细管的长度，毛细管长度增加，系统内质量流量减小，蒸发压力、温度降低，冷凝压力、温度升高；传热温差增大并起着主导作用时，制冷量增加。如图2所示。当毛细管长度一定时，随着充灌量的增加，制冷量会逐渐的增大，当制冷量到达一定的峰值后，然后又随着充灌量的增加而逐渐的减少，如图3所示。因此，在毛细管长度一定情况下，还需对充灌量进行科学分析。上述方法可以在系统功耗不变的情况下来实现能效比的提高。
此外，为了在提高流量调节反应速度来确保制冷系统的稳定工作以及运行能耗的降低，则需要在电子膨胀阀节流系统中通过热敏电阻来对蒸发温度和蒸发器的出口温度进行检测，在通过对过热度新单号进行获取的同时来对膨胀阀的开度进行控制。而且在使用电子膨胀阀的同时，实现在停机时关闭阀而对制冷剂从冷凝器向蒸发器的迁移进行阻止，且在启动压缩机的瞬间可以提前打开阀来确保吸气和排气压力的平衡，实现上述过程中损失的降低。
4家用空调器制冷系统压缩机能效比分析及提高方法
针对空调系统中影响能效比较为重要的压缩机来说，其最理想的方式就是通过最小的能量来对蒸汽进行压缩并将其向冷凝器进行排入，因此来实现蒸发压力的提高以及冷凝压力的降低。其在运行中的性能损失主要有等熵效率损失、容积效率损失、机械效率损失以及电机效率损失等类型。而且由于其中的电机应用中，异步电机的效率相对较高，也就使得变频压缩机的电机效率较高，以及高背压的压缩机也具有较高的效率。而这些经验通常无法在常见的产品样本中查到，只能通过经验来进行压缩机类型的选择。
5结语
根據影响家用空调器制冷系统能效比的因素，为了在降低不可逆损失以及功耗的同时，实现制冷量的提高，就需要针对其制冷系统的换热部分来进行瞬变损失的减少以及换热表面积的增加。而且针对其中的节流部分来说，则可以通过电子膨胀阀节流系统的应用以及改进来实现。对于压缩机来说需要根据不同的类型以及应用场合来对压缩机的类型进行合理选取，通过本文中的提高能效比的思路的基础上，还需要在后期进行不断地实践研究来确保提高能效比的方法更加具有针对性和具有更显著的效果。
参考文献
[1] 金听祥，时子超，杨有伟，et al. 多变环境条件下家用空调器性能的实验研究[J]. 制冷学报，2018（1）.
[2] 唐亚林，舒碧芬，杨瑞林. R32家用变频空调器制冷剂充注量优化[J]. 制冷与空调，2018（6）.
（作者单位：广东美芝制冷设备有限公司）
关键词：家用空调器；制冷系统；能效比
1引言
在目前我国经济快速发展以及人们生活水平在不断提高的同时，人们日常生活中的空调器应用数量在急剧增长，为改善人们的生活质量起到重要作用。但是空调器在制冷过程中具有较大的耗电量是比较突出的问题，虽然在目前变频空调逐渐普及的过程中起到了对开停机造成的制冷系统损失减少和控制的效果，但是节能效果也比较有限。在目前我国针对各个行业提出节能减排策略的形势下，针对家用空调器也需要重点对其制冷系统能效比进行研究。文章就针对家用空调器制冷系统中的各个部分来进行能效比提升方法的分析和研究。
由于热量会从温度高的位置向低的位置流动，因此在使用空调器来进行制冷的过程中，为了将房间中的热量向室外高温进行转移就需要通过消耗一定的电能来实现。而且由于空调器的制冷原理是通过制冷剂的循环流动来实现对热量的移除的，而其中的能效比就是冷量与功量的比值。而由于对一定的热量进行移除所需要的功量是一定的，而且蒸发和冷凝温度的不同会影响其数值。而且在家用空调器的使用英语中也会存在较多的因素而导致影响其循环过程的情况，这就会增加实际功耗而造成对能效比的影响。这就需要针对这些因素来进行分析以及实现家用空调器制冷系统能效比的提高。
2家用空调器制冷系统传热部分能效比分析及提高方法
针对家用空调器的制冷系统来说，其比较理想制冷循环方式就是逆向卡诺循环，从此种循环原理的T-S图中（如图2.1所示）可以看出，针对其系统蒸发温度T2线与S轴所组成的矩形面积下的冷量，以及由冷凝温度T1以及T2之间的功量来说，如果系统蒸发温度为27℃，而系统冷凝温度为35℃，此时的能效比为37.5.但是实际的空调器的能效比则有2～4，还存在比较大的改进空间。而且从图2.1中可以看出，改进的主要方法就是对蒸发温度进行提高以及对冷凝温度进行降低。而针对家用空调器来说，在夏季室外温度较高的情况下，比较简单异性的提高制冷系统能效比的方法就是适当提高室内目标温度以及在室外给空调外机进行遮阳棚的安装。
而针对家用空调器的传热部分来说，为了降低冷热流体的温差，就需要对换热表面进行增加并对其进行充分利用。因此，针对目前家用空调器中比较常用的翅片管式蒸发器来说，为了实现其换热表面积的增加，不仅可以通过在薄U形铜管进行铝片外套的方式，而且可以在其内侧表进行螺纹的加工，以及通过在铝片的表面进行压型和切口的增加等方式。而且其中增加切口的方式还能够破坏空气流过铝片表面时的层流动界层，实现空气侧换热系数的增加。而且通过螺纹的增加可以通过润湿制冷剂液体表面以及对流体跑模进行去除来实现制冷剂侧换热系数的增加。针对上述措施所带来的流体流动摩擦阻力增加的情况，就需要对U形管数量进行增加，但是同时也会导致开机时损失的增加，因此还需要寻找一个折中方案。针对家用空调系统中的蒸发器以及冷凝器，需要在每个分路的进出口进行测温点的布置，然后对其U形管或分液毛细管的长度进行调节，确保不同分路进出口温度的基本相等。此外还要做好铝片表面的水膜处理工作，通过对蒸发器或冷凝器迎面风速的增加来实现空气侧换热系数的提高。
3家用空调器制冷系统节流部分能效比分析及提高方法
在空调系统中最为理想的循环方式中，需要通过在系统回路的高低压侧之间进行节流装置的安装，实现在膨胀过程中制冷剂压力能下降对应的功进行回收来对压缩机或者风扇风机进行驱动。而针对家用空调器来说，通常使用毛细管或者电子膨胀阀来实现上述回收目的，但是同时会导致能效比的降低。而且针对所用的毛细管的长度较短以及较细的特点，可以通过对U形管进行适当增加来让液体制冷剂直接由空气进行过冷，或者是通过单独的换热器来进行过冷，且通过蒸发器的回汽来进行冷源的提供。另外，可以适当增加毛细管的长度，毛细管长度增加，系统内质量流量减小，蒸发压力、温度降低，冷凝压力、温度升高；传热温差增大并起着主导作用时，制冷量增加。如图2所示。当毛细管长度一定时，随着充灌量的增加，制冷量会逐渐的增大，当制冷量到达一定的峰值后，然后又随着充灌量的增加而逐渐的减少，如图3所示。因此，在毛细管长度一定情况下，还需对充灌量进行科学分析。上述方法可以在系统功耗不变的情况下来实现能效比的提高。
此外，为了在提高流量调节反应速度来确保制冷系统的稳定工作以及运行能耗的降低，则需要在电子膨胀阀节流系统中通过热敏电阻来对蒸发温度和蒸发器的出口温度进行检测，在通过对过热度新单号进行获取的同时来对膨胀阀的开度进行控制。而且在使用电子膨胀阀的同时，实现在停机时关闭阀而对制冷剂从冷凝器向蒸发器的迁移进行阻止，且在启动压缩机的瞬间可以提前打开阀来确保吸气和排气压力的平衡，实现上述过程中损失的降低。
4家用空调器制冷系统压缩机能效比分析及提高方法
针对空调系统中影响能效比较为重要的压缩机来说，其最理想的方式就是通过最小的能量来对蒸汽进行压缩并将其向冷凝器进行排入，因此来实现蒸发压力的提高以及冷凝压力的降低。其在运行中的性能损失主要有等熵效率损失、容积效率损失、机械效率损失以及电机效率损失等类型。而且由于其中的电机应用中，异步电机的效率相对较高，也就使得变频压缩机的电机效率较高，以及高背压的压缩机也具有较高的效率。而这些经验通常无法在常见的产品样本中查到，只能通过经验来进行压缩机类型的选择。
5结语
根據影响家用空调器制冷系统能效比的因素，为了在降低不可逆损失以及功耗的同时，实现制冷量的提高，就需要针对其制冷系统的换热部分来进行瞬变损失的减少以及换热表面积的增加。而且针对其中的节流部分来说，则可以通过电子膨胀阀节流系统的应用以及改进来实现。对于压缩机来说需要根据不同的类型以及应用场合来对压缩机的类型进行合理选取，通过本文中的提高能效比的思路的基础上，还需要在后期进行不断地实践研究来确保提高能效比的方法更加具有针对性和具有更显著的效果。
参考文献
[1] 金听祥，时子超，杨有伟，et al. 多变环境条件下家用空调器性能的实验研究[J]. 制冷学报，2018（1）.
[2] 唐亚林，舒碧芬，杨瑞林. R32家用变频空调器制冷剂充注量优化[J]. 制冷与空调，2018（6）.
（作者单位：广东美芝制冷设备有限公司）