浅谈空调节能及新技术问题探讨

赵红

摘要：随着国民经济的快速增长和人们生活水平的提高，空调用电已经成为我国的能耗大户。本文针对空调节能技术的探讨，有利于提高我国空调节能技术发展，缓解我国电力供需的矛盾。

关键词：空调节能，技术问题探讨

由于国民经济的快速增长和人们生活水平的提高，全国的电力供应呈现出十分紧张的局面。耗能问题制约着空调业的发展，加剧了我国电力供需的矛盾，影响中国实现可持续发展的战略方针[1,2]。本文主要针对空调节能新技术问题进行探讨。

1 换热器技术进步

为提高空调器的制冷系数，实现节能的目的，可以采用如下技术途径：降低传热温差、降低冷凝温度和冷凝压力、提高蒸发温度和蒸发压力、利用高性能压缩机和利用制冷剂节流膨胀过程的压力差。在这些技术途径中，最直接的就是提高空调 (蒸发器和冷凝器)的传热性能，为此下面介绍风冷式空调用换热器的技术进步，以推动空调器节能水平的提高。

(1)换热器流程的优化

为提高空调用换热器的热交换效率，需要对制冷剂的流程进行优化设计。通过改进流程，经过实验，制冷剂的进出口温差小于3℃，两个支路的出口温差小于3℃；而采用通过中间分成两路后两个支路的制冷剂出13温差达到7℃，其中下面的一个支路明显过热。为此，通过优化室内换热器的制冷剂流程，可以达到充分利用换热器的换热面积，提高换热能力的效果。

（2）传热管的变化

空调换热器用传热管的变化体现在两个方面，其一为传热管的管径有变小的趋势；其二为传热管的内壁有强化传热的措施。

（3）换热翅片的变化

空调用换热翅片经历了从平片、波纹片向冲缝片的变化。早期在空调器的蒸发器中使用的是平翅片，铜管直径是9.52mm左右之后，发展成波纹片，传热量为平片的1.2倍。1995年以后，传热管的管径进一步细小化，使得传热量有进一步提高，约为平片的3.5倍。尤其是应用到替代制冷剂R410A的室内机里，对提高可靠性有利。因为它的压力较R22高1.6倍左右，使用6.35mm的细径管是合理的。

2 变频空调

根据介绍，在空调器消耗的电力中，压缩机占75％，风扇占20％，其余器件占5％。所以，空调的节能要从降低压缩机和风扇的能耗作为切入点。压缩机的能耗不但体现在连续运转时的耗能，也体现在压缩机启动时大电流对电网的冲击和耗能。普通定频压缩机在实现制冷时的控制策略中，环境温度比设定温度高时压缩机启动，而环境温度比设定温度低时压缩机停止，通过控制压缩机的开停来维持空调房间在一定的温度范围：。空调系统如采用变频压缩机，压缩机启动后，可以根据设定温度来调整压缩机和风扇运转的频率，环境温度比设定温度低时压缩机以低转速工作，环境温度比设定温度高时压缩机以高转速工作，同时调整电子膨胀阀的开启度，不通过压缩机的开停来调整空调房间的温度，从而达到节能的目的。

3 蓄冷空调

蓄冷空调经过几十年的发展，其功能已不仅在于“削峰填谷”，降低系统运行费用，实现蓄冷空调的系统节能；更在于提供无污染、静音效果好和贴近自然的健康舒适的生活与工作环境。迄今为止，蓄冷技术的应用对象主要是一些大型中央空调系统。随着对蓄冷技术研究工作的深入开展，人们已经开始研究中小型蓄冷空调系统，其对象为100～200m2左右的小规模的店铺、饮食店和办公室以及更小面积的空调冷却场所。需要深入研究蓄冷空调的基础理论问题和关键技术：(1)蓄冷槽内冻结过程的相变传热问题、温度分布和温度分层稳定性问题；(2)蓄冷空调系统的热力循环；(3)蓄冷空调系统的控制问题，采用现代的控制手段，如变频控制能使系统发挥最大的节能潜力：(4)蓄冷空调系统的小型化问题。

4 太阳能制冷

我国幅员辽阔，有着十分丰富的太阳能资源。据估算，我国陆地表面每年接受的太阳能约为50×1018kJ，全国各地太阳年辐射总量达335～837kJ／(cm2．a)，中值为586 kJ／(cm2．a)。

利用太阳能实现制冷主要有以下几种形式：(1)根据吸附制冷原理选择合适的工质对实现制冷；(2)利用太阳能发电，然后用电制冷原理实现制冷；(3)太阳能和蒸汽喷射式制冷结合，利用太阳能产生90℃左右的热水，然后根据喷射制冷原理，构建合适的系统实现制冷。

5工业余热制冷

世界范围内热能利用率约为40％，大部分以70～200℃的废热形式排放掉。我国钢铁、电力、化工、建材、机械、汽车等企业有丰富的余热资源，每年以100～200℃的废热排放的热量折合标准煤上千万吨。利用这些企业的余热资源，将降低企业的能源消耗，具有重大的社会效益和经济效益。在冶金企业中，各种燃料炉所排出的废气温度多在200-1300℃之间，废气带走的余热损失占供热量的30％～50％。根据冶金工业重点企业和35个地方企业307座加热炉中202座的调查，平均废气余热损失为32％，据此推算全国480座加热炉的总废气热损失为125万吨标准煤，占冶金企业可利用总余热资源的25％。70％以上的加热炉采用换热器后，废气排出温度仍在360～560℃以上。这些产业的余热资源现状为氢化物空调的推广提供了坚实的基础。

6 各种燃料机车的尾气制冷

随着客运和旅游业的发展，空调车越来越受到欢迎。但是常规汽车空调机的耗油量占汽车总耗油量的30％，同时由于汽车空调的广泛使用，明显地增大了汽车燃料的消耗；而另一方面，汽车燃油热量仅三分之一为有效能量(作为动力)，其余三分之二则是通过冷却水或排气方式排入大气。其中废气带走的热量最大，约占总热量的25～50％。因此回收这部分热量对节省燃料、并同时减小尾气污染有很大的现实意义。采用金属氢化物热泵空调则可以将这些废热加以利用。

陈江平等人提出了一种利用汽车尾气的制冷方案，该方案采用4个金属氢化物反应器，并且为了防止氢化物的老化，避免尾气与氢化物的接触，设置了一个水气换热器作为利用汽车尾气热量的中间换热器。利用汽车尾气制冷的另一个方法是根据蒸汽喷射制冷原理，构建制冷系统。通过设置中间换热器来利用尾气的热量加热水产生蒸汽，并由蒸汽喷射制冷循环实现制冷。

7 地热技术

地源热泵技术是一种高效的节能环保型供热、空调技术。该技术是以地球表面浅层地热资源作为冷热源，利用热泵工作原理，通过少量的高位电能输入、实现低位热能向高位热能转移的一种技术。地表浅层地热资源是指地表土壤、地下水河流、湖泊吸收太阳能而蕴藏的低位热能，是一种清洁、可再生的能源。地源热泵系统适用范围广泛，既可应用于宾馆、写字楼、医院和学校等社会机构，又可应用于居民住宅。

8 结语

因经济快速发展和夏季空调用电增多，全国电力供应呈现十分紧张的局面，供需矛盾突出。本文讨论的空调节能技术问题探讨，有助于空调节能技术发展。

参考文献：

[1] 廖毅, 卢红云. 广东某连锁酒店空调节能方案初探[J]. 建筑节能, 2011,(3).[2] 腊栋, 代彦军, 李勇, 等. 干空气和冷冻水联产除湿空调节能特性研究[J]. 工程热物理学报, 2009,30(6).