空调制冷压缩机技术发展研究及其展望

刘大永

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.30.087

摘 要：空调制冷压缩机技术的发展对我国能源节约和环境保护有重要影响，空调在人们日常生活中应用数量的增多，使空调制冷压缩机技术的研究变得非常必要。本文围绕环保与节能两个方面展开讨论，从制冷压缩机的部件及制冷技术等方面的发展进行分析，以便使空调制冷压缩机技术满足社会发展的需求，实现提高人们生活质量的目标。

关键词：空调制冷压缩机 换热器 制冷剂

中图分类号：TH45 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）10（c）-0087-02

我国空调制冷压缩机的使用量不断增多，而它所消耗的电能占我国总用电量很大比例。因此，为了实现能源的节约，我国加强了对空调制冷压缩机技术的研究，以便在保证制冷压缩机具有高效率、高寿命的前提下，实现电能的有效利用，另外，空调制冷压缩机技术的发展，对我国的环境也起到一定的保护作用。

1 空调制冷压缩机技术的发展

制冷压缩机逐渐朝着环保、节能的方向发展并在企业之间的激烈竞争中实现技术的突破。本文将主要对几种不同类型制冷压缩机技术的发展状况进行阐述，制冷压缩机主要包括以下几种类型：第一，往复式压缩机。它是一种很传统的制冷压缩机，特点是制冷比和压力比的设计不受限制。该制冷压缩机的气阀结构和摩擦副等设计都得到了优化，因而制冷系数得到了提高。制冷剂替代技术也得到了发展，通过采用碳氢化合物，进一步实现环境保护。往复式现阶段的发展方向仍然是节能技术的发展、压缩机运行效率的提高以及压缩机系统的噪音和振动降低。第二，转子式压缩机。由于结构中包括滚动活塞式和滑片式等，使该类制冷压缩机能够进行转动。目前滚动活塞式压缩机在家用空调中得到了广泛应用，这种压塑机的特点在于适用于变速运行，从而可以通过调节频率，实现压缩机系统性能的控制。随着压缩机系统的发展，该类压缩机通过采用双转子滚动活塞式结构，实现了系统功率提高的目标，现在市场中已经存在该类高双转子活塞式压缩机。该活塞结构具有以下优点：可以有效减少滚动系统的受力大小，加长压缩机的使用寿命；增加压缩机的容积排量，从而提高运行效率。第三，螺杆式压缩机。螺杆式压缩机的体积较小，具有维护操作容易进行的优点，属于发展速度较快的一类制冷压缩机。螺杆式压缩机的螺杆型线和结构设计都有了明显的改进，而且由于磨床技术的发展，该类压缩机的零件尺寸精准性得到了很大程度的提高，从而保证了螺杆式压缩机的性能。目前，螺杆式压缩机的运行原理是以压缩空气为主且在中型空调压缩机中也有广泛的应用。由于螺杆式压缩机发展速度较快，系统运行可靠性在不断提高，使它逐渐取代往复式压缩机，占有较大的市场份额。第四，涡旋式压缩机。涡旋式压缩机从结构设计、样机开发到占有较大的市场份额，成为了压缩机行业发展的亮点。涡旋式压缩机利用数控加工技术，使得压缩机可以大规模生产，该类压缩机具有良好的性能。随着压缩机技术的发展，它的制冷系数已经有明显的提高，将持续朝着扩大制冷量、降低成本以及提高系统效率的方向发展。由于涡旋式压缩机的吸排气接近连续，因此可以并排使用，从而大大提高了制冷能力，充分发挥了单机高效率的优势[1]。

2 空调制冷压缩机技术发展的展望

2.1 环保与制冷剂替代

传统的制冷系统采用氟利昂作为制冷剂，该物质对环境有很大程度的破坏，因此，随着制冷压缩机发展，该制冷剂逐渐被替换，从而实现对环境的保护。针对制冷剂替代问题已经经过了长时间的探讨，目前主要采用HCFC混合制冷剂等。制冷剂的替代涉及多方面的内容，包括流动与传热特性、替代制冷剂的互溶性等。NH3属于一种中温制冷剂，具有良好的热学性质，但是由于易燃的特点，使它在压缩机的应用中受到限制，如果该制冷剂的安全问题得到保障，将在未来制冷剂的应用中占有较大优势，取代现有的制冷剂，如HCFC混合制冷剂等。从制冷剂的替代发展来看，将逐渐采用天然制冷剂来加强对环境的保护，也就是说，制冷剂的发展就是基于环境保护上的发展[2]。

2.2 节能技术的发展

随着空调和冰箱在日常生活中的普遍应用，制冷压缩机所消耗的电量逐渐增多，已经占全国发电量的一大部分，且占比随着社会的发展而有所增多。因此，压缩机的发展方向将朝着节能和高效运行的制冷系统方向进行，包括对制冷循环、热力过程等方面的研究，从而有效提高制冷系统的运行效率、保护生态环境。制冷循环是节能技术研究的重点。对制冷循环的研究包括以下方面：新的制冷方法、能源的高效转换、制冷系统的完善，从而实现在任意环境下制冷系统都能高效运行。从市场各类压缩机占有的市场份额可以观察到，压缩式制冷循环仍然是制冷装置中主要的应用技术，因此生产节能的制冷压缩机成为制冷系统的关键技术之一。

2.2.1 变频压缩机

除了技术的发展可以提高制冷系统运行效率外，变频压缩机的开发也能保证制冷系统高效运行，不仅可减少不连续运行时的系统能量损失，还能将温度差的调节差额明显减小，从而提高用户体验。变频压缩机具有温度调节灵敏、运行频率高的优点，成为制冷压缩机技术发展的关键点。这种压缩机的转速可以与排气量达成正比，而且将该技术与系统控制相结合，可以使制冷量符合用户的需求，不仅起到节能作用，还加强了对系统的控制能力。变频压缩机的主要发展方向是解决制冷系统运行时的振动问题和润滑油的使用问题。根据压缩机技术发展的规律来看，变频压缩机具有较大的发展空间。

2.2.2 热交换设备

熱交换设备是制冷压缩机中的一个重要部件，通过提高换热设备的效率，能有效实现制冷系统节能的目标，如在制冷系统中添加冷却器等措施，能有效提高换热器的效率。目前一些空调主要采用增加换热器面积的措施来提高换热器工作效率，该措施的原理是降低制冷循环过程中的温度差异，从而减少压缩过程消耗的能量。制冷压缩机的智能控制的发展也能起到节能作用。目前，制冷装置的自动化设施已经从单机转换为多机组自动控制，从而实现系统的良好运行，降低能耗。智能控制的研究方向主要包括以下几个方面：控制原理、目标和部件、制冷系统的自动化控制技术等。

2.2.3 太阳能制冷技术与地温热源

太阳能制冷技术对于节能技术的发展有重要影响。太阳能制冷的方法有两种：第一，将太阳能转换为电能，再利用产生的电能推动制冷压缩机系统的运行。由于该技术需要利用太阳能电池实现光电的转换，而太阳能电池在我国的发展还不成熟，因此该方法使用范围并不广泛。第二，进行光热转换。利用太阳能吸收式空调系统等设施使热能起到制冷的作用[3]。由于太阳能技术利用的属于可再生资源，因此太阳能制冷技术有广泛的发展前景。地温热源的应用是实现制冷系统节能技术发展的另一个方面，地温具有冬暖夏凉的作用，与制冷压缩机的目标相同，因此可以利用地温的特性，来实现制冷技术的发展。通过抽取地下水可以用来降低空气温度和预热空气，但是使用时应注意不要浪费资源。

3 结语

空调制冷压缩机技术的发展主要体现在用环保型制冷剂替代传统制冷剂，研发工作效率较高的换热器等方面。随着人们生活质量的提高，空调的使用将会越来越广泛，因此研究节能环保型的空调制冷压缩机技术是我国目前关注的重点。

参考文献

[1] 韩贤贵.探讨制冷空调节能技术的运用及其发展趋势[J]. 山东工业技术，2015（12）：230-231.

[2] 张伟.空调制冷电子技术发展研究及展望[J].电子制作，2013（5）：215.

[3] 张贤明，牟瑛，王立存，等.空调制冷压缩机技术发展研究及其展望[J].压缩机技术，2009（6）：58-60，63.endprint