空调制冷系统设计的优化浅谈

刘树清

（广东美的暖通设备有限公司，广东佛山 528311）

0 引言

随着改革开放的不断深入，人们物质生活水平提高的同时，对消费理念也有了新的转变。购买空调时，人们不仅注重美观，更加注重能耗、效率、寿命及发生故障时是否能及时维修。人们新的消费理念也符合现阶段国家提出的绿色发展这一倡导。为了满足人们这一新的绿色消费理念，空调必须从制冷系统着手，开始新的优化设计。根据对新型空调制冷系统的研究，介绍空调制冷系统未来的优化方向。

1 制冷系统概述

制冷系统是操纵外界能量使热量从温度较高的物资转移到温度较低的物资体系叫制冷系统。制冷系统可分为蒸汽制冷系统、空气制冷系统和热电制冷系统。空调使用蒸汽压缩式制冷系统。制冷原理是使用压缩机把压力较低的蒸汽压缩成压力较高的蒸汽，使蒸汽的体积减小，压力升高。压缩机吸入来自蒸发器蒸发出来的较低压力的蒸汽，在压缩机对蒸汽进行压缩后，形成压力较高的蒸汽后送入冷凝器，在冷凝器中通过气体液化原理将压缩机送出的压力较高的蒸汽冷凝成压力较高的液体，压力较高的液体经过节流阀，在节流阀的工作下转变为低压的液体后，重新送入蒸发器，在蒸发器高温吸热的作用下液体汽化成压力较低的蒸汽，然后再将低压蒸汽送入压缩机，重复以上的工作顺序完成制冷系统的循环。

2 制冷系统的构成

空调由制冷系统、供电转换系统和控制系统组成。主要部件有压缩机、冷凝器、蒸发器、节流阀，次要部件有通气阀门、压力阀门、压力传感器、储液罐、冷热交换器、集热器、过滤器、干燥器、自动开闭器、截止阀门。供电转换系统主要部件是电机、继电器、变温器以及调湿器。控制系统有温控、冷控系统，还有制冷剂回路、制冷剂压力、机电保护、温度、除霜、冷却水、室内外风速控制调节器。

3 采用新型制冷剂

空调中常用的制冷剂是R22（氟利昂-22），在保证制冷效果的情况下造价低，R22 在现阶段空调的制造中被广泛使用。但是R22 是破坏臭氧层，造成温室效应的罪魁祸首之一。新型制冷剂R-410A 不存在氯元素，故不会与臭氧层中的臭氧发生反应，不会破坏臭氧层，制冷效率要高于R22。R-410A 已经成为国际上公认的用来替代R22 最合适的新型制冷剂。

4 空调制冷系统四大部件工作流程

利用沸点较低的制冷剂将吸入空气温度降低，然后送入压缩机，低压蒸汽被送入压缩机后，被压缩为高压蒸汽，随后高压蒸汽进入冷凝器。在轴流风扇的作用下将高压蒸汽释放的热量吸走，使高压低温蒸汽凝结为高压低温液体。高压低温液体经过过滤器和节流装置后被喷入蒸发器。在节流装置的低压下蒸发，通过蒸发吸热的原理，吸取周围的热量。同时风扇带动空气循环，使蒸发器的扇片间冷热交换，将变冷的蒸汽送入室内，达到降低室内温度的目的，这便是整个空调制冷系统的大致流程（图1）。

图1 空调制冷系统工作示意

5 空调四大部件的优化

组成空调四大部件有：吸入气体后进行压缩的压缩机、将高温气体冷凝的冷凝器、通过汽化冷凝液体给外界制冷的蒸发器以及保证整个制冷系统不断循环的节流装置。

5.1 压缩机

压缩机是空调制冷系统的心脏，空调功率大小主要看压缩机能将多少低温低压的气体压缩成高温高压的蒸汽，并看循环效率如何。因此优化方向是压缩气体及循环效率这两方面，在压缩气体时为了提高压缩率，可以少吸快压，但为了保障气体输送，可以同时安装多个吸入管，输送到不同单元进行快速压缩，然后再将高温高压蒸汽集中到同一制冷剂中，采用清洁制冷剂进行制冷，这么做不仅提高效率，使气体被充分压缩还延长空调使用寿命。

5.2 冷凝器

冷凝器属于换热器的一种，能将高温气体或蒸汽转变成液体，将高温气体快速传到附近空气中，不管是制冷空调还是制热空调，冷凝器的工作过程都是一个放热过程。所以，由于放热变坏导致能量的损耗，可以采取垂直冷凝管由下至上注水保障冷凝质量，减少冷凝中的气体损耗。

5.3 蒸发器

低温液体通过蒸发器，与外界高温相互交换，汽化吸热，从而达到制冷效果，蒸发器的好坏直接关系到空调制冷效果，由于前期压缩机被变成多单元工作，因此输送的气体然变多，所以蒸发器的加热室和蒸发室容积需要增大，才能满足前期输送的较多的气体，达到气液完全分离的状态，不至于阻塞在冷凝器中。

5.4 节流装置

节流装置是安装在管道上，对流体进行节流的一种装置，节流装置对流体进行局部收缩，从而使流速增加，静压力降低。为保证所有流体都被收缩，因此可以在整个管道内增加节流装置，使流体充分收缩。

6 空调制冷系统的优化发展

6.1 太阳能制冷技术

在利用空调制冷时，可以利用太阳能供电方式，太阳能作为新型能源在不断地被广泛使用于各个领域。太阳能制冷技术可效仿太阳能热水器的技术。利用太阳辐射发散热能被集热器吸收后产生压力将蒸汽增压最终喷散到空气中，达到制冷效果。

6.2 冰蓄冷技术

冰蓄冷制冷技术与集中供热方式相反，通过集中供冷的方式将冷气输送到各个空调内。通过冷冻机将冷量储存起来再用低温配送方式输入出去。冰蓄冷技术要解决的问题是在输送过程中，怎样减少冷气损耗。

6.3 空调变频制冷

变频调节制冷技术是在空调制冷系统上安装温度传感器，通过空调内部热压力换算成室内制冷温度，然后利用人工智能设定室内制冷温度，当室内温度达到一定低温值时，调频器自动调节制冷量，从而使空调降低耗能量，而不是一直处于制冷状态。当室内温度又上升到一定高温时，空调制冷系统在调频器的作用下，再进行快速制冷，从而保证室内温度一直维持在所设温度区间内。

7 结束语

我国改革开放以来，对一次能源的利用使我国成为能源紧缺大国，寻找再生能源和清洁能源是我们面对的严峻问题。随着科技的进步，人类在得到物质享受的同时，也要考虑子孙后代，回馈自然，科技不仅要越来越智能，还需要越来越低耗能、高环保。当前温室效应加剧，空调制冷系统的问题是造成温室效应的罪魁祸首之一，人们有责任不断改进、优化空调制冷系统的技术，为人们带来福利，造福子孙后代。