製冷空調能耗及減排節能技術研究論文
製冷空調能耗及減排節能技術研究論文
摘要：隨著全球範圍內能源緊缺程度的不斷加劇，節能減排及能耗控制成為了電器類產品研究的重點課題。在耗能裝置中，製冷空調系統屬於最為常見之一，執行過程中消耗大量電能。本文簡單闡述了製冷空調耗能原理，從開源、節流兩個方面分析了製冷空調控制能源消耗的方法，並研究了幾種節能減排技術。
關鍵詞：製冷空調；節能減排；能源消耗；技術措施
隨著人們生活水平的不斷提高，對生活質量的要求也隨之升高。在炎熱的夏天，製冷空調使用率逐漸升高。在製冷空調這一高耗電裝置逐漸普及過程中，大量電能的消耗造成能源短缺加劇。據調查，在夏季建築整體能耗約有四成為製冷空調系統消耗，且多數時間壓縮機處於低負載運轉狀態。本文以製冷空調的節能減排為主線，研究了能耗控制方向及常見的幾種技術。
1能耗控制方向
1.1開源方法
（1）應用燃氣空調。熱水器可分為電熱水器及燃氣熱水器兩種，製冷型空調同樣可利用燃氣提升能源利用率，降低電力消耗。若應用燃氣空調，可顯著控制電網峰谷差並控制使用空調引發的環境汙染。早在20世紀90年代中期，日本已經推廣燃氣空調，但在我國仍未普及。應用燃氣空調可對冬季及夏季空調所消耗的能源量加以平衡，不僅對發電裝置的經濟投資起到顯著控制作用，也可大力提升電力裝置在各季節運轉利用率。（2）應用蓄冷型空調。蓄冷型空調工藝已經在某些發達國家應用並得到了大力推廣。這一技術大多用於中央空調和區域性區域製冷裝置之中，對於環境保護、經濟發展及能源利用有益。蓄冷型空調的研發與應用讓中央空調裝置及區域性區域製冷裝置在能源消耗上明顯節約，對於能源的高效率利用有益，這一新工藝可稱之為成熟型節能。
1.2節流方法
（1）運用變頻工藝。變頻工藝建立在計算機技術、電力電子技術、微電子技術以及控制技術基礎之上。透過變頻器來控制電路以及逆變電路提供直流電源，從而得到高質量直流電源並將電路輸出的直流電源轉化為電壓與頻率，調節電機轉動速度，提升裝置效能。在製冷空調中，變頻工藝主要應用於風機裝置、涼水塔旋轉風機、冷凍型水力輸送泵、風量儲櫃、冷卻型水力輸送泵、冷水型動力裝備等。（2）熱力再利用。向外排風的熱量、冷量以及氣體液化熱回收被稱為熱力回收。透過回收之後的能源再利用可明顯降低能源消耗，控制無效外排量，熱力回收的重點在於幫助控制熱負載。根據研究發現，熱量回收再利用率可達到40%以上，有效降低了對周邊環境的熱力影響，符合節能減排觀念。
2節能減排技術研究
2.1太陽能技術
在能源緊缺的今天，太陽能的利用可謂一種無運輸、安全、開採方便、清潔性高的優勢資源，不但能用於供熱，還可應用於製冷方面。在製冷空調的工藝上，太陽能可將熱能與光能實現光電轉換，實現用電製冷和熱驅動製冷。現階段，採用太陽能能源作為製冷空調的能源來源可分為以下兩種技術：吸附式製冷與吸收式製冷。（1）吸附式製冷。吸附式製冷多用於製冷量偏低的製冷空調系統中，常用於家用空調製造。活性炭—甲醛系統可利用太陽能實現冷媒水泵運轉達到製冷效果；矽膠—水系統在熱源溫度上僅需65℃左右即可驅動。吸附式製冷具有節約能源、環境汙染小、每日持續執行時間維持較長的優勢。相對於傳統系統而言，透過太陽能驅動吸附矽膠轉輪可結合空調形成混合式系統，不僅可達到較好的降溫、除溼效果，還可明顯提升工作效率，在經濟性上較強。（2）吸收式製冷。傳統太陽能的熱製冷常見於太陽能溴化鋰吸收方式，約需85℃左右熱源方可啟動。這一溫度要求較高的太陽能集熱裝置效能，若透過兩級系統則熱源溫度需達到130℃以上。若能夠透過高效太陽能集熱裝置，其熱源溫度可控制在140℃左右，聯合輔助熱源便可對雙效溴化鋰吸收機組產生驅動作用。這一方式雖然沒有充分利用太陽能這一自然資源，但相對於燃氣和燃油這類資源的消耗而言經濟性上明顯更強。
2.2變頻技術
壓縮機是製冷空調能耗消耗量最大的部分，傳統空調系統的啟動與停止多依靠壓縮機完成，對室內溫度的調節同樣需消耗大量能源，並在壓縮機加速過程中磨損各個零部件，對空調正常使用壽命產生影響。變頻技術下，空調的壓縮機部分可完全避免出現這類現象，其利用變頻器對轉速加以調節，從而達到控制製冷劑流量，改變室內溫度的效果。（1）變頻空調的應用優勢。變頻空調是現階段人們購買家用空調的首選，相對於定頻空調而言，變頻能夠在能源節約上體現出明顯優勢。其內部裝設有變頻控制器，透過對壓縮機轉動速度的'調節以及對制熱量、製冷量的連續性調節，讓變頻空調更符合人體舒適度要求，因此在家用空調中應用廣泛。應用變頻空調時，室內溫度連續曲線可幫助達到降噪、舒適、節能效果。①自動啟動功能。能夠幫助使用者在突發狀況下，例如突然停電再來電時，由於不必受到傳統空調器限制，因此在來電後可自行啟動，無需像傳統空調一樣需手動啟動。這一優勢可加速空調啟動並讓其儘快進入到正常執行軌跡，讓系統更具穩定性。②提升效能。變頻空調可加快空調的制熱速度以及製冷速度，由於現階段人們對空調效能要求較高，利用變頻技術可在每次啟動過程中在功率上處於最大額度，此時風量最大，在短時間內便可達到設定溫度。達到預計溫度時，壓縮機轉速會自動下降，並維持低能耗狀態。這樣不僅可以在更短時間內達到人體舒適程度，還能在維持設定溫度前提下避免壓縮機頻繁開停，對於壓縮機的耗電量可明顯控制並延長壓縮機壽命。③制熱效果強。在低溫環境中，變頻空調製熱能力明顯更高。相對於傳統空調器而言，變頻空調製熱量可達到150%效果。（2）常見變頻技術。變頻空調開機後，壓縮機能夠讓空調以較大功率快速製冷，並在短時間內接近預計溫度，在達到計劃溫度後便轉入低速執行狀態，以維持室內溫度。這一操作可讓壓縮機節約能耗20%左右，在相關技術上可分為以下幾種。①稀土永磁電機。這類電機的轉子為稀土永磁，能夠幫助壓縮機在較寬幅度的頻率及電壓範圍內實現高效率運轉，達到節能效果。②模糊控制技術。這一技術可幫助變頻空調自動感知室外溫度變化並加以調節，讓室內溫度始終維持在設定溫度左右。③超寬變頻。超寬變頻透過微電腦技術控制，可在短時間內測量出環境變化，並精確判斷溫度改變，讓室內溫度維持在設定溫度恆定狀態。
2.3蓄冷技術
傳統蓄冷技術包含水蓄冷以及冰蓄冷兩種，現如今不乏一些新型蓄冷技術為製冷空調提供了能源消耗控制幫助。現階段新型蓄冷技術，可從以下幾個方面展開討論。（1）水合物漿體。水合物漿體指的是在常規大氣壓力下，一部分氨鹽溶液受到壓力影響生成類似於冰漿狀態的漿體，為籠狀水合物。相對於傳統冰漿生成裝置而言，水合物漿體在生成難度上明顯更低，現階段空調中應用的冷量傳送介質以及蓄冷介質為此類漿體。相變溫度處於0～12℃之間，調節難度較低，蓄冷密度可達到冷凍水的三倍左右。（2）水油蓄冷。水油蓄冷其傳熱流體為水，並使用石蠟之類的油類物質作為變相蓄冷介質，由於密度差關係可調配成流體狀態。在密度差值明顯偏大狀態下，石蠟之類的油類物質以及水能夠處於相互分離狀態，繼而調配成流體狀態，在蓄冷系統中以十四烷為石蠟。（3）共晶鹽。共晶鹽蓄冷材料最早在日本被研製，其主要成分為十水硫酸鈉，經過新增劑的化學變化後，相變溫度可控制在9℃左右，因此對於常規制冷空調而言可應用於機組蓄冷之中。共晶鹽的蓄冷密度相對於水而言可達到3.5倍左右，但其有一明顯缺勢，即易發生老化，影響到蓄冷持續能力。若在未來研究中能夠透過共晶鹽並提升其抗老化功能，共晶鹽必將成為蓄冷首選。
3發展趨勢
除了在製冷空調節能減排技術層面加強空調研發之外，還應注重製冷空調的能效標準。能效標準的合理制定有利於空調生產商及研究廠家更注重能效的控制，通常每隔5年我國修訂一次節能減排要求。根據現階段已經制定的相關標準而言，能效標準正逐漸重視能源效率比，對空調的能效指標起到顯著性指導作用。同時，透過執行季節的區分來對能效展開衡量，讓能效標準更具針對性與科學性，對空調的節能減排起到明顯促進作用，可促使我國空調產品儘快接軌於國際水平。
4結語
綜上所述，對於製冷空調而言，節能減排是現階段研究的重點課題以及未來發展趨勢。能耗的控制需從多方面展開，並在相關技術上不斷投入，在意識上也應重視環境保護與經濟發展之間的協調性，讓節能減排技術及能源控制思想真正體現在製冷空調中。
參考文獻：
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