摘要:空调能够为我们营造一个适宜的温度,与此同时空调也产生了很大的能耗,同时加重了温室效应。可持续发展和环境友好视域下,制冷空调节能减排成为了研究的热点课题。本文首先简要分析了制冷空调能耗问题,然后细致讨论了节能减排的各项技术,包括高效压缩机技术、变频技术、高效换热技术、太阳能技术、空调蓄冷技术以及制冷剂替代技术等等。
关键词:制冷空调;能耗;减排节能
一、制冷空调能耗方面存在的主要问题
1.能源消耗非常大
空调已经应用于社会生产和生活的各个领域,不仅有人生活或者工作的地方,就会有空调,科学研究中使用的各种设备对环境温度也有严格的限制,所以空调也应用于生产和研究。由此可见,空调的使用范围越来越广,相应空调造成的能源消耗也就越来越大。家用空调能耗大小与季节息息相关,同一个季节,南北气候差异造成的能耗量也有所不同。工商业或者科研所使用的空调的能耗则与生产量和科研需要直接关联。通常情况下,家用空调的使用频率要低于工商用的空调频率,连续使用时间也要远远低于工商类空调的使用时间。然而,家用和工商用空调的主要使用时段都集中在用电高峰,所以其不仅能耗大,而且对电网安全运行有一定的负面影响。
2.对环境影响越来越大
空调制冷剂排入大气之后会破坏臭氧层,同时也会加重温室效应。破坏臭氧层则会降低大气对紫外线的防御能力,进而导致紫外线诱发皮肤癌。温室效应则会加速全球变暖、冰川融化和海平面上升等现象,进而影响降水和温度,最终造成洪涝灾害和干旱等结果。人类在预防和治理这些自然灾害时,又需要投入大量的人力和物力,这意味着再次耗费大量的能量。空调的大规模使用是人类社会发展的必然,其对环境的影响要及时处理,否则会造成不可估量的损失。
二、制冷空调节能减排技术
1.高效压缩机技术
制冷空调中能耗最大的是压缩机,实现高效压缩,则可以节约电能。现阶段,涡旋式压缩机逐渐取代了既有的活塞式压缩机。旋转式压缩机也越来越少,涡旋式压缩机明显占主导地位。涡旋式压缩机分类也较多,主要是直流变频涡旋压缩机和数码涡旋压缩机,两种压缩机较之传统压缩机而言都有明显的节能功效。此外,还可以对制冷剂流量进行控制以提高压缩机效率。例如,使用电子膨胀阀来调节制冷剂流量,从而提升压缩效率以实现节能目的。通过压缩机改进和优化来实现节约能源是解决制冷空调能耗的最佳途径,这就需要机械设备设计工作中运用专业知识来逐步实现。
2.变频技术
压缩启停是调节室内温度的主要方式,而启停不仅耗能非常大,而且加重压缩机部件间的磨损。由此可见,变频技术对压缩机能耗也有很大影响,改进变频技术则可以降低能耗。通过变频器来控制转速,从而调节制冷剂流量,进而提升压缩机效率以实现节能。变频压缩机通过大功率制冷以迅速达到预设温度,而后则能够低速运行以保持预设温度。低速运行则可以大幅减少能耗。当下变频技术主要有超宽变频技术和模糊控制技术两种。前者的优点是精确度高,后者的优点是实时监控和调整室内外温度以保持温度处于设定的状态。变频技术的关键是电机转子,稀土永磁是当下较好的转子。所以,变频技术能够让风机和水泵按照预定的转速运行,最终让空调节能效率达到75%左右。通过变频技术可以提高空调中各种转动设备的性能,从而让空调中动力设备的可控参数更加精确。变频技术在空调革新中具有重要作用,虽然当下取得了一定成果,但是依然有进步空间。
3.高效换热技术
制冷空调的能耗影响因素很多,如果换热效率高,则可以减少能源消耗。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆例如,选用传热效率高的材质来生产加工空调,通过合理设计来实现换热面积最大化。选材时既要考虑性价比,又要考虑空调投入使用后的能耗大小。过度制冷和调整管排数方法可以使换热面积有效增加。再如,改善和优化配置的冷凝器和风机盘管以及蒸发器翅片的表面等配件。排热量受到风速影响,而决定风速的是冷凝器的风扇。通过换热技术改进来降低能耗,这是从根本上解决了问题。材料领域的发展迅速,各种材料的改性也在各个领域中发挥了作用。所以,空调中使用的换热材料需要有哪些性能,可以与材料研发人员积极沟通,运用科研手段来解决此问题。
4.太阳能技术
空调制冷过程需要动力能源,太阳能则可以通过光热转换或者光电转换来提供能源供给。由于太阳能取自大自然,相对来说就是降低了能耗。当下,太阳能在制冷空调领域中的应用主要有两个方面,即吸收式制冷和吸附式制冷。吸收式制冷主要是指太阳能溴化锂吸收制冷,适用于太阳能非常丰富的地区。吸附式制冷适用于制冷量比较小的系统。其特点是兼顾降温和除湿,适用于通风状况良好且空气湿度偏大的场所。节能减排可以减少能源的消耗,但是能源终究是有限的。所以,开发新能源是解决能源危机的最有利技术,同时也是最难的方法。
5.空调蓄冷技术
这种技术是在用电低峰期的夜晚,电制冷设备用蓄冷介质的潜热、显热特性,储存冷量,从而在白天用电高峰的时间再释放这些冷量,以此达到空调节能降耗的目的,一般可以分为潜热式和蓄冷式两种空调蓄冷设备。从显热式来看,主要是使蓄冷介质降低以达到蓄冷的目的。譬如将水变成“冷水”,然后将其予以储存。当空调需要之时,则可以用此冷水发挥供冷作用。这种只是使降低蓄冷介质,而不产生相变的设备,就是显热式空调蓄冷设备。潜热式空调蓄冷设备的原理与之不同的是,必须使蓄冷介质发生相变,比如让水变成“冰”,但需要的时候,可以让冰溶解,达到蓄冷的目的。潜热式空调中有盘管式、冰球或冰板式等方式的蓄冰装置。从蓄冷技术来看,主要是以水蓄冷及冰蓄冷两种技术为主。空调蓄冷技术可以有效减少能源消耗,还能够避开用电高峰。这就减弱了空调对环境的影响,同时也避免了加重电力供应负荷和电网输电安全。
6.制冷剂替代技术
鉴于当下空调所使用的制冷剂对大气和自然环境造成了负面影响,随着空调使用量的增加,其对自然环境的影响不可小觑,所以要关注制冷剂的研发和改进。所谓制冷剂是指在空调运行的过程中循环使用的介质,其工作原理是通过相变热来实现室内外热交换。目前常见的制冷剂是氟利昂和液氨以及水,其中氟利昂的工作效率最佳,同时对环境的影响也最大。由此可见,寻找制冷剂的替代技术是可以实现的,但是还有很远的路需要走。环保型制冷剂是已经受到高度重视,既有人工合成的制冷剂,也有自然制冷剂,但是该项技术还在完善和优化中。其中,备受重视的是二氧化碳制冷技术,其属于自然制冷剂,取材广泛,随着全球变暖,二氧化碳的储量也增加。如果能够将二氧化碳制冷技术研发出来,不仅能够解决制冷空调的能耗问题,还能够减弱温室效应。总之,制冷剂替代技术是避免温室效应的有效方法,具有很高的研究价值。
三、结语
综上所述,高效压缩机技术、变频技术、高效换热技术均是从空调设备角度出发来节约能耗;太阳能技术则属于通过开发环保新能源来解决当下和日后的能源危机问题;空调蓄冷技术以及制冷剂替代技术则是通过技术改进来减弱空调对环境的负面影响。由此可见,制冷空调能耗问题是可以解决的,并且解决方法可以从多角度切入。因此,相关的设备设计人员、能源开发工作者以及科研人员要深入交流合作,勠力同心以解决空调能耗问题。
参考文献:
[1]牛晓文.制冷空调能耗及减排节能技术探讨[J].中国设备工程.2017(11)
[2]张立.变频技术在制冷空调系统中的应用及节能分析[J].技术与市场.2016(03)
[3]李锐.制冷空调能耗及减排节能技术的分析[J].制冷与空调(四川).2015(01)
论文作者:杜双
论文发表刊物:《基层建设》2018年第23期
论文发表时间:2018/9/17
标签:空调论文; 技术论文; 制冷剂论文; 压缩机论文; 制冷空调论文; 高效论文; 节能论文; 《基层建设》2018年第23期论文;