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摘要：经济与社会在不断进行进步与发展，人民对生活水平以及生活质量要求越来越高，人们对空调的选择也越来越趋向于节能型。现阶段空调系统的制冷技术在不断完善与发展，但制冷剂对能源有一定的破坏作用，地球上的可利用能源是十分有限的，因此应当对空调制冷系统进行不断的完善与优化设计，这是现阶段空调制造行业亟待解决的问题之一。
关键词：家用空调；制冷系统；节能优化设计
1.家用空调制冷系统节能优化设计
一般家用的空调制冷系统由制冷剂和四大部件组成，即压缩机、蒸发器、冷凝器、毛细管。本节主要选取其中的压缩机、蒸发器、冷凝器单方面的节能优化设计进行分析。
1.1压缩机方面
压缩机的性能对整机起决定性作用，家用空调器一般采用滚动转子式压缩机，有定频和变频两种。压缩机的额定制冷量应比整机的额定制冷量高200～300W为宜。另外，压缩机的能效比也是至关重要的参数，能效比高的压缩机与能效比低的压缩机相比，在制冷量相等的情况下，前者的耗能比后者要小，有利于整机节能效果的提高，但能效比高的压缩机价格一般也高，兼顾性能与成本的要求，因此选用能效比在3.0～3.2之间的压缩机比较合适。
1.2蒸发器方面
蒸发器由铝翅片和铜管组成，翅片通常有桥片和波纹片两种，桥片的换热能力比波纹片的高10%～15%，同时为防止制冷运行时翅片上积聚过多的冷凝水而影响蒸发器的换热能力可以在蒸发器的翅片表面覆上一层亲水膜。铜管有光管和内螺纹管两种，外径均为7mm。内螺纹管的换热能力比光管的高10%～15%。所以可以采用由桥片和内螺纹管组成的蒸发器，这样可使蒸发器的换热能力提高30%左右。
1.3冷凝器方面
冷凝器也是由铝翅片和铜管组成。由于冷凝器在实际使用时处于室外，容易积灰，造成冷凝器换热能力下降，通常铝合金翅片一般采用平片、波纹片、冲缝片等，厚度一般为0.115（光铝）、0.105（亲水铝）。冷凝器一般由1—2排翅片组成，每排翅片之间间距一般为1.5-2.0mm。另外，当前空调企业为了降低成本，冷凝器通常采用5mm、7mm、7.94mm、9.52mm的内螺纹铜管。
2.家用空调制冷系统节能优化设计实例分析
本节选取某落地式柜机的改造为例，在不改变整体尺寸的前提下对其进行节能优化设计，要求设计制冷量**W，能效比达到*。该空调制冷系统的节能优化对象主要集中在压缩机、蒸发器、冷凝器等参数，其具体的优化设计要点如下：
2.1压缩机方面
考虑到本次设计任务是高能效制冷系统，大冷量的压缩机虽然排气量大，制冷剂流量大，制冷量和制热量易达到要求，但是蒸发温度较低，排气压力较高，电机的功率较大且难降低，实现高EER难度大；小排量压缩机蒸发温度较高，冷凝温度较低，定速电机的功率较小，容易实现高EER，但是排气量小，制冷量和制热量较小。综合各个厂家压缩机的标称参数，评价性能、价格以及供货能力等几种因素后，项目选用QX-F295F050压缩机，标称制冷量5030W，输入功率1580W，能效比为3.18。
2.2蒸发器设计
图1 蒸发器流路示意图
采用同一壳体的二级能效柜机使用的是双排亲水膜开窗翅片蒸发器，鉴于该类型翅片是空调制造企业使用的比较成熟的物料，本项目蒸发器选用7mm内螺纹管和亲水膜开窗翅片。由于蒸发器的最下面一部分风量很小，同时根据系统调整过程中蒸发器中部和出口温度差的变化得出蒸发器下面部分的换热由于风量减小变得极差。因此，从换热效率和成本考虑，重新开发一款蒸发器，减小蒸发器的长度，同时铜管和翅片增加为3 排。蒸发器流路为了避免各流路之间的附热现象发生，流路采用“N”形并将进出口位置错开，如下图1所示，更改后的换热效果有了明显的改善。
2.3冷凝器设计
现有家用空调器生产企业冷凝器翅片大多使用平片或开窗片，考虑到室外侧环境比较恶劣，为避免脏堵引起的换热效果差、制冷效果差，本项目冷凝器翅片选用平片，片距选用1.6mm。
在选定的蒸发器基础上，在其他零部件完全一致的情况下，项目组选择几种冷凝器进行匹配对比，最后得出每种冷凝器能达到的最好的匹配数据，如下表1所示。
表1 不同类型冷凝器制冷效果
从结果看出三排7.94mm冷凝器和两排半7.94mm 冷凝器效果最好，两者相差很小，项目组决定选用两排半7.94mm冷凝器。考虑到制冷剂流向和制冷剂在冷凝器中的状态，以及制冷系统在低温制热和初霜工况下的运行情况，冷凝器流路经过反复优化后流路如图2所示。
图2 空调节能优化后的冷凝器流路图
结束语：综上，本文对空调制冷系统进行了简要概述，提出了当前空调制冷系统节能优化设计的必要性，并就其具体的优化设计要点进行论述。本文结合实例对家用空调制冷系统的压缩机、蒸发器、冷凝器方面的节能优化设计进行论述，为高能效家用空调的发展提出个人见解，以期为创造出资源节约型社会贡献自己的力量。
参考文献
[1]王志坤.节能空调制冷系统分析[J].黑龙江科技信息.2010.
[2]刘勇，陈家明，王春刚等.浅析空调产品节能设计[J].家电科技.2010.
论文作者:张涛
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第27期
论文发表时间:2018/3/1
标签：蒸发器论文; 冷凝器论文; 压缩机论文; 节能论文; 翅片论文; 家用空调论文; 能效论文; 《建筑学研究前沿》2017年第27期论文;