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摘要：家用空调诞生于上个世纪六七十年代，受当时的科技条件限制，家用空调存在有体积庞大、内部结构复杂、能量消耗多等缺点，已经难以满足人们日益增长的物质需要。传统空调的降温效果一般且能耗较大，因此空调结构的节能环保设计成为必然的趋势。基于此，本文首先分析了传统空调的结构及节能环保空调的发展，并就其设计要点及未来设计的发展方向提出了个人见解，以供参考。
关键词：节能环保；家用空调；结构设计
1.传统空调的结构
现在家用空调的主要类型是机械型空调设备，这种设备主要是利用内部的机械结构，例如压缩机、蒸发器以及冷凝器等部分组成，其内部主要靠一种名为制冷剂的物质的形态变化来传递热量，从而达到空调的目。
空调结构制冷原理
1.1压缩机
空调压缩机主要是产生制冷剂在空调管道中流动的动力，这一部分是空调的主要耗能部分，它是实现空调功能的基础。
1.2冷凝器
冷凝器的作用使空调管道中气态的制冷剂转变为液体而放出热量。冷凝器一般都是通过某种方式增大与外界换热环境的接触面积从而延长放热时间和面积，使放热更为充分。在空调中，冷凝器由长长的盘状管道构成，其材料主要是铜，铜有着优良的导热性能，较大的接触面积使得气态制冷剂风冷过程更为快捷和彻底。
1.3蒸发器
空调蒸发器主要由加热室和蒸发室两部分组成。加热室向制冷剂液体提供蒸发所需要的热量，促使液体沸腾汽化；蒸发室使气液两相完全分离。加热室中产生的蒸气带有大量液沫，到了较大空间的蒸发室后，这些液体借自身凝聚或除沫器等的作用得以与蒸气分离。通常除沫器设在蒸发室的顶部。
2.节能环保空调的发展
空调的出现得益于上个世纪六七十年代，美国为解决罕见的干旱炎热，首次使用风冷式冷水机以求达到降温的目的。自此，人们开始寻求更好的降温方法，不断研制出来各种类型的空气制冷器，最后就发展成为了空调。传统的空调机，通过风扇的快速转动，使风扇周围的空气迅速冷却并随着风力进行不断地循环更替最终达到了降温的目的，但传统的空调对资源的浪费较大，而且在制冷过程中一般会使用氟氯昂，并散发出大量的热能，加剧了全球变暖和臭氧层的破坏。近年来，随着科学环保的倡议，节能环保的空调机开始出现，现阶段的空调器比传统的对环境的破坏小，且更加舒适满足人们的需求。
3.节能环保空调结构设计要点
3.1换热器
换热器从字面上理解就是将冷空气加热，热空气制冷。空调的换热器是空调发挥其作用的一个主要工作部件。在换热器工作时，空调通常会产生大量的热量，而很多热量的产生使得空调的转换率降低，可用来换热的能量降低，从而造成了能量的浪费，实际上，空调能量的浪费主要是因为换热器的浪费。对此问题，最直接的优化方式是加大换热器的尺寸，但相应的制造成本和机体空间也会随之增加。此外，适当地选用板翅式等其他结构形式的换热器，或是调整换热器与风轮之间的相对位置等方式空调结构节能环保设计的有效方法。
3.2压缩机
空调压缩机是空调发挥作用的另一个重要的工作部件。空调的制冷作用一般是通过制冷剂的蒸发与凝结来实现的，而压缩机则是制冷剂的“搬运工”，是整个制冷系统的“心脏”。
空调压缩机好坏的评定标准是通过能耗比的高低。“能”指的是在工作时空调压缩机所消耗的能量，而“效”指的是在工作时空调压缩机的效率，能效比就是空调消耗的能量与压缩效率的比值。当空调的能效比高时，就表示在一定的制冷量要求下，能效比高的压缩机的功耗就要非常少，而压缩机的能效比低时，则表示在一定的制冷量要求下，需要耗费比较多的能量。因此提高压缩机的能效比是解决空调能量消耗过大的方法之一。当前，空调压缩机行业正面临着更新换代的时候，变频压缩机在节能与智能上都较传统的定频压缩机有着明显的优势，但其制造工艺要求高及成本高等问题，仍是其普及化路上的一个难点。因此，提升工艺水平，降低制造成本，使变频压缩机全面普及，即可使空调行业的节能环保水平提升一个台阶。
4.节能环保型空调结构设计的发展方向
4.1加大新材料的开发和应用力度
随着材料技术尤其是高分子材料技术、合成材料的高速发展，极大地优化了空调结构设计，对于应用了大量新材料的家用空调产品来说，可以在满足空调零部件性能的情况下，可以大大增强零部件的硬度、耐腐蚀性、耐高温性，同时还极大地减轻了零部件的质量和体积，从而使空调整体的结构设计得到改善，“傻大笨粗”的旧有面貌也就一去不复返了。况且，传统的钢制和塑料结构的零部件的已经很难满足现代化家用空调的结构设计发展了。因此，相关企业必须投入足够的资金和技术，加大新材料的开发和应用力度，尽快使家用空调结构设计赶上国际先进水准。
4.2开发新型制冷剂
以丙烷制冷剂为例，丙烷为无色无味气体，熔点为-187.6℃，沸点为-42.1℃，相对温差为145.5℃，大于氟利昂的相对温差128.2℃。也就是说，在同等条件下，丙烷的制冷效果要好于氟利昂。若采用这种制冷剂，就可以有效缩小空调传热系统的体积，简化传热结构，从而大幅优化空调传热系统的结构设计。目前，相关就似乎已经达到了实用化标准，我国已经建立了丙烷型空调生产线。
4.3采用信息化的空调控制
信息化的空调控制技术主要值得是变频技术。所谓变频技术，就是空调能够感知外部环境的温度变化，从而能够自主的调节自身的工作状态。这种技术不仅能够很好地适合家用空调结构设计的优化需求，还能节约不少的能源。
结束语：总之，节能环保空调的设计与使用符合了我国的可持续发展战略，既有利于节约电能资源，减少能源消耗，降低成本，同时方便人们的生活保护了环境，节能环保空调结构的设计将成为今后发展的必然趋势。
参考文献
[1]黄武.空调结构设计对提高产品性能的影响探讨[J].中国设备工程.2017.
[2]周立民.节能环保空调结构的设计分析[J].商品与质量.2017.
[3]程志轩.节能环保空调结构的设计研究[J].科技展望.2016.
论文作者:李健鹏
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第2期
论文发表时间:2018/7/4
标签：空调论文; 压缩机论文; 制冷剂论文; 节能论文; 家用空调论文; 结构设计论文; 换热器论文; 《建筑学研究前沿》2018年第2期论文;