制冷与空调设备节能的研究进展

作者:查重猫     发表时间:2020-09-12 17:56:40   浏览次数:19


  摘要:我国的经济发展和工业发展在最近这些年得到了快速发展,在整个过程中更是呈现出了互联网+和一带一路等概念,这样的情况一定程度上对工业的发展方向造成一定影响。尤其针对绿色节能减排的理念来说,让很多行业的发展都得到了有效推动。本文在此基础上探讨制冷型空调节能新工艺以及空调制冷技术的研发进展,以供相关人士参考。

  关键词:空调设备;研究进展;节能技术

  我国领导人在政府的工作报告中提出坚持绿色发展、智能转型以及创新驱动推动产业结构的中高端发展,在消费革命和能源生产方面,需对能源消费的总量进行控制,对建筑和交通以及工业等重点领域的节能进行加强,在此基础上将节能环保的产业发展成为一个新兴的支柱产业。尤其在我国出台了供给侧改革战略后,此背景下我国的制冷空调行业得到了更多的发展机会。针对空调生产企业来说,其最为重要的战略任务就是利用工艺革新和技术创新让空调质量的提升得以有效实现,同时还可以将空调生产逐渐转变成相应的生产经营对策。从最开始的逐渐向着产品的品质开始转变,而且还需在产品进行生产时,让节能减排的目标得以有效实现,通过这样的措施可以让空调产业在改革战略的背景下使其结构性调整得以有效实现。

  提高制冷循环的性能指标

  笔者从2019年到现如今负责冷却水塔设备结构和性能设计项目,在2018~2019年负责的项目为移动式风冷冷水机组设备结构和性能设计。在2017年~2018年期间负责的为移动式空调箱设备结构和性能设计。在2016年~2017年间负责的为表冷器、洁净式风柜、佳美多功能抽湿器以及水冷冷水机组性能与结构的设计项目,早在2015~2016年间所负责的为香港荃湾蒸发式冷水机组设备系统管道安装和机组设备结构设计等工作,在此项目中单位负责人。

  针对制冷设备相关性能指标的提升以及对单位制冷量的能量消耗来说,其最为主要的研究方向有两点。首先,对制冷循环进行改善,全面分析现有的制冷循环,将其中存在的薄弱处找出并进行改善,这样的分析主要为静态到动态的折转。其次,对新的制冷剂进行探索。特别在限制了某些CFC后加快了制冷剂工作的寻找速度。此类工作主要是对原有的产品进行相应的改进,然后在对其继续使用。另外就是对性能更好的制冷剂进行探索,通过新的制冷剂的探索显著提高系统循环的性能。

  相关期刊推荐:《制冷与空调》Refrigeration and Air-Conditioning(月刊)1990年创刊,刊登内容:以实用技术为主,及时报道国家有关技术创新政策,有关行业发展的重大技术方向及国内外最新技术动态和成果。是目前国内制冷行业中发行量大、影响力广、具有权威性的品牌期刊。

  寻找制冷行业和广泛应用于空调的制冷剂R12的替代物研究在替代工质研究中一直处于一种主导地位,其代替方案主要有混合工质和纯工质两种。现阶段很多学者对R12的单工质替代物都比较推荐R134a,展开制冷的循环性能法方面展开分析,处于工况的情况下,R134a的COP较高,冰箱实际运转时COP会相对低一些。为了对运行的可靠性进行保证,需将压缩机最佳冷冻油的选择以及重新设计进行解决。对于混合工质的替代方案中,通过对近共沸混合工质的研究结果可知,共沸混合工质在现有的低公害纯工质的基础上对于替代时间的缩短具有重要意义。将非共沸混合工质作为CFC的替代物时,其作用主要有降低能耗以及保护环境,所以得到了国内外很多学者的高度重视。

  在最近这些年,通过使用计算机对制冷机的特性进行研究,使研究得到了很大提高。同时计算机也成为了设备设计和计算以及制冷系统的强力工具,具有着很高的实用性。很多学者应用流图,全面分析各个组件,以此将系统效率进行提高。

  提升制冷热交换设备的传热性能

  在制冷系统中换热设备是其中的重要耗电设备,对其效率的提高展开研究在整个制冷剂节能方面属于一种重要举措,而且国内外已经对其展开了深入研究,展开研究时,其具体方式主要是应用强化冷凝器和强化传热技术以及蒸发器的传热,让制冷器的地温差传热以及制冷机蒸发器传热得以有效实现。对于制冷热器强化传热来说,主要基于管内制冷剂侧传热的强化和空气侧换热的强化,让接触的热阻得以减少。

  针对空气侧强化传热来说,一般比较侧重于翅片间距的选择以及形式的改进和蒸发器表面的亲水处理。为了可以让传热效果更好的提高,人们会在翅片的表面上将不同形状的粗糙制造出,强化翅片表面换热。针对现阶段已经拥有的翅片来说,主要有超条缝翅片和条形翅片以及波形翅片。

  强化管内制冷剂侧相变换热时,换热系数一般可以通过增加管壁间和制冷剂来是实现。针对内翅片管来说,其具有很多种形式,而且其具体的翅片也可高可 低,同时一定程度上也可以是和管轴相互平行的直片,另外也可以是螺旋角的螺旋翅片,沟槽和翅片的断面也可以体现出很多种形态,如下图一所示的几种类型翅片形状。

  从下表一中可以看出,管内给热系数可以通过内翅片进行有效提高,所以此情况下可以逐渐使用内翅片对现阶段经常使用的光滑管进行取代,这种情况也属于空调设备节能的一个方向。

  表一 日立各型内翅片管传热和压力降增加率(Gr=200kg/m

  对强化传热进行研究时,针对已经开发的相关传热元件进行以下各项研究工作:第一,利用相关试验,对换热性能受到换热器结构尺寸的影响进行确定。第二,通过使用计算传热学原理和计算流体力学,模拟换热器进行热质交换时与空气流动中的相关数值,通过这样的方式对换热器的特性进行明确。

  制冷型空调节能新工艺的运用进展以及相关研究

  热能再利用技术

  针对热能再利用技术来说,主要由热能量回收利用和空调排风时冷以及冷凝热量回收利用构成,对于冷凝热量回收利用来说主要在设备进行预热时让热量的吸收得以有效实现,以此对产品的能耗进行降低,同时还可以对有效地规控热力污染等相关问题。对于热能量的回收利用来说,一般都在新鼓入风介质设备的降温和提温时进行使用,基于这种技术的合理应用,可以让设备能耗的降低得到有效实现。

  3.2 变频技术

  此技术的实现主要依托于电动机和变频器的相互结合来实现,针对此技术的应用范围来说,一般会被应用在设备电动机上,其主要是利用此技术让设备电动机可以得到足够的动力进行运转,以此对电动机正常工作的实现进行有效确保。比如冷却水泵和空调的冷水机组等设备都需要通过此技术的辅助在可以正常的运转下去。站在降低能耗和绿色生产的角度进行分析,将此技术应用于空调产品中,可以让相关设备根据具体的负荷情况让机组运转速度的控制得以有效实现。在这样的情况下,空调实际进行运行时,可以有效控制电能的消耗。这种技术不但具有很好的降低能耗作用,同时还可以有效保证电动机软启动,以此让电网产生的巨大冲击得以有效避免。另外,一定程度上还可以让精确的温度调节效果得以有效实现。对于VRV变频多联机技术和数码涡旋技术来说,其技术核心主要是变频技术结合,以此更好的节约电能。对于VRV 系统来说,属于一种成熟的技术,在很多单位中都得到了广泛的应用。

  提高制冷设备的自动化水平

  针对节约能量来说,分析其自动调节技术是否先进,可以将制冷机组的水平直接反应出来。所以,在此情况下针对制冷设备的自动化水平来说,一定程度上已经成为了和制冷设备使用寿命、重量指标以及设备性能指标同等重要的评定因素。现阶段,很多制冷装置的自动化已经从最初的单机自动安全保护逐渐的发展成为多机组的自动控制,甚至展开相关控制和监测时还可以通过电子计算机直接展开,以此将运行工况的最佳化进行有效实现,甚至还可以让能量的消耗显著降低。比如针对机电一体化全自动节能空调器来说,这种空调器主要将设备动力配电和设备本身以及控制设备相互结合成为一体,通过采用变水量和变风量等控制技术,应用模糊控制和自适应控制等控制软件,让最佳状态点的控制得以有效实现,使其节能优化的目的得以有效优化。变频调速等技术的应用也属于制冷空调设备节能研究中的一个重要方向,在制冷系统中使用变频调速装置,可以有效实现手动控制或自动控制,通过这样的方式让设备的运行可以符合冷点的相关需求。对于变频调速装置的工程程序来说,主要先将市电进入变频器后然后再进入到电动机,以此让软起动得以有效实现,同时还可以对电网形成一种巨大的冲击。通过温度传感器将冷点上的温度转变成为电信号输入变频器,自行不断选择和寻找同时将其调整到最佳的运行点,最后通过计算机展开闭环控制。

  结束语

  随着空调设备和制冷设备的不断增加,空调和制冷的能耗也在逐渐增长,空调能耗以及节约制冷在世界范围中已经成为了广泛关注的问题。针对节能来说,一定程度上和我国的国计民生密切相关,同时节能也是空调行业不断发展所追求的永恒目标。所以,此基础上需站在整个行业的视角对制冷空调行业和节能相关的法律法规制定出来并不断进行完善,让制冷空调机组的性能系数以及能效比可以在源头上得到控制,以此让其节能性得到显著提高。——论文作者:肖诗红

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