4.1空調技術發展概況
空調技術的迅速發展,已從單一的製冷、製熱功能,發展到能滿足人類生產、工藝、生活上多方麵的要求。下麵我們分門別類地將空調發展中的一些熱點予以介紹。
4.1.1節能
在能源日益緊張的當今世界,減少空調器和空調設備的能量消耗已經刻不容緩。當某一家空調製造公司取得節能方麵的技術優勢,其產品銷量就會因此大增。基於這種商業的利益,近年來研製出了多種新型節能空調器。
空調器的節能方法主要是減少壓縮機的輸人功率,在耗電一定的條件下盡量獲取更多的製冷量。節能的指標是用能效比(E.E.R)來作比較的。這一比值是指一台空調器的名義製冷量Q0與其總輸入功率P(壓縮機電動機、風扇電動機等的輸入功率之和)之比。
(1)節能型空調器的節能原理
1)壓縮機具備高能效比
全封閉式的適用於房間空調器的製冷壓縮機工作條件是:使用R22為製冷劑,其冷凝溫度為54.4℃,蒸發溫度為7.2℃,節流前溫度為46.1℃(過冷度8.3℃),吸氣溫度35℃(過熱度27.8℃)。
日本鬆下等公司生產的空調用全封閉式壓縮機能效比在2.57~2.77之間。我國西安出產的YZ-12型全封閉旋轉式壓縮機的能效比也在2.6左右。韓國的開利-大宇ABF065111A型壓縮機在同樣標準下的能效比達到3.08,節能效果顯著。
選用能效比在3以上的全封閉式壓縮機是實現節能的必備條件。
2)提高製冷劑的製冷循環效率
與一般常規的製冷循環相比,新型節能家用空調器改變了標準製冷劑工況,將蒸發溫度和冷凝溫度都提高了,這樣有利於提高空調器製冷量。節能型空調製冷劑冷凝溫度為48.18℃,毛細管前的溫度為37.72℃(均低於常規設計),製冷劑蒸發溫度則為10.54℃。這種空調器的出風溫度為14.06℃,大大高於7.2℃的蒸發溫度和舊式空調的出風溫度(12℃)。這樣使空調器的製冷量比原有的製冷量提高了。
3)提高冷凝器和蒸發器的效率
製冷劑蒸發溫度和冷凝溫度的改變需要相應加大換熱器的換熱麵積和換熱效果。解決的方法是:使冷凝器和蒸發器的體積增加,采用新型紫銅管和散熱翅片以及大風量的風機。
4)適合家庭需要
節能型空調器之所以受到大部分消費者的歡迎,主要是因能效比高而帶來的節電,可以不更換家庭中的小容量電表,在外形尺寸上也較受歡迎。
(2)空調中應用的新技術
1)采用新型製冷壓縮機
空調器中最普遍采用的是全封閉轉子式壓縮機,其中新開發的是全封閉雙轉子壓縮機結構。日本的大金(DAIKIN)、東芝(TOSHIBA)等企業研製出的新型節能空調器中已采用雙轉子式壓縮機。
在兩台室內機組、一台室外機組的空調器係統(即所謂一拖二式空調器)裏,壓縮機的負荷變動幅度增大。雙轉子式壓縮機有較大的容量控製範圍和高度的可靠性,可適應新的結構。雙轉子式壓縮機一般為臥式。為了使每個壓縮部件中轉子的潤滑油保持均勻,兩個壓縮部件在水平位置相對連接,即構成複式壓縮機係統。
這種壓縮機的單相電動機的定子和轉子分布在壓縮機機殼內兩端,而壓縮機的主體則放置在機殼的中央。這兩個壓縮機轉子的旋轉方向呈對向形,製冷劑最後在一個排氣管合流後排出送入製冷係統中。
在雙轉子式壓縮機的轉子上部設置著離心供油係統。它使壓縮機轉動部分得以潤滑,剩餘的潤滑油從供油係統流出,在電動機後側至中央部位循環。
每一個單側的壓縮機部件裝有容量控製機構,使五級容量級的控製得以實現。例如,當兩個係統運轉時的能力為100%時,若一個係統容量控製運轉時能力給定為35%,由於組合的結果,可以分別得到100%~85%~50%~35%~0的容量控製。
在雙轉子式壓縮機裏,由於電磁閥的開閉,可使滑塊背麵的壓力在低壓、高壓間進行切換。然而,扁板的作用可控製閥的移動,使卸載孔完成開、閉。卸載設在壓縮機的內部,由於管路短,彎曲也少,因而壓縮腔內的製冷劑氣體在卸載時的損失變得很小,因此無論容量如何控製,壓縮機的效率下降很小。
除上述雙轉子式壓縮機以外,還有蝸旋式壓縮機也屬於新型產品。蝸旋式壓縮機由動蝸旋和定蝸旋組成壓縮部件,兩個蝸旋相對並以漸開線方式運動,使兩個蝸旋片之問的密閉空間產生移動以及體積變化,從而完成對製冷劑的吸、壓、排過程。
蝸旋式壓縮機的零件大為減少,與全封閉往複式壓縮機相比,其體積減少了40%,重量減輕了15%,而效率卻提高了10%,噪聲降低了5dB(A)。它的主要零件隻有5個,而且沒有吸氣閥和排氣閥,故其故障發生的機會也相應減少。
這種蝸旋式壓縮機配置了高效率的熱交換器,可以保證空調器的優質、高效和節能。全封閉旋轉式壓縮機雖不是新型品種,但是近年來其性能有所改進。中國的一些節能型空調器多采用日本三菱、鬆下、日立等公司的全封閉旋轉式壓縮機或美國泰康全封閉壓縮機。
2)應用高效換熱器
換熱器的熱交換性能的改善主要依靠傳熱麵積的增大和結構的更加合理。散熱翅片和紫銅管可以製成多種形狀,其目的是增加傳熱麵積和使製冷劑在內部的流動更趨於合理。這樣,雖然換熱器整體的傳熱麵積增加了,但外形及體積卻減少了。
日本富士通公司還推出一種人字形(或V形)換熱器。這種換熱器折成三段,可以在不增加自身左、右尺寸的前提下,減小高度。因此,在采用這種新型換熱器以後,分體壁掛式空調器室內機組的高度由37cm減小到28.5cm,而長度卻由原來的81.5cm縮短到78.9cm。同時,該結構將風扇設計在室內機組的中心部位而非通常的下部,從而能最有效地利用上方吸回的氣流,實現高效而寧靜的運轉。
3)應用智能化模糊控製技術
智能化的模糊控製幾乎已經在所有新的空調器中所采用。這是一種建立在模糊理論基礎上的新技術。智能化模糊控製用於空調器中不僅便於操作空調自動化,而且由於是自動控製送風速度、風溫等,所以也具有節能的優點。
人的舒適感不僅僅取決於室內的溫度,即使設定的溫度相同,陽光照射強度、體力活動輕重、環境溫度和濕度高低等條件均會對人體產生微妙的影響。為了更加貼切地讓人產生舒適感,就不僅是采用原有的簡單溫、濕度控製,而是較全麵地按人體感覺來進行調節和控製。
所謂智能模糊控製是根據室內溫度、相對濕度、太陽輻射、氣流、著衣量、活動量等個人體所感受到的舒適因素進行綜合調節。即利用不同的傳感器,通過單片機進行監測和選擇,對室內溫度、相對濕度、室外氣溫等參數進行綜合計算,再對組合模式進行選擇、推算,最後確定在當時條件下空調器所需的最佳運轉方式,在各種情況下滿足用戶的需求。
日本的新產品幾乎都采用了智能模糊控製,三菱重工公司SRK係列房間空調器裝置有“人肌傳感器”,用來監測房間的溫度、濕度和氣流三要素,利用微電腦模擬用戶的要求和生活習慣進行舒適度和節能控製。