制冷空调能耗及减排节能技术研究

制冷空调能耗及减排节能技术研究

余惠敏

广州贝龙环保热力设备股份有限公司??511356

摘要：本文主要研究制冷空调能耗及减排节能技术的相关内容，首先从温室效应和能源消耗两方面入手，讨论使用制冷空调所产生的能耗问题，然后探讨减排节能技术的应用情况，太阳能技术的应用，有效缓解现今能源紧缺的问题，蓄冷技术使得空调制冷剂的使用量有所降低，变频压缩机节能的关键在于控制，设备不会频繁启停，维持稳定的室内温度。

关键词：温室效应；太阳能技术；制冷剂

引言：现今全世界范围内的国家政府几乎都意识到了能源消耗的危害，而空调制冷设备的应用在提升人们生活品质的同时，也加剧了温室效应，相继产生了一系列的问题。制冷空调是一种高耗电设备，夏季消耗的能源占建筑整体的40%。由于空调制冷设备消耗了过多的能源，对大气造成了严重的污染，破坏人类的生存环境。所以在改进空调设备的工作中，必定要实现节能减排的目标。

一、制冷空调能耗问题

（一）加剧温室效应

使用空调设备制冷，在空调内部要添加制冷剂，这种制冷剂属于温室气体，会对地球的自然环境产生一定的影响，导致气候变暖，其根本原因是所产生的气体吸收大气中的红外线，而且该气体在大气中存在的时间越长，造成的影响就越大。如今业内的研究者运用全球变暖潜能值来衡量制冷剂对气候的影响程度，温室效应的发生与制冷剂对大气臭氧层的影响息息相关，制冷剂对大气臭氧层的影响越大，温室效应就会越明显。温室效应会造成冰川融化，进一步导致海平面上升，恶劣的后果是海水倒灌，危及沿海地区人民的生命财产安全。此外温室效应还会对农业生态系统造成严重的影响，大面积的农业灾害，洪灾、干旱，都是温室效应的产物。温室效应最明显的影响就是导致全球气候变暖，这为病毒的传播提供了良好的条件，传染病频发，威胁人类生命。由此可见，人类必须要尽量减少排放有害气体，减少对大气臭氧层的破坏。如表1所示为如今市面上常用制冷剂及其GWP和ODP值。

（二）用电峰谷变化幅度过于显著，能耗巨大

近年来社会经济水平逐渐升高，人们为了追求生活舒适性，常常需要开空调。在夏季制冷空调的使用范围日益广泛，大型商场、小型商场、超市、办公场所、居民住宅都需要长时间使用制冷空调[1]。另外在食品保鲜方面，也需要大面积使用空调，农作物、畜牧产品、水产品在天气炎热的时间段内都需要使用制冷空调设备，而且这些产品保鲜对制冷空调设备有很高的要求。这就意味着智能空调设备需要消耗非常大的能量，也可以预见这方面消耗的能量占人类能量消耗总量的比例越来越大。冲击性负荷季节性特点明显，主要的表现是使用时间段不同，电力消耗情况也有很大的差异，能量消耗变化幅度大，电网就需要采取必要的措施适应这种情况，对电力公司来说这是一个挑战。家用型和工商用型是目前中国空调的两大应用类型，有各自的使用特点。家用型空调持续使用时间短，工商用型需要连续使用，而且使用频率高。非常容易形成用电峰谷，使得电网的供电压力变化幅度非常大。对于供电系统来说，难以维持安全性和稳定性，经济性在这种情况下也难以达到较好水平。

二、制冷空调减排节能技术

（一）运用太阳能技术，有效缓解能源紧缺现状

太阳能技术能够有效缓解能源紧缺这一问题，目前该类技术已经得到了广泛的应用。覆盖制冷和供热两个技术领域，在制冷方面有两种太阳能技术发挥了明显的作用。一是吸附式制冷技术，主要应用于制冷量略低的环境中，家用空调就是吸附式制冷技术应用的主要领域。比如活性炭甲醛系统。冷媒水泵在太阳能的驱动下达到制冷效果。该技术在家用环境中优势明显，对环境产生的污染较小，有着很好的除湿降温效果，而且能源消耗量低，持续时间长。另一种技术是吸收式制冷，溴化锂是传统太阳能制冷技术的主要方式，当温度达到85摄氏度以上时，制冷才能开始启动。如果使用的是两级系统，温度就能提升至130摄氏度以上。实现对双效溴化锂的驱动作用，温度需要达到140摄氏度以上。最终达到空调制冷的目标，起到良好的资源节约作用。

（二）蓄冷技术的应用明显降低制冷剂的使用量

在专业人士的共同努力下，蓄冷技术得到了良好的发展，明显降低制冷剂的使用量。目前已经比较成熟的制冷技术有三种，一是水合物浆体，该技术的发明原理是一部分的氨盐溶液在常规的大气压力下会形成浆体，与传统的冰浆相比，该技术生成浆体更加方便，而且制冷效果良好，能够让空调系统的温度相变维持在0到12摄氏度之间，已经完全符合制冷标准。二是水油制冷技术，该技术使用的传热流体是水，蓄冷的介质是石蜡。在密度差的影响作用下，混合物会呈现流体状态。密度差的大小达到一定标准，水油就会呈现分离状态，空调制冷的目的得以实现。第三种技术是共晶盐技术，十水硫酸钠是共晶盐的主要成分，加入调价剂，混合物的温度就能够被调节至9摄氏度，符合制冷空调的蓄冷标准。共晶盐的密度是水的3.5倍，该技术有一个缺点，就是混合物容易老化，蓄冷的持久效果不是特别理想。

（三）变频技术减少压缩机启停次数，维持室内恒温状态

压缩机是制冷空调的重要内部组成部分，消耗的能量也最大。研究变频技术的目的就是为了降低压缩机的能耗，而且到目前为止变频技术的节能效果比较理想。传统模式下，空调系统依靠压缩机的启动和停止调节室内的温度，但是频繁的启动和停止会加大电能消耗量，也会让压缩机内的各个零部件产生一定程度的磨损，使用寿命会有所降低[2]。运用变频技术就能有效避免这种情况。运用变频器调节转速，制冷剂的流量在此条件下会发生改变，最终实现调节制冷量的目的。如图1所示为变频控制技术的基本组成。空调系统安装变频压缩机不仅能以最大的功率制冷，还能用最短的时间接近预先设定好的温度，之后变频压缩机会进入到低速运行状态，在维持室内温度的过程中，消耗的能耗会明显降低。变频压缩机节能的关键在于控制，不会频繁启停，室内的温度也十分稳定。与传统的压塑机空调系统相比，节约的能源会达到20%以上。以超宽变频为例，内部装有微电脑控制系统，会准确感应环境温度的新变化，并维持室内温度恒定。

图1变频控制技术的基本组成

总结：综上所述，在研发制冷空调的工作中除了要侧重于节能减排技术以外，还要将能效标准考虑在内。合理制定制冷空调的能效标准，会促进研究厂家和生产厂家加强对能效的控制。区分运行季节，科学衡量能效，制定的能效标准要有一定针对性，也应该十分科学。监督空调制造商提高空调的节能减排性能，加速我国空调产品进步，尽快与世界水平接轨。

参考文献：

[1]张博.某三甲医院综合病房大楼中央空调水系统的能耗优化管理研究[D].东华大学,2017.

[2]黄宇.中央空调系统制冷过程研究及能耗分析[J].科技经济导刊,2017(03):86.