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提升制冷系统中压缩机能效的方法

来源:中国制冷网 2016-08-23

        压缩机是制冷系统中技术含量最高、难度最大、生产过程最复杂的关键部件,是制冷系统的心脏,压缩机品质的好坏直接影响着制冷系统的好坏。反过来,制冷系统设计与匹配的好坏则决定着压缩机的工作状态。

  七大方向可提升能效

  空调器的耗能部件主要有:压缩机、室内风机、室外风机、控制系统、风向电机、待机能耗等。其中除了待机能耗尚不在国际标准的规范范围中外,压缩机是空调器的主要耗能元件,约占总能耗的88%以上。因此,压缩机效率的提高将直接带来空调器效率的提高。

  理论上讲,任何能够减小压缩机损失的措施均能够提高压缩机的效率。问题的关键在于所采取的措施是否是针对压缩机的主要损失。更大的困难是,不同类型的压缩机、不同制造商的压缩机主要损失也不同。因此,要提高压缩机的效率就必须对具体的压缩机有深刻的了解和认识,这意味着大量的基础技术工作,也是国内压缩机企业的薄弱环节。

  这里仅从一般意义上对提高压缩机效率的措施进行分析。第一,改进电机效率,电机效率的提高意味着压缩机电效率的提高和压缩机总体效率的提高;第二,减小摩擦功耗,减小摩擦功耗意味着机械效率的提高;第三,改进气阀,气阀运动规律的正确与否、弹簧力与气流推力的合理匹配、结构参数的优化、流动阻力的降低、因气阀造成的余隙容积的控制等任何方面的改进均可提高压缩机的效率;第四,降低吸、排气压力损失和压力脉动;第五,提高温度系数;第六,提高容积系数;第七,减小泄漏,即提高泄漏系数。

  变工况性能最重要

  毫无疑义,提高压缩机的能效将直接带来空调器的节能。由于压缩机为主要耗能部件,所以这将是最有效的节能手段。而且压缩机的能效提高主要依靠技术改进而不是大幅度增加材料的消耗,这也是技术经济性最好的节能手段。

  不过,需要注意的是,压缩机的能效为了衡量、比较的方便,是统一在一个特定的运行工况下测定的。压缩机制造商为了获得较高的能效评价,开发设计高效压缩机也是针对这个特定的工况进行的。但空调器在性能测试时,压缩机的运行工况往往不是其设计工况,而且这个运行工况还因不同的空调器设计而变化。更进一步,空调器在实际运行时的工况也不是空调器的测试工况,更不是压缩机的设计工况,它将随使用环境即环境温度和用户设定的室内温度而变化。

  这样压缩机实际运行时的能效与其设计工况下的能效相比就出现了两个层次上的变数:空调器的具体设计(取决于空调器制造商)以及使用环境。那么单纯追求压缩机在设计工况下的高效率就失去了节能的意义。

  由此提出了压缩机变工况性能的概念:压缩机的能效应当在较宽广的范围内保持较高,这样在空调器中实际运行时才能够获得良好的节能效果。

  空调整机决定压缩机工况

  从空调器设计的角度看,高效压缩机可以提高空调器的效率。但反过来空调器能效的提高并不完全依赖于压缩机。换句话说,可以用较低效的压缩机开发出较高效的空调器,用高效压缩机也会制造出低效空调器。一切取决于在空调器按国家标准规定的测试工况测试时压缩机的实际运行工况。

  目前一些空调器厂家采用高效压缩机、较小的换热器制造低能效空调器以降低成本就是这个道理。这时由于较大的换热温差导致压缩机的排气压力较高、吸气压力较低,从而使压缩机压力比较大,制冷能力较低、效率也较低。开发高效空调器需要加大换热器。

  因此,从空调器的设计角度看,要提高空调器的效率包含两个方面:一方面是在国家标准规定的、固定的测试工况下设计空调器时使空调器具有较高的效率,其中包含着充分发挥压缩机的制冷能力和高效率的含义;另一方面则是空调器变工况运行的概念:空调器应当在较宽广的范围内保持较高的能效,这样在空调器实际运行时才能够获得良好的节能效果。

 
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