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制冷空调能耗及减排节能技术的分析杜战奎

发表时间：2020/5/8 来源：《电力设备》2020年第2期作者：杜战奎

[导读] 摘要：目前，随着我国城市化的进程不断加快，人们喜欢选择可以带来清凉舒适的环境下，同时对制冷空调也比较关注，然而制冷空调所产生的能耗较高，这给环境带来严重污染现象。

        （河南中烟工业有限责任公司黄金叶生产制造中心河南郑州 450000）
        摘要：目前，随着我国城市化的进程不断加快，人们喜欢选择可以带来清凉舒适的环境下，同时对制冷空调也比较关注，然而制冷空调所产生的能耗较高，这给环境带来严重污染现象。为了可以加强社会各行各业对节能减排的关注，相关工作人员需要加强对这一方面的研究。本文就对制冷空调能耗及节能减排技术进行深入探讨。
        关键词：制冷空调；能耗；减排节能；措施
        当前，随着人们生活水平的不断提高，冰箱、空调等设备日益普及，城市化建设进程的不断加快，也使制冷空调产品得到了更为广泛的应用。制冷空调行业现已成为国民经济中的支柱型产业之一。然而，制冷空调的普及应用虽然给人们的生产、生活带来了巨大的益处，但是由其造成的过渡能源消耗及环境污染也不得不引起我们的高度重视。对于制冷空调而言，进行节能减排已经势在必行。借此，本文就制冷空调关键节能减排技术的应用现状分析及其进展进行研究。
        1、我国制冷空调能源现状
        我国是一个生产制造大国，尤其是进入改革开放以后，我国工业行业和制造业的迅速发展带动了我国制冷空调行业的发展。截止到上世纪九十年代后期，我国逐渐显现出制冷空调生产大国的势头，除了能够充分满足国内市场的需求以外，还有产能剩余，实现对外输出。当时有学者对我国的制冷空调工业总产值进行统计，金额高达2250亿元，在世界范围内的占比超过了15%。近年来，随着人们的物质生活水平不断提高，制冷空调生产量只增不减，我国也逐渐完成了由制冷空调制造大国向制造强国的过渡，但随之而来的就是能源消耗给我国制冷空调行业甚至我国生态环境建设带来的负面问题。例如，对制冷空调需求量大的通常是各大超市。超市中的很多生鲜食品都需要借助制冷空调进行保存，同时还需要大功率的中央制冷空调进行商场内部温度调节，这些都是加剧城市生态破坏的重要因素。此外，建筑行业的迅速发展带来了将近40%的能源消耗量，并且这些消耗还在保持上升的趋势。由此，在我国制冷空调行业发展的过程中，全面进行节能减排对推动行业健康发展有重要意义。
        2、我国制冷空调行业在能耗方面存在的问题
        2.1能耗大
        在社会经济快速发展的今天，制冷空调也在企业、商场、学校和住宅等方面应用越来越广泛。尤其是在农畜与水产品方面，随着冷冻冷藏量的逐步增多，制冷空调在能耗上也越来越高，占据的比例也不断变大。分析制冷空调应用情况可知，通常会受到季节的影响，在能耗上有较大的差异，如冬夏两季制冷空调所需电力不一样。现有制冷空调类型较多，大体上分包括工商用与家用两类。对于家用型空调，其使用频率较低，持续时间很短，而工商用空调使用频率则非常高，基本上是长时间不间断工作。无论是家用型还是工商用空调，都在用电高峰期集中使用，从而为电力供应带来了巨大的压力，也为电网的安全、稳定运行造成了严重威胁，若是发生事故，会引起较大经济损失。
        2.2破坏环境
        制冷空调设备中使用的制冷剂一般属于温室气体，可以在很大程度上造成气候变暖。制冷剂之所以会造成全球气候变暖，主要是由于可以吸收红外线并且可以在大气中持续存在很长的时间。一般研究人员会参考全球变暖的潜能值来预测对于气候变暖的作用大小，这也是经常提到的温室效应，在一定程度上制冷剂可以给臭氧层产生很严重的负面作用。目前使用的制冷剂，一旦引起温室效应，就会直接对于冰川起到负面的影响，最终导致海平面高出原本的高度，进而导致海水倒灌，威胁海边人们的正常生活。与此同时，海水泛滥还会在很大程度上直接影响当地的农业发展水平，导致大范围的农业灾害的发生。严重的话还会造成传染性疾病的发生。所以为了有效减少危害气体的排放，相关部门应该加大这方面的研究，进而减少对于臭氧层的破坏。
        3、制冷空调节能减排技术
        3.1制冷剂替代技术
        制冷剂又叫制冷工质，在制冷循环中属于工作介质。在制冷（热）循环中，主要是通过制冷剂发生相变来实现热量的传递。从这个原理可以发现，在蒸发器中被吸收并冷却，由液态变成汽态，正是通过制冷剂的状态变化来实现制热或制冷的效果。当前，主要有氟利昂、氨、水等作为制冷剂。但是，人们研究发现，氟利昂会破坏臭氧层。

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臭氧层是地球的外衣、保护伞，如果它遭到破坏，地球上的生物就会遭受紫外线的杀伤。这种被称为温室气体的氟利昂，会造成温室效应，导致全球气温升高变暖，危害极大。
        3.2太阳能技术
        在能源紧缺的今天，太阳能的利用可谓一种无运输、安全、开采方便、清洁性高的优势资源，不但能用于供热，还可应用于制冷方面。在制冷空调的工艺上，太阳能可将热能与光能实现光电转换，实现用电制冷和热驱动制冷。现阶段，采用太阳能能源作为制冷空调的能源来源可分为以下两种技术：吸附式制冷与吸收式制冷。（1）吸附式制冷。吸附式制冷多用于制冷量偏低的制冷空调系统中，常用于家用空调制造。活性炭—甲醛系统可利用太阳能实现冷媒水泵运转达到制冷效果；硅胶—水系统在热源温度上仅需65℃左右即可驱动。吸附式制冷具有节约能源、环境污染小、每日持续运行时间维持较长的优势。相对于传统系统而言，通过太阳能驱动吸附硅胶转轮可结合空调形成混合式系统，不仅可达到较好的降温、除湿效果，还可明显提升工作效率，在经济性上较强。（2）吸收式制冷。传统太阳能的热制冷常见于太阳能溴化锂吸收方式，约需85℃左右热源方可启动。这一温度要求较高的太阳能集热装置性能，若通过两级系统则热源温度需达到130℃以上。若能够通过高效太阳能集热装置，其热源温度可控制在140℃左右，联合辅助热源便可对双效溴化锂吸收机组产生驱动作用。这一方式虽然没有充分利用太阳能这一自然资源，但相对于燃气和燃油这类资源的消耗而言经济性上明显更强。
        3.3蓄冷的技术
        转移高峰电力需求，峰的“移动”的权力平衡供应，提高发电效率，已成为当前许多国家重视解决问题。使用“分时电价”政策，以及一些鼓励政策，推广使用低功率的热情，关注技术的存储在使用电槽和发展。普通感冒存储媒介上，用冷水冰，虽然是水，但前者并不发生，温度高于0摄氏度，低温共晶无机或有机材料也可以作为存储介质，也产生相变。例如，在一定的温度和压力，水在外国气体分子形成一个固体晶体包络形状，形成的晶体释放相当于水冰的相变热。因为大多数的制冷剂和水效果，可以在5~12摄氏度，天然气水合物形成的条件下，和更大的晶体相变热(单位体积相变热大冰)，被认为是理想的空调冷存储介质。共晶盐存储是另一种潜热存储，存储介质是由无机盐、水、成核剂、稳定剂，在蓄冷空调工程是一个更常见的相变温度约为8~9摄氏度，共晶盐存储材料，相变潜热95kg/公斤。
        3.4变频技术
        压缩机是空调制冷设备中对于能源消耗影响最大的设备。所以对于压缩机的能源消耗控制是提高节能减排技术的重要手段。变频压缩机主要就是通过一定程度的控制实现压缩机的效率增长。从变频压缩机来看，主要是通过控制技术来影响的。首先是超宽频率转换。这种变频技术主要是在微机技术控制的基础上，对于环境的温度进行快速的测量。要注意的是想要做出准确的变化判断，就需要确保温度保持在一定的状态，这样的情况下才可以达到最好的节能效果。其次就是模糊控制。模糊控制技术在很大程度上可以自动感知室内和室外温度变化，并通过变频对于室内外的温度进行一定的调节，从未保证最好的温度设置。在非常宽的电压和频率范围内，稀土永磁电机可以实现高效率的运行。一般情况下，研究人员可以通过使用变频技术，对于风扇和水泵的转动速度进行调节，从而大大降低空调的能源消耗问题。有研究表明，与传统意义上的空调使用系统相比较，风量变化的空调系统可以达到7/10的能源节约率，水量变化的空调系统可以达到4/5的能源节约效率。所以，通过在压缩机中使用变频技术可以在很大程度上提高空调的节能效果。
        4、结束语
        综上所述，对于制冷空调，为了有效减少能源消耗，大幅度降低有害物质的排放量，应在节能减排技术上加大研究力度，通过对各种现代化科技手段的有效应用，逐步开发出低污染能源，避免出现能源浪费与环境污染的现象，也为制冷空调进一步发展创造有利条件。今后要继续研究制冷空调中节能减排技术的应用，为环境保护作出应有贡献，促进社会经济的发展。
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