製冷壓縮機節能技術_壓縮機的發展歷史、現狀和趨勢

A. 製冷與空調技術發展前景概況

如今，很多的生產技術都在不斷地更新發展，而且隨著21世紀的進程當中，環境問題，污染問題，等等的一系列的難題擺在各個企業的面前，如何做到環保，節能成了提高技術水平的核心因素。製冷與空調技術是多數人普遍關注的一個領域，畢竟空調的使用廣泛，遍布各類商業場所，家居環境，與我們的生活息息相關。

技術現狀

製冷壓縮機在面臨環保、節能、以及企業間競爭等一系列的挑戰中出現了新的突破。在整個壓縮機工業的方方面面都廣泛使用的電子計算機成為不可或缺的手段，這包括計算機數據採集和整理，計算機輔助設計、設計和工藝的優化等。其帶來的總體效果體現在壓縮機的小型化和高效率，此外，雜訊和振動得到降低，可靠性得到提高和壽命得到延長。而在取得這些成就的過程中所消耗的開發、設計和生產製造時間都比過去短且費用亦低。

工作過程模擬與優化

模擬容積式壓縮機的瞬態工作過程，進一步揭示密封、潤滑與導熱的機理，建立新的數學模型，改良設計方法等，是提高容積式壓縮機工作性能的主要途徑之一。從幾何學和運動嚙合原理出發開發新的壓縮腔型線，應用有限元理論分析關鍵零件的熱、力變形及其對密封間隙的影響，以及通過對氣體流動規律的認識來判斷相關損失等，是優化設計的必要工作。

離心式壓縮機則應從流場出發，研究葉輪機械內部復雜的三維非定常、非對稱流動現象，深化對激振力產生機理以及失速、喘振等現象的認識，探索通過誘導流場主動控制氣動失穩、提高穩定裕度的途徑。研究高參數下微小間隙約束自激源特性，建立超常工況流體激勵下的軸系非線性穩定性和動力響應模型，研究提高軸系穩定性的工程適用方法。

變工況設計理論

容積式壓縮機現有的結構設計都是以規定設計工況為前提，規定設計工況又是考核壓縮機性能優劣的必要條件。可靠性與壽命考核的工況則是以壓縮機的安全運行為目的。實際上，製冷壓縮機的運行工況與環境(溫度、濕度)有很大關系，規定設計工況下的高性能並不表示實際運行時的能量節省。所以，有必要開展變工況設計理論的研究。

超常工況下的安全運行與控制

特別惡劣的環境條件、系統壓力的突然升高等超常工況的出現以及高轉速、跨臨界等高參數的要求，對壓縮機的運行效率與可靠性提出了挑戰，必須進行專題研究，也是未來容積式壓縮機和製冷技術進步的象徵。

製冷壓縮機與環境保護

傳統的製冷劑(R11，R12，R22等)的排放對大氣環境造成嚴重破壞已成為不爭的事實，新的環境友好製冷劑的研究開發正在積極進行當中。製冷劑的替代不僅要求製冷系統做相應的更改，也要求壓縮機適應相應的要求。因此，適應於新型製冷工質的壓縮機技術的研究開發成為壓縮機技術發展的重點之一，製冷工質替代對壓縮機與相關系統的影響以及相關設計思想與對策的研究，是不容忽視的重要研究內容。

無油潤滑及特殊用途壓縮機研發

由於一些特定應用環境的要求，無油潤滑或其他一些特殊結構的壓縮機被提出，比如用在航天器上食品與蔬菜保鮮、飛機吊艙空調系統等。這就需要我們研發特殊結構的壓縮機以適應特殊的環境要求。

新原理、新結構開發

渦旋壓縮機、螺桿壓縮機仍將是未來一段時間內容積式壓縮機技術發展的重要方向。根據容積式壓縮機的結構特點，人們一直在嘗試並探索一些新的結構，效率高、工藝性好的新型壓縮機將成為開發的重點。

其他

壓縮機技術的發展離不開諸如電機、材料、機械加工、測試、計算機技術及控制等相關學科的技術進步，反過來，壓縮機與製冷技術的不斷進步也推動著相關學科的發展。

以上的敘述既是製冷與空調技術的發展現狀以及未來的發展方向的一個概述，看完上述的介紹，大家對與這一方面的情況應該有了相應的了解。空調在人們的生活裡面用到的特別多，夏天製造冷空氣消除暑熱，冬天還要製造暖氣為我們驅趕嚴寒，用電量也是相當地巨大的，希望未來能夠出現更加具有含金量的技術能夠出現。

B. 半導體製冷技術和壓縮機製冷技術比較

機械壓縮式製冷系統包括壓縮機、冷凝器、過濾器、電磁閥、膨脹閥、蒸發器、儲液器、製冷劑等，通過管路將各個元件鏈接起來。
壓縮機製冷缺點：
低溫啟動難，冬天制熱效率低，怕震動，不能傾斜，更不可以隨意顛倒。系統維護時需要火工作業來更換損壞元件。遇到損壞元件和管路，要放掉冷媒，才能火工作業，有一定浪費。
壓縮機製冷優點：
製冷效率高，COP最高可以達到3.8.，節能環保。

半導體空調是由半導體製冷片、散冷片、散熱片等構成，通過電纜連接起來。
半導體製冷缺點：
製冷效率低，最高可以到0.6。製冷性能隨環境溫度、電壓、導冷塊厚度、冷端散熱模式，機械壓力、導熱相變材料材質影響而呈非線性變化。
半導體製冷優點：
半導體空調沒有製冷劑，不會泄露，不怕震動，不怕傾斜，不怕顛倒；運轉無機械運動，不會磨損；體積小，可靠性高。具體優點體現在以下幾點：
1、首先半導體製冷片熱慣性小，冷熱隨意切換。製冷制熱時間非常快，通常在數秒內即可達到最大溫差
2、半導體空調冷熱調節范圍寬，冷熱轉換快。大溫差環境，即使外界環境高達60度，散冷器表面依舊可以保持22~25度
3、半導體空調是換能元件，通過對其電流、電壓控制可以很容易實現對箱體溫度的精確控制。同時半導體空調採用多組並聯使用，即使有一組失效，也不會影響製冷效果
4、半導體空調制熱表面溫度低於80度，無明火，對設備安全可靠
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C. 空調製冷的節能優化問題

從描述上看淺談如何對空調製冷系統設計的優化，介紹如下；

1空調製冷系統概念與介紹

所謂空調製冷系統，即是空調系統本身所產生的一種模式，而空調製冷系統的能耗也成為國民生產生活能耗的重要組成部分。通過相關數據顯示，近些年來，我國空調製冷產生的能耗占據社會總能耗的百分之三十以上。這就足以說明對空調製冷系統進行優化設計是相當有必要的，同時其本身也具有很大的潛力。故而在未來空調製冷系統節能優化設計中應該加大力度，從而挖掘出空調製冷系統節能設計本身的巨大經濟價值與社會

價值。

2空調製冷系統節能的必要性與發展前景

2.1必要性

自從1997年全球主要國家簽訂《京都議定書》之後，對於空調製冷以及空調系統全球性的環保協議自此誕生，並且在這之後，每年聯合國都會針對氣候問題進行談判。所以空調製冷系統所造成的能耗已經逐漸被全社會乃至全世界所關注，空調製冷系統節能優化本身具有非常重要的現實意義。

空調製冷除了會造成能源消耗，其本身對環境保護也會產生一定的負面影響。空調製冷系統本身因為消耗能源，所以必然會產生許多溫室氣體，而這些溫室氣體將直接對臭氧層進行破壞，從而出現了人們熟知的溫室效應現象。臭氧層空洞、全球變暖以及一系列全球性環境保護問題應運而生，進而對地球的環境造成嚴重的負面影響。所以針對當前嚴峻的形勢，加強對空調製冷系統的節能優化設計是至關重要的。

2.2前景

針對目前我國空調製冷系統節能的現狀來看，未來空調製冷系統節能依舊會成為研究的重點，我國以及整個行業對其的重視程度也會不斷提升。最近幾年，我國陸續出台了相關的政策，也頒布了許多綠色建築評價標准，目的就是為了真正意義上實現空調製冷系統的節能目標。我國現階段已經推出各種環境友好型製冷劑，還逐漸實現以壓縮機結構與性能為基礎的空調製冷核心技術。無論是在政策方面還是在市場方面，都開始注重空調製冷產品以及系統開發的節能與環保。所以在未來空調製冷設計過程中，不具備節能與環保要求的產品、企業、生產廠商都必然會面臨社會的淘汰。

3空調製冷系統設計的優化對策

3.1利用新型壓縮機對空調製冷系統進行優化

針對當前市面上比較普遍的小型空調製冷系統而言，一般選擇的核心機械都為渦旋壓縮機。而新型的渦旋壓縮機則是通過利用頂部氣腔進行氣體的吸氣和排氣，從而實現對電磁閥開關時間、通斷電時間的控制與把控。通過這樣的形式，可以使得壓縮機本身有效調節所需要耗費的能源，進而實現節能環保的目的。此外還比較常見的一種壓縮機為直流變速渦旋壓縮機，其採用稀土作為基礎原料，並且這樣的結構本身可以降低電磁與雜訊干擾，還可以避免火花出現，具有一定的安全性，同時在使用過程中相比較其他類型壓縮機而言，壽命也相對較長。

而中型以及大型空調製冷系統選用的製冷系統核心則為螺桿式壓縮機，常見的螺桿式壓縮機分為單螺桿、雙螺桿以及三螺桿三種。三螺桿壓縮機相比較其他兩種更加具有優勢，通過增強壓縮機平衡，形成獨立的工作容積，從而對空調排氣與吸氣量進行控制，實現負荷減小的同時也達到了節能的目的與效果。

3.2利用變頻控制技術對其進行優化

變頻控制技術是近些年來新興起的一門技術，同時也是未來技術發展過程當中，涉及到電子信息以及智能技術於一體的高端技術。比如說我國電網所供應的工頻都是固定的50Hz，但是這個頻率並不一定適合所有的設備運作。所以如果不實行變頻，一方面有可能不利於該設備進行工作，導致該設備的工作效率降低，另一方面也很容易導致該設備出現損壞或者壽命減短。

我國大部分空調所使用的製冷設備均為定速壓縮機，當壓縮機以固定不變的速度運行的時候，就會對室內溫度進行調節。比如設定溫度為20℃，那麼當其調節到20℃之後，即可以實現開關的重新啟動或者停止。而整個過程當中，電動壓縮機需要承受整個工作狀態中產生的較大動量，從而造成壓縮電動機本身消耗極高的電能。而如果這種狀態持續太久或者不斷切換工作狀態，都會使得壓縮機本身的耗能增多，同時也會加速器件之間的磨損。所以採用變頻控制技術，實際上可以有效減少壓縮機本身因為頻繁工作而出現的電能損耗，同時還可以在各個頻率之間進行自動調節與轉換，確保不同狀態下頻率轉換對空調本身的影響降低到最小。

3.3實現製冷系統模擬優化

實現製冷系統模擬優化實際上是實現空調製冷系統性能最優化的重要做法。通過選擇合理的材料，並且對空調製冷系統本身結構進行研究，創新出一些突破傳統的設計原則，從而衍生出新的原則與方法，故而系統模擬技術應運而生。這種技術就是將計算機系統模擬的方法運用於製冷空調裝置的系統建模和特性研究中來。然後通過計算機模擬製冷系統的實際工作過程，通過模擬的手段對各個系統參數與系統配件進行疲憊，最終通過模擬形式對系統進行研究，其主要目的是實現替代傳統樣機的研究和實驗。所以近些年來我國許多空調製冷研究者都開始利用模擬模擬技術進行研究，從而減少資金與時間成本，提高整體研究效率。

3.4選擇清潔能源作為空調製冷能源

傳統空調製冷之所以會對能耗造成影響，主要是因為傳統空調選用的製冷能源是非環保的，所以選擇清潔能源、自然能源以及可再生能源作為空調製冷能源，是未來空調製冷系統優化的重要方式。常見的並且可代替傳統製冷能源的代表有太陽能、風能和潮汐能。利用這些能源一方面可以實現清潔，另一方面這類能源在自然界所蘊含的數量巨大，可以滿足大量的能源供應需求。所以利用這些清潔能源代替傳統空調製冷能源，既可以確保應用過程中的安全性，也可以實現對我國能源結構的優化，避免能耗浪費的同時也保護了我國社會的整體生態環境。

D. 制泠壓縮機主要由幾大部分組成

單級蒸汽壓縮製冷系統，是由製冷壓縮機、冷凝器、蒸發器和節流閥四個基本部件組成。它們之間用管道依次連接，形成一個密閉的系統，製冷劑在系統中不斷地循環流動，發生狀態變化，與外界進行熱量交換。
液體製冷劑在蒸發器中吸收被冷卻的物體熱量之後，汽化成低溫低壓的蒸汽、被壓縮機吸入、壓縮成高壓高溫的蒸汽後排入冷凝器、在冷凝器中向冷卻介質(水或空氣)放熱，冷凝為高壓液體、經節流閥節流為低壓低溫的製冷劑、再次進入蒸發器吸熱汽化，達到循環製冷的目的。這樣，製冷劑在系統中經過蒸發、壓縮、冷凝、節流四個基本過程完成一個製冷循環。
在製冷系統中，蒸發器、冷凝器、壓縮機和節流閥是製冷系統中必不可少的四大件，這當中蒸發器是輸送冷量的設備。製冷劑在其中吸收被冷卻物體的熱量實現製冷。壓縮機是心臟，起著吸入、壓縮、輸送製冷劑蒸汽的作用。冷凝器是放出熱量的設備，將蒸發器中吸收的熱量連同壓縮機功所轉化的熱量一起傳遞給冷卻介質帶走。節流閥對製冷劑起節流降壓作用、同時控制和調節流入蒸發器中製冷劑液體的數量，並將系統分為高壓側和低壓側兩大部分。實際製冷系統中，除上述四大件之外，常常有一些輔助設備，如電磁閥、分配器、乾燥器、集熱器、易熔塞、壓力控制器等部件組成，它們是為了提高運行的經濟性，可靠性和安全性而設置的。

E. 什麼類型的製冷壓縮機能做節能

半封閉活塞機；
可以用溫度感測器，壓力感測器，PSG壓縮機節能設備，通過對壓縮機蒸發溫度的判斷，來調節壓縮機壓力開關值，使壓縮機提供的製冷量隨負荷變化得到調整，避免大馬拉小車或小馬拉大車的現象。

製冷壓縮機是製冷系統的核心和心臟。壓縮機引的能力和特徵決定了製冷系統的能力和特徵。某種意義上，製冷系統的設計與匹配就是將壓縮機的能力體現出來。因此，世界各國製冷行業無不在製冷壓縮機的研究上投入了大量的精力，新的研究方向和研究成果不斷出現。壓縮機的技術和性能水平日新月異。壓縮機的種類很多，根據工作原理的不同，製冷壓縮機可以分為定排量壓縮機和變排量壓縮機。

F. 壓縮機的發展歷史、現狀和趨勢

1、壓縮機的發展歷史：

中國的壓縮機行業從建國以來實現了從無到有，製冷和空調行業中採用的壓縮機有5大類型：往復式、螺桿式、回轉式、渦旋式和離心式，其中往復式是小型和中型商用製冷系統中應用最多的一種壓縮機。

螺桿式壓縮機主要用於大型商用和工業系統。回轉式壓縮機、渦旋式壓縮機主要用於家用和小容量商用空調裝置，離心式壓縮機則廣泛用於大型樓宇的空調系統。

各種往復式壓縮機一般根據壓縮機殼體形式以及驅動機構設置方式分類。根據殼體形式來分有開啟式和封閉式半封閉式壓縮機。封閉式是指整個壓縮機均設置在一個殼體內。

2、現狀：

在國內壓縮機供應不足的情況下，中國每年還需適量進口。主要貿易國家是德國、美國、義大利、日本、丹麥、巴西、韓國等。設備改造，國產壓縮機的質量、產量都大幅度提高。

3、趨勢：

未來十年是中國由製造大國向製造強國轉變，實現由中國製造向中國創造、中國製造轉變的關鍵時期。直線壓縮機技術就取代傳統壓縮機，在於其效率高、0噪音、0污染和結構簡單，是真正的綠色工業技術。

中國製造業未來十年的發展的六個體現，製造業已發展成為中國國民經濟的支柱。製造業工業增加值約佔全國GDP的三分之一，佔全部工業的80%；上交稅金約佔全部工業的90%。

工業製成品出口佔全國外貿出口總額的90%；從業人員佔全部工業的90%。「從發展趨勢來看，未來十年會有一些變化，但是製造業在國民經濟當中還會佔比較重要的位置。」

(6)製冷壓縮機節能技術擴展閱讀：

壓縮機的分類：

壓縮機按其原理可分為容積型壓縮機與速度型壓縮機。容積型又分為：往復式壓縮機、回轉式壓縮機；速度型壓縮機又分為：軸流式壓縮機、離心式壓縮機和混流式壓縮機。

如今家用冰箱和空調器壓縮機都是容積式，其中又可分為往復式和旋轉式。往復式壓縮機使用的是活塞、曲柄、連桿機構或活塞、曲柄、滑管機構，旋轉式使用的多是滾動轉子壓縮機。在商用空調上，又多是離心式、渦旋式、螺桿式。

按應用范圍又可分為低背壓式、中背壓式、高背壓式。

低背壓式 ( 蒸發溫度 -35 ～ -15 ℃ ) ，一般用於家用電冰箱、食品冷凍箱等。中背壓式 ( 蒸發溫度 -20 ～ 0 ℃ ) ，一般用於冷飲櫃、牛奶冷藏箱等。高背壓式 ( 蒸發溫度 -5 ～ 15 ℃ ) ，一般用於房間空氣調節器、除濕機、熱泵等。

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製冷壓縮機節能技術

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