制冷压缩机节能技术_压缩机的发展历史、现状和趋势

A. 制冷与空调技术发展前景概况

如今，很多的生产技术都在不断地更新发展，而且随着21世纪的进程当中，环境问题，污染问题，等等的一系列的难题摆在各个企业的面前，如何做到环保，节能成了提高技术水平的核心因素。制冷与空调技术是多数人普遍关注的一个领域，毕竟空调的使用广泛，遍布各类商业场所，家居环境，与我们的生活息息相关。

技术现状

制冷压缩机在面临环保、节能、以及企业间竞争等一系列的挑战中出现了新的突破。在整个压缩机工业的方方面面都广泛使用的电子计算机成为不可或缺的手段，这包括计算机数据采集和整理，计算机辅助设计、设计和工艺的优化等。其带来的总体效果体现在压缩机的小型化和高效率，此外，噪声和振动得到降低，可靠性得到提高和寿命得到延长。而在取得这些成就的过程中所消耗的开发、设计和生产制造时间都比过去短且费用亦低。

工作过程模拟与优化

模拟容积式压缩机的瞬态工作过程，进一步揭示密封、润滑与导热的机理，建立新的数学模型，改良设计方法等，是提高容积式压缩机工作性能的主要途径之一。从几何学和运动啮合原理出发开发新的压缩腔型线，应用有限元理论分析关键零件的热、力变形及其对密封间隙的影响，以及通过对气体流动规律的认识来判断相关损失等，是优化设计的必要工作。

离心式压缩机则应从流场出发，研究叶轮机械内部复杂的三维非定常、非对称流动现象，深化对激振力产生机理以及失速、喘振等现象的认识，探索通过诱导流场主动控制气动失稳、提高稳定裕度的途径。研究高参数下微小间隙约束自激源特性，建立超常工况流体激励下的轴系非线性稳定性和动力响应模型，研究提高轴系稳定性的工程适用方法。

变工况设计理论

容积式压缩机现有的结构设计都是以规定设计工况为前提，规定设计工况又是考核压缩机性能优劣的必要条件。可靠性与寿命考核的工况则是以压缩机的安全运行为目的。实际上，制冷压缩机的运行工况与环境(温度、湿度)有很大关系，规定设计工况下的高性能并不表示实际运行时的能量节省。所以，有必要开展变工况设计理论的研究。

超常工况下的安全运行与控制

特别恶劣的环境条件、系统压力的突然升高等超常工况的出现以及高转速、跨临界等高参数的要求，对压缩机的运行效率与可靠性提出了挑战，必须进行专题研究，也是未来容积式压缩机和制冷技术进步的象征。

制冷压缩机与环境保护

传统的制冷剂(R11，R12，R22等)的排放对大气环境造成严重破坏已成为不争的事实，新的环境友好制冷剂的研究开发正在积极进行当中。制冷剂的替代不仅要求制冷系统做相应的更改，也要求压缩机适应相应的要求。因此，适应于新型制冷工质的压缩机技术的研究开发成为压缩机技术发展的重点之一，制冷工质替代对压缩机与相关系统的影响以及相关设计思想与对策的研究，是不容忽视的重要研究内容。

无油润滑及特殊用途压缩机研发

由于一些特定应用环境的要求，无油润滑或其他一些特殊结构的压缩机被提出，比如用在航天器上食品与蔬菜保鲜、飞机吊舱空调系统等。这就需要我们研发特殊结构的压缩机以适应特殊的环境要求。

新原理、新结构开发

涡旋压缩机、螺杆压缩机仍将是未来一段时间内容积式压缩机技术发展的重要方向。根据容积式压缩机的结构特点，人们一直在尝试并探索一些新的结构，效率高、工艺性好的新型压缩机将成为开发的重点。

其他

压缩机技术的发展离不开诸如电机、材料、机械加工、测试、计算机技术及控制等相关学科的技术进步，反过来，压缩机与制冷技术的不断进步也推动着相关学科的发展。

以上的叙述既是制冷与空调技术的发展现状以及未来的发展方向的一个概述，看完上述的介绍，大家对与这一方面的情况应该有了相应的了解。空调在人们的生活里面用到的特别多，夏天制造冷空气消除暑热，冬天还要制造暖气为我们驱赶严寒，用电量也是相当地巨大的，希望未来能够出现更加具有含金量的技术能够出现。

B. 半导体制冷技术和压缩机制冷技术比较

机械压缩式制冷系统包括压缩机、冷凝器、过滤器、电磁阀、膨胀阀、蒸发器、储液器、制冷剂等，通过管路将各个元件链接起来。
压缩机制冷缺点：
低温启动难，冬天制热效率低，怕震动，不能倾斜，更不可以随意颠倒。系统维护时需要火工作业来更换损坏元件。遇到损坏元件和管路，要放掉冷媒，才能火工作业，有一定浪费。
压缩机制冷优点：
制冷效率高，COP最高可以达到3.8.，节能环保。

半导体空调是由半导体制冷片、散冷片、散热片等构成，通过电缆连接起来。
半导体制冷缺点：
制冷效率低，最高可以到0.6。制冷性能随环境温度、电压、导冷块厚度、冷端散热模式，机械压力、导热相变材料材质影响而呈非线性变化。
半导体制冷优点：
半导体空调没有制冷剂，不会泄露，不怕震动，不怕倾斜，不怕颠倒；运转无机械运动，不会磨损；体积小，可靠性高。具体优点体现在以下几点：
1、首先半导体制冷片热惯性小，冷热随意切换。制冷制热时间非常快，通常在数秒内即可达到最大温差
2、半导体空调冷热调节范围宽，冷热转换快。大温差环境，即使外界环境高达60度，散冷器表面依旧可以保持22~25度
3、半导体空调是换能元件，通过对其电流、电压控制可以很容易实现对箱体温度的精确控制。同时半导体空调采用多组并联使用，即使有一组失效，也不会影响制冷效果
4、半导体空调制热表面温度低于80度，无明火，对设备安全可靠
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C. 空调制冷的节能优化问题

从描述上看浅谈如何对空调制冷系统设计的优化，介绍如下；

1空调制冷系统概念与介绍

所谓空调制冷系统，即是空调系统本身所产生的一种模式，而空调制冷系统的能耗也成为国民生产生活能耗的重要组成部分。通过相关数据显示，近些年来，我国空调制冷产生的能耗占据社会总能耗的百分之三十以上。这就足以说明对空调制冷系统进行优化设计是相当有必要的，同时其本身也具有很大的潜力。故而在未来空调制冷系统节能优化设计中应该加大力度，从而挖掘出空调制冷系统节能设计本身的巨大经济价值与社会

价值。

2空调制冷系统节能的必要性与发展前景

2.1必要性

自从1997年全球主要国家签订《京都议定书》之后，对于空调制冷以及空调系统全球性的环保协议自此诞生，并且在这之后，每年联合国都会针对气候问题进行谈判。所以空调制冷系统所造成的能耗已经逐渐被全社会乃至全世界所关注，空调制冷系统节能优化本身具有非常重要的现实意义。

空调制冷除了会造成能源消耗，其本身对环境保护也会产生一定的负面影响。空调制冷系统本身因为消耗能源，所以必然会产生许多温室气体，而这些温室气体将直接对臭氧层进行破坏，从而出现了人们熟知的温室效应现象。臭氧层空洞、全球变暖以及一系列全球性环境保护问题应运而生，进而对地球的环境造成严重的负面影响。所以针对当前严峻的形势，加强对空调制冷系统的节能优化设计是至关重要的。

2.2前景

针对目前我国空调制冷系统节能的现状来看，未来空调制冷系统节能依旧会成为研究的重点，我国以及整个行业对其的重视程度也会不断提升。最近几年，我国陆续出台了相关的政策，也颁布了许多绿色建筑评价标准，目的就是为了真正意义上实现空调制冷系统的节能目标。我国现阶段已经推出各种环境友好型制冷剂，还逐渐实现以压缩机结构与性能为基础的空调制冷核心技术。无论是在政策方面还是在市场方面，都开始注重空调制冷产品以及系统开发的节能与环保。所以在未来空调制冷设计过程中，不具备节能与环保要求的产品、企业、生产厂商都必然会面临社会的淘汰。

3空调制冷系统设计的优化对策

3.1利用新型压缩机对空调制冷系统进行优化

针对当前市面上比较普遍的小型空调制冷系统而言，一般选择的核心机械都为涡旋压缩机。而新型的涡旋压缩机则是通过利用顶部气腔进行气体的吸气和排气，从而实现对电磁阀开关时间、通断电时间的控制与把控。通过这样的形式，可以使得压缩机本身有效调节所需要耗费的能源，进而实现节能环保的目的。此外还比较常见的一种压缩机为直流变速涡旋压缩机，其采用稀土作为基础原料，并且这样的结构本身可以降低电磁与噪声干扰，还可以避免火花出现，具有一定的安全性，同时在使用过程中相比较其他类型压缩机而言，寿命也相对较长。

而中型以及大型空调制冷系统选用的制冷系统核心则为螺杆式压缩机，常见的螺杆式压缩机分为单螺杆、双螺杆以及三螺杆三种。三螺杆压缩机相比较其他两种更加具有优势，通过增强压缩机平衡，形成独立的工作容积，从而对空调排气与吸气量进行控制，实现负荷减小的同时也达到了节能的目的与效果。

3.2利用变频控制技术对其进行优化

变频控制技术是近些年来新兴起的一门技术，同时也是未来技术发展过程当中，涉及到电子信息以及智能技术于一体的高端技术。比如说我国电网所供应的工频都是固定的50Hz，但是这个频率并不一定适合所有的设备运作。所以如果不实行变频，一方面有可能不利于该设备进行工作，导致该设备的工作效率降低，另一方面也很容易导致该设备出现损坏或者寿命减短。

我国大部分空调所使用的制冷设备均为定速压缩机，当压缩机以固定不变的速度运行的时候，就会对室内温度进行调节。比如设定温度为20℃，那么当其调节到20℃之后，即可以实现开关的重新启动或者停止。而整个过程当中，电动压缩机需要承受整个工作状态中产生的较大动量，从而造成压缩电动机本身消耗极高的电能。而如果这种状态持续太久或者不断切换工作状态，都会使得压缩机本身的耗能增多，同时也会加速器件之间的磨损。所以采用变频控制技术，实际上可以有效减少压缩机本身因为频繁工作而出现的电能损耗，同时还可以在各个频率之间进行自动调节与转换，确保不同状态下频率转换对空调本身的影响降低到最小。

3.3实现制冷系统仿真优化

实现制冷系统仿真优化实际上是实现空调制冷系统性能最优化的重要做法。通过选择合理的材料，并且对空调制冷系统本身结构进行研究，创新出一些突破传统的设计原则，从而衍生出新的原则与方法，故而系统仿真技术应运而生。这种技术就是将计算机系统仿真的方法运用于制冷空调装置的系统建模和特性研究中来。然后通过计算机模拟制冷系统的实际工作过程，通过模拟的手段对各个系统参数与系统配件进行疲惫，最终通过仿真形式对系统进行研究，其主要目的是实现替代传统样机的研究和实验。所以近些年来我国许多空调制冷研究者都开始利用模拟仿真技术进行研究，从而减少资金与时间成本，提高整体研究效率。

3.4选择清洁能源作为空调制冷能源

传统空调制冷之所以会对能耗造成影响，主要是因为传统空调选用的制冷能源是非环保的，所以选择清洁能源、自然能源以及可再生能源作为空调制冷能源，是未来空调制冷系统优化的重要方式。常见的并且可代替传统制冷能源的代表有太阳能、风能和潮汐能。利用这些能源一方面可以实现清洁，另一方面这类能源在自然界所蕴含的数量巨大，可以满足大量的能源供应需求。所以利用这些清洁能源代替传统空调制冷能源，既可以确保应用过程中的安全性，也可以实现对我国能源结构的优化，避免能耗浪费的同时也保护了我国社会的整体生态环境。

D. 制泠压缩机主要由几大部分组成

单级蒸汽压缩制冷系统，是由制冷压缩机、冷凝器、蒸发器和节流阀四个基本部件组成。它们之间用管道依次连接，形成一个密闭的系统，制冷剂在系统中不断地循环流动，发生状态变化，与外界进行热量交换。
液体制冷剂在蒸发器中吸收被冷却的物体热量之后，汽化成低温低压的蒸汽、被压缩机吸入、压缩成高压高温的蒸汽后排入冷凝器、在冷凝器中向冷却介质(水或空气)放热，冷凝为高压液体、经节流阀节流为低压低温的制冷剂、再次进入蒸发器吸热汽化，达到循环制冷的目的。这样，制冷剂在系统中经过蒸发、压缩、冷凝、节流四个基本过程完成一个制冷循环。
在制冷系统中，蒸发器、冷凝器、压缩机和节流阀是制冷系统中必不可少的四大件，这当中蒸发器是输送冷量的设备。制冷剂在其中吸收被冷却物体的热量实现制冷。压缩机是心脏，起着吸入、压缩、输送制冷剂蒸汽的作用。冷凝器是放出热量的设备，将蒸发器中吸收的热量连同压缩机功所转化的热量一起传递给冷却介质带走。节流阀对制冷剂起节流降压作用、同时控制和调节流入蒸发器中制冷剂液体的数量，并将系统分为高压侧和低压侧两大部分。实际制冷系统中，除上述四大件之外，常常有一些辅助设备，如电磁阀、分配器、干燥器、集热器、易熔塞、压力控制器等部件组成，它们是为了提高运行的经济性，可靠性和安全性而设置的。

E. 什么类型的制冷压缩机能做节能

半封闭活塞机；
可以用温度传感器，压力传感器，PSG压缩机节能设备，通过对压缩机蒸发温度的判断，来调节压缩机压力开关值，使压缩机提供的制冷量随负荷变化得到调整，避免大马拉小车或小马拉大车的现象。

制冷压缩机是制冷系统的核心和心脏。压缩机引的能力和特征决定了制冷系统的能力和特征。某种意义上，制冷系统的设计与匹配就是将压缩机的能力体现出来。因此，世界各国制冷行业无不在制冷压缩机的研究上投入了大量的精力，新的研究方向和研究成果不断出现。压缩机的技术和性能水平日新月异。压缩机的种类很多，根据工作原理的不同，制冷压缩机可以分为定排量压缩机和变排量压缩机。

F. 压缩机的发展历史、现状和趋势

1、压缩机的发展历史：

中国的压缩机行业从建国以来实现了从无到有，制冷和空调行业中采用的压缩机有5大类型：往复式、螺杆式、回转式、涡旋式和离心式，其中往复式是小型和中型商用制冷系统中应用最多的一种压缩机。

螺杆式压缩机主要用于大型商用和工业系统。回转式压缩机、涡旋式压缩机主要用于家用和小容量商用空调装置，离心式压缩机则广泛用于大型楼宇的空调系统。

各种往复式压缩机一般根据压缩机壳体形式以及驱动机构设置方式分类。根据壳体形式来分有开启式和封闭式半封闭式压缩机。封闭式是指整个压缩机均设置在一个壳体内。

2、现状：

在国内压缩机供应不足的情况下，中国每年还需适量进口。主要贸易国家是德国、美国、意大利、日本、丹麦、巴西、韩国等。设备改造，国产压缩机的质量、产量都大幅度提高。

3、趋势：

未来十年是中国由制造大国向制造强国转变，实现由中国制造向中国创造、中国制造转变的关键时期。直线压缩机技术就取代传统压缩机，在于其效率高、0噪音、0污染和结构简单，是真正的绿色工业技术。

中国制造业未来十年的发展的六个体现，制造业已发展成为中国国民经济的支柱。制造业工业增加值约占全国GDP的三分之一，占全部工业的80%；上交税金约占全部工业的90%。

工业制成品出口占全国外贸出口总额的90%；从业人员占全部工业的90%。“从发展趋势来看，未来十年会有一些变化，但是制造业在国民经济当中还会占比较重要的位置。”

(6)制冷压缩机节能技术扩展阅读：

压缩机的分类：

压缩机按其原理可分为容积型压缩机与速度型压缩机。容积型又分为：往复式压缩机、回转式压缩机；速度型压缩机又分为：轴流式压缩机、离心式压缩机和混流式压缩机。

如今家用冰箱和空调器压缩机都是容积式，其中又可分为往复式和旋转式。往复式压缩机使用的是活塞、曲柄、连杆机构或活塞、曲柄、滑管机构，旋转式使用的多是滚动转子压缩机。在商用空调上，又多是离心式、涡旋式、螺杆式。

按应用范围又可分为低背压式、中背压式、高背压式。

低背压式 ( 蒸发温度 -35 ～ -15 ℃ ) ，一般用于家用电冰箱、食品冷冻箱等。中背压式 ( 蒸发温度 -20 ～ 0 ℃ ) ，一般用于冷饮柜、牛奶冷藏箱等。高背压式 ( 蒸发温度 -5 ～ 15 ℃ ) ，一般用于房间空气调节器、除湿机、热泵等。

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