空调结构设计对提高产品性能的影响

    龙剑秋

    摘 要：在各种家用电器中，空调已经成为人们日常生活中必要的设备，在人们生活能耗中也占据了很大的比例。近年来，随着可持续发展思想的推进，人们对于节能环保提出了更高的要求，为了促进空调节能技术的发展，各国和地区都给予了大力的支持。空调的结构设计不仅关系着产品的性能，而且与空调设备的能耗直接关联，因此，在空调机构设计中，优化各方面的结构设计不仅能够提高产品的性能，还能节约能源，是人们关注的热点之一。

    关键词：空调结构设计；产品性能

    0 前言

    空调是现代人们生活和工作中必需的设备，在生活中已经超过了洗衣机、电视机和电冰箱的年耗电量。空调设备能够有效低改变人们生活工作的环境，提高环境质量，使人们能够更加舒适地生活和工作。与此同时，空调使用带来的能耗问题是人们关注的重点，随着空调使用量的增加，对于环境保护来说产生了阻碍的作用，并且增加了地球温室效应。在当今市场中，空调的节能效果是评价空调质量好坏的重要标准，对于空调市场的可持续发展也起到了一定的作用。

    1 优化空调性能的重要性

    空调、洗衣机、电视机和电冰箱是人们日常生活中必不可少的家用电器，在这四种家用电器中个，空调的年耗电量是最大的，对地球的环境保护造成了严重的影响，使得臭氧层的空洞扩大，加重了全球的温室效应，空调的能耗问题成为制约空调发展的重要原因。空调不同于其他家用电器，设备的使用时间比较集中，并且具有季节性的特征，使得电量峰谷差距增大，加重了电量差距的矛盾，造成店里系统负荷特性的恶化。空调的集中使用，使得电网负荷率下降，一些电力设施没有充分发挥作用，造成了资源的浪费现象[1]。

    由于空调设备的重要性以及能耗问题的严重性，世界各国都制定了相关的标准和法规用来减轻空调的负面影响，迫使厂家在空调的设计和生产方面不断优化。提升空调的节能技术是一个系统工程，只提高部分构造的节能技术并不能达到整体的节能效果。与空调整体能耗相关联的因素有很多，比如换热器、电机、压缩机、风机、制冷剂、风系统、控制系统以及系统匹配等，因此，提高空调设备的节能效果必须从这些因素出发，在不改变空调生产成本的基础上，优化空调各结构的设计，争取提高空调的性能和节能效果。

    2 空调压缩机的优化

    在空调的各个组成中，压缩机是空调的核心技术，压缩机的性能关系着整个空调的性能，并且起着决定性的作用，对空调的压缩机进行优化，能够有效地提高空调的节能效果。一般家用空调的压缩机为旋转式压缩机，这种旋转式压缩机的额定制冷量与整机的额定制冷量不同，通常会高200～300 W。当旋转式压缩机的额定制冷量太大时，用于运行的能耗相应增加，整个空调设备的能效比就会下降；如果旋转式压缩机的额定制冷量太小时，制冷系统的冷量就会出现一定的损失，导致整个空调设备的冷量减少，达不到设备的标准要求。压缩机的能效比关系着整个空调设备的节能效果，是空调节能的重要参数，相同的制冷量，能效比高的压缩机的功耗就比能效比低的压缩机要小，提高压缩机的能效比，能够有效地提高整个空调设备的能效比。虽然能效比高的压缩机对于空调节能有着重要的作用，但是能效比高的压缩机成本要比能效比低的压缩机要高，考虑到到成本问题，不能一味选择能效比高的压缩机，性能和成本要两者兼顾[2]。

    3 空调换热器的优化

    要想提高空调设备的能效比，在进行换热器的选配时，也要注意一些原则。在目前的空调结构研究中，提高能效比的有效措施有两种，一种是更换高能压缩机，另一种是加大换热器，这两种方法都是提高空调设备能效比的最直接的措施。在一定程度上增大换热器，可以达到节能的目的，但是不能只考虑这一个问题，因为增大换热器与更换高能效比的压缩机类似，虽然提高了空调设备整体的能效比，但是也让空调设备的成本增加了很多。在高能效比的空调设备系统的选配工作中，过分增大空调器的换热器，不但增加了空调设备的成本，还导致空调设备的制冷剂量过多地超过压缩机的最大值，从而使得空调压缩机出现启动故障以及能效比和制冷能力都下降的问题。因此，在进行空调系统选配工作中，需要兼顾空调系统的能效比和成本，应当根据理论计算后进行多次实验，确定最佳的换热器配置，这是优化空调结构设计，提高空调性能的关键措施。

    4 送风方式对空调性能的影响

    人们在工作和生活中，周围空气环境的质量非常关键，不仅影响着人们的舒适感，对于人们的工作效率也有一定的影响。良好的空气品质能够给人们愉快的心情，使人们身心愉悦，能够更好地投入到工作中。传统的送风方式多为顶板送风，经处理之后的低温空气通过顶板送风散流器与室内空气混合，这种方式属于混合通风，低温空气与室内空气混合后能够消除室内部分的余热余湿，使得室内的温度和湿度大致可以均匀分布。但是通过顶板送风方式得到的室内空气质量比较差，而且消耗大量的能量，因此出现了地板送风、工位送风和置换送风方式。

    4.1 地板送风

    地板送风也是一种混合通风形式，经过处理之后的空气首先经过地板下的静压箱，然后由送风散流器送入室内，并与室内的其他空气进行混合。通过地板送风方式的新鲜空气能够自下而上地经过人员活动区，带走室内的余热和余湿，然后经过房间顶部的排风口排除，从而使得室内的湿度和温度都能够保持均匀。地板送风方式也存在一定的局限，因为地板提升的高度是有限的，因此通过这种送风方式的送风量也是有限的。但是在许多散热设备多、人员比较密集的建筑中，多数采用地板送风方式，使得空调设备能够达到更好地效果。

    4.2 工位送风

    工位送风是一种比较特殊的送风方式，包括设备通风、区域通风和人员自调节三个部分。工位送风方式是指将送风口安装在人的呼吸区，通过软管等管道将送风口与地板下的送风装置相连，送风口的位置是可以灵活多变的，人们可以根据需求改变送风口的位置，还可以调节气流的流速、流量、流向以及温度，能够提高空调设备的使用性能。在现代的办公环境中，多数采用统间式的设计，不同的人对环境的要求不一样，因此工位送风方式比较适合，能够有效地发挥空调设备的性能[3]。

    4.3 置换通风

    置换通风是另外一种送风方式，气流从位于侧墙下部的散流器送入室内，受到浮生力的作用，由下上升到人们的工作区，吸收了周围的余热和余湿形成了热羽流，在吸收的过程中，不断吸收周围的余热和余湿，热羽流的流量不断增加。整个室内空间被分成两个区域，上区空气的污染物较多，温度比较均匀，下层区域呈现明显的温度梯度和污染物梯度。置换通风方式能够保障大空间内的空气保持洁净，常用于层高大于2.4 m的建筑空间中，比如常见的会议室、办公室、剧院和计算机机房等。

    5 结语

    在当今社会中，人们的日常生活和工作都离不开空调设备，空调设备也成为众多电器中能耗最高的一个。在可持续发展的道路上，人们越来越关注能耗问题，要想提高空调设备的能效比，需综合考虑空调设备的各个结构，不能只从某一个结构着手。影响空调设备能效比的因素有多个，通过对空调结构的优化，能够提高结构的能效比，从而提高空调设备整体的能效比，使得空调性能得到更好的发挥。

    参考文献：

    [1]熊立贵. 优化空调结构设计、提高产品性能研究[J].日用电器，2012，06：41-44.

    [2]王瑞，王义春，冯朝卿，詹火明.空调全铝新型换热器结构优化与性能研究[J]. 北京理工大学学报，2012，07：699-704.

    [3]熊立贵. 提高空调产品性能研究[J].电器，2012，S1：216-220.