谈裕辉
海信家电集团有限公司
摘要：高能耗、高污染一直是困扰传统空调行业的重要问题，而制冷压焓图能够在空调节能减排设计的过程中，合理地运用冷凝水，并帮助空调实现降低耗能、节能减排的目的。基于此，本文主要研究制冷压焓图在空调节能减排中的应用，希望对相关人员有所启示。
关键词：制冷压焓图；空调节能减排；冷凝器；压缩机功率；制冷系数
引言：现阶段，虽然部分企业能够重视空调的节能减排，利用制冷压焓图对空调进行节能减排设计，但目前我国大部分企业对制冷压焓图原理及设计理念的了解还不够深入，致使制冷压焓图无法在空调节能减排设计中充分的发挥自己的功能，同时也导致空调节能减排效果不理想。所以，有必要对制冷压焓图在空调设计中的应用展开进一步分析，以便更好地提高能源利用率、降低污染物排放，强化空调设备的整体运行质量。
1、空调节能减排设计及利用制冷压焓图的重要意义
近年来，随着我国社会经济的总体增长，我国现代社会居民的经济水平不断提高。在此背景下，人们对生活品质、居住质量、设备使用体验等方面也提出了更高的要求。就目前情况而言，空调已经成为了我国现代社会居民比不可缺的家居用品，且我国现代社会对空调的使用需求越来越高，现阶段，我国现代社会居民不仅要求空调使用效果佳，还需要空调在使用过程中能够减少能耗，因此，我国现代社会居民对空调的节能减排便提出了新的要求。同时，近年来我国环境污染问题严重，各类资源已经濒临枯竭，资源短缺、环境污染已经成为了我国国家和社会的重点关注对象，而为了满足资源短缺、环境污染的治理需求，在空调系统设计与制作的实践中，需要尽可能促使空调在运行时减少能耗，做到节能减排。空调运行的过程中，空调的蒸发器表面温度低于空气露点温度时，空气中的水蒸气会在蒸发器表面凝结成水珠，形成冷凝水，这部分冷凝水在重力的作用下会落到蒸发器的接水盘，且当冷凝水温度较低时，散热量越大，其若冷凝水被直接排除会造成资源浪费，不符合空调节能减排的设计思想。因此，现阶段我国企业及相关部门应当加大对制冷压焓图的研究，可采用对其他制冷压焓图应用效果较好的空调产品进行研究，从而提高对制冷压焓图的理论认知，并促使制冷压焓图在国内空调节能减排设计中得到良好的运用[1]。
2、制冷压焓图原理概述
所谓“压焓图”，简单来讲即表示压力与焓值的关系图，其与蒸发器、压缩机、冷凝器、截留元件等多个空调设备的系统结构有关。在设计空调系统时，增加过冷器或调整冷凝器、压缩机等部位的运行参数，都会对空调整体的制冷系数、制冷效果产生影响，并具体地反映在制冷压焓图上。制冷压焓图主要是利用制冷压缩机实现制冷的目的，当空调内冷凝器的冷凝温度不变时，空调内制冷将会处于一个稳定循环的状态，制冷的温度相同，蒸发器的蒸发温度也不变，此时压缩机消耗的功率为基准功率，制冷系数为基准制冷系数。而当空调内冷凝器的冷凝温度降低、蒸发器的蒸发温度不变时，则会促使空调内制冷增大制冷量。为了保证制冷量满足空调制冷的需求，或在节能减排的基础上提高空调的制冷性能，需要对空调将会对压缩机功率的制冷系数进行调整，而此时相比基准功率和基准制冷系数而言，压缩机消耗的功率将会减小，空调的制冷系数将会增加[2]。
由此可见，在蒸发器的蒸发温度不变的前提下，降低空调内冷凝器的冷凝温度能够降低压缩机的压缩功率、增加制冷能效的制冷速度，从而减少空调能耗，从而实现空调在使用过程中的节能减排。
3、降低冷凝器温度的方法
根据上文对制冷压焓图原理的分析可知，若想实现空调的节能减排，则需要在保证蒸发器温度不变的同时降低冷凝器的温度，从而促使空调的压缩机功率有所降低、制冷系数有所增高。总体而言，现阶段我国常用的降低冷凝器温度的方式均为提高冷凝器的过冷度，当冷凝器过冷度提高时，冷凝器在运行过程中释放的温度和受外部环境因素影响的温度便可降低，进而制冷能效比将会增高，从而促使空调能够降低能耗。据笔者调查研究现实，现阶段我国常用的提高冷凝器过冷度的方式主要包括五种[3]。
第一种为在空调冷凝器便安置一个超声雾化器，超声雾化器的主要工作原理是利用冷凝水降低冷凝器的温度，超声雾化器能够将冷凝器运行中产生的冷凝水雾化，且伴随着的空调的运行，被雾化后的冷凝会将会随着风机被运输至散热器表面，从而达到利用冷凝水散热的目的，进而促使冷凝器的温度降低。第二种方式与第一种方式的原理相同，只是将超声雾化器用微型离心式水泵代替。第三种方式并不需要将冷凝水雾化，而是直接将冷凝水洒在散热器上，主要控制目标为冷凝器单位制冷量，故而不需要增加其他设备，该种方式主要是利用空调的风机直接甩出冷凝水，从而达到利用冷凝水降低冷凝器温度的目的。第四种为用冷凝水浸泡冷凝水最底部的一根U管。第五种方式为增加一个水浸式散热器，从而增加冷凝器的散热量，进而达到降低冷凝器温度的目的，该种方式的主要控制目标也为冷凝器单位制冷量。
根据上文分析可知，第一种、第二种及第三种方式的主要目的均为提高冷凝器的过冷度，从而达到降低冷凝器温度的目的，但第四种、第五种方的主要目的是降低冷凝器的单位制冷量，从而实现对冷凝器温度进行控制的目的，这种类型的方式相比于提高冷凝器的过冷度的方式更具有节能的效果。且现阶段，国外常采用的降低冷凝器温度的方式均为增加水浸式散热器的方式，该种方式具有无噪音、安装简便且无运动部件，但其缺点在于冷凝水不能雾化，多余的冷凝水需要排除，且效果较小。但总体而言，增加水浸式散热器的方式相比于其他的方式而言制冷量能够得到较为明显的提升，且压缩机功率更低、制冷系数更高故而制冷能效更强，且节能减排效果更好。
4、冷水量的理论计算与实际测量
为了更好的分析制冷压焓图在空调节能减排设计中的应用，本文选择了美国空调器的KFR-350Q/E机型的空调进行研究，该机型的空调在设计过程中便合理的运用了制冷压焓图，且节能减排效果较好，故而选择该机型为本文主要的研究对象。
首先，在进行冷水量的理论计算时，需要绘制出该空调新风渗漏混合循环焓湿图，并以该焓湿图为参考依据，根据空调新风的风向判断新风渗漏混合状态点、逆风状态点及新风状态点，从而判断出该空调风向循环的过程。下图为KFR-350Q/E机型空调新风渗漏混合循环焓湿图。
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通过对上图的分析可知，该空调新风产出后（W为新风状态点）向同风状态点运动（N为同风状态点），随后空调的风向开始向逆风状态点移动（1为逆风状态点），并在逆风状态点调整空调的风向，将风向转移到混合状态点O，从而实现了空调风向的循环。根据KFR-350Q/E机型空调的参数计算可知，该空调的制冷量为3500W，循环风量为500m3/h，能效比为2.6。将该空调送往实验室后，由于温度及湿度也是影响空调冷凝器温度的主要因素，故而需要对实验室的室内温度与湿度进行精准的测量，经过测量得知，实验室内的温度为28.5℃，相对湿度为60%。冷凝水生成量计算公式，其中：为冷凝水生成量为参与混合循环的空气总质量，为混合点O的湿度，为混合点1的湿度，根据计算得出冷凝水生成量在理论上约为2438g/h。而在该实验不仅计算了理论上的冷凝水生成量，在试验的过程中也对实际生成的冷凝水进行了收集，并发现冷凝水的实际生成量为2730g/h，由此可见，冷凝水生成量在理论上与实际上并不相同，实际冷凝水生成量要比理论计算多12%左右。由此可见，我国空调节能减排设计工作人员在利用制冷压焓图的过程中，需要考虑实际冷凝水生成量要与理论计算冷凝水生成量之间的差，在设计的过程中，需要合理的设计空调内冷凝水的量，从而促使空调内冷凝水均能够得到有效的利用，进而避免的资源浪费的现象，从而促使空调在节能减排的同时减少资源利用率。
5、散热效率计算
制冷量计算公式为，其中：为KFR-350Q/E机型空调的制冷量，为空气总质量，同风状态点的制冷量，逆风状态点的制冷量，为风向转移到混合状态点的焓值，逆风状态点的焓值，通过计算可知，KFR-350Q/E机型空调的制冷量为3084W。KFR-350Q/E机型空调的输入功率为，故而KFR-350Q/E机型空调的输入功率为1186W。KFR-350Q/E机型空调的散热量，故而KFR-350Q/E机型空调的散热量为4270W。根据对空调冷凝水温度的测量可得，在空调正常运行状态下，冷凝水温度为69.8℃，水量为1400ml，经计算得出冷凝水吸收的热量为79W，由此可见，加入水浸式蒸发器后，冷凝水能够帮助冷凝器吸收79W的热量，故而空调的散热量实际应为4917W，空调的散热量提高了1.9%。
结论：综上所述，节能减排已经是空调优化的必然选择，而利用制冷压焓图能够帮助空调实现良好的节能减排功能。以KFR-350Q/E机型空调为例，基于制冷压焓图原理对现阶段常用的空调设计方案进行分析，并选择应用效果较好的增加水浸式散热器的方式，对空调冷水量的理论计算与实际残留、空调散热率计算进行研究，发现实际冷凝水生成量要比理论上要多。因此，在实践时需要考虑该因素，进而提高空调散热量及制冷系数，达到更好的节能减排效果。
参考文献：
[1]樊小波.基于MATLAB数据分析方法在空调器实验数据处理中的应用[J].科技视界,2020,11(05):49-51.
[2]张睿; 王涛.基于节能减排背景下建筑暖通空调工程探究[J].居业,2020,12(20):93-95.
[3]梁海涛.节能减排理念在建筑暖通空调设计中的应用解析[J].住宅与房地产,2020,08(25):77-79.