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　　單元式空氣調(diào)節(jié)機(jī)（以下簡(jiǎn)稱“單元機(jī)”）是一種向封閉空間、房間或區(qū)域直接提供經(jīng)過處理空氣的設(shè)備。它主要包括制冷系統(tǒng)以及空氣循環(huán)和凈化裝置，還可以包括加熱、加濕和通風(fēng)裝置。由于其具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、安裝與使用方便的特點(diǎn)，近年來市場(chǎng)規(guī)模保持平穩(wěn)增長(zhǎng)，廣泛應(yīng)用于商業(yè)、服務(wù)業(yè)等國(guó)民生活的各個(gè)領(lǐng)域，是集中式空調(diào)主機(jī)產(chǎn)品中的重要一員。

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)，2012年我國(guó)單元機(jī)年耗電量達(dá)364.9億千瓦時(shí)，我國(guó)全社會(huì)總用電量49 591億千瓦時(shí)，單元機(jī)產(chǎn)品年耗電量約占我國(guó)全社會(huì)總用電量的0.74%，單元機(jī)產(chǎn)品的總耗電量巨大，隨著產(chǎn)品市場(chǎng)的不斷增長(zhǎng)，其總耗電量將進(jìn)一步增長(zhǎng)。利用相關(guān)節(jié)能技術(shù)，*大限度地降低單元機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)能源消耗具有重要意義。筆者從單元機(jī)理論循環(huán)特性的節(jié)能途徑分析入手，通過對(duì)文獻(xiàn)和企業(yè)應(yīng)用進(jìn)行調(diào)研，對(duì)單元機(jī)相關(guān)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行歸納總結(jié)，給出各節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，為單元機(jī)產(chǎn)品后續(xù)的研發(fā)提供參考。

　　1 基于理論循環(huán)特性的單元機(jī)節(jié)能途徑

　　單元機(jī)的理論循環(huán)為蒸氣壓縮式制冷循環(huán)，可概括為壓縮、冷凝、膨脹和蒸發(fā)4個(gè)過程，如圖1所示。從理論循環(huán)角度出發(fā)，要想提高產(chǎn)品能效水平，在滿足用戶使用及能效測(cè)試工況條件下應(yīng)盡可能提高蒸發(fā)溫度、降低冷凝溫度，減少壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)等動(dòng)力設(shè)備的輸入功率，采用高效控制方式和*佳的制冷劑充注量等。單元機(jī)產(chǎn)品的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用如圖1所示，將其主要?dú)w納為5類：壓縮機(jī)節(jié)能技術(shù)、換熱器節(jié)能技術(shù)、節(jié)流裝置節(jié)能技術(shù)、制冷劑技術(shù)及系統(tǒng)控制節(jié)能技術(shù)。

　　圖1 基于理論循環(huán)特性的單元機(jī)節(jié)能技術(shù)樹圖

　　2 單元機(jī)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

　　基于上述單元機(jī)理論循環(huán)特性的節(jié)能途徑，筆者對(duì)國(guó)內(nèi)單元機(jī)10家主流生產(chǎn)企業(yè)的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用情況進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)和問卷調(diào)研，結(jié)合國(guó)內(nèi)外公開發(fā)表的單元機(jī)節(jié)能技術(shù)文獻(xiàn)，總結(jié)歸納單元機(jī)典型節(jié)能技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。

　　2.1 壓縮機(jī)節(jié)能技術(shù)

　　壓縮機(jī)是單元機(jī)的核心部件和主要耗能部件，其能效和品質(zhì)的高低直接決定單元機(jī)的能效和品質(zhì)。行業(yè)上單元機(jī)壓縮機(jī)節(jié)能技術(shù)的研究主要包括結(jié)構(gòu)優(yōu)化、變負(fù)荷調(diào)控、應(yīng)用高效電機(jī)等。

　　2.1.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

　　結(jié)構(gòu)優(yōu)化主要是指通過壓縮機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)和制造工藝改進(jìn)實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)的高效運(yùn)行，可以通過壓縮機(jī)的熱力、動(dòng)力學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)，高效潤(rùn)滑以及加工精度提升等手段實(shí)現(xiàn)，與企業(yè)的設(shè)計(jì)制造水平直接相關(guān)。在轉(zhuǎn)子式壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)、制造方面，我國(guó)已處于國(guó)際**水平；但渦旋式壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)、制造的核心技術(shù)主要掌握在少數(shù)國(guó)外企業(yè)手中，需要在后續(xù)研究中重點(diǎn)突破。

　　2.1.2 變負(fù)荷調(diào)控

　　單元機(jī)節(jié)能的關(guān)鍵在于機(jī)組運(yùn)行的優(yōu)化，使機(jī)組根據(jù)使用環(huán)境負(fù)荷的變化調(diào)節(jié)其運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)全年不同負(fù)荷條件下的高效運(yùn)行。對(duì)于單元機(jī)的變負(fù)荷調(diào)控，國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)用*廣泛的節(jié)能技術(shù)包括壓縮機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)和壓縮機(jī)并聯(lián)技術(shù)。

　　1）變頻調(diào)速技術(shù)

　　變頻調(diào)速技術(shù)是通過改變電源頻率改變壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，產(chǎn)生不同的排氣量，從而使制冷/制熱量增大或減小，以此滿足使用環(huán)境負(fù)荷變化，使壓縮機(jī)電機(jī)的輸出功率隨使用環(huán)境負(fù)荷動(dòng)態(tài)供給，實(shí)現(xiàn)單元機(jī)的節(jié)能運(yùn)行。壓縮機(jī)通過變頻調(diào)速方式使得制冷/制熱量和用戶負(fù)荷在目標(biāo)溫度下達(dá)到平衡，然后維持低速運(yùn)轉(zhuǎn)、不需要停機(jī)，能夠避免較大的啟動(dòng)電流造成的損失和停機(jī)后壓差平衡損失，且可以避免啟動(dòng)過程對(duì)電網(wǎng)的沖擊。對(duì)相關(guān)企業(yè)調(diào)研得知，壓縮機(jī)采用變頻調(diào)速后，相對(duì)于定頻機(jī)組，單元機(jī)的能效水平可以有效提升，但能效水平的提升幅度與企業(yè)的控制技術(shù)水平、所采取的技術(shù)手段等有很大關(guān)系，能效水平可以提升5%~30%。

　　對(duì)于壓縮機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)而言，變頻電機(jī)包括三相異步電機(jī)和永磁同步電機(jī)。目前行業(yè)內(nèi)單元機(jī)壓縮機(jī)的變頻調(diào)速主要采用三相異步電機(jī)與變頻器相結(jié)合的方式，通過室內(nèi)溫度信號(hào)的反饋控制變頻器的頻率，實(shí)現(xiàn)三相異步電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，技術(shù)相對(duì)成熟，已在行業(yè)內(nèi)廣泛推廣。采用三相異步電機(jī)變頻技術(shù)的單元機(jī)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、技術(shù)成熟、價(jià)格低廉，暫時(shí)不會(huì)被其他產(chǎn)品完全替代，小型化、模塊化應(yīng)該是其發(fā)展方向之一。永磁同步電機(jī)變頻技術(shù)近年來發(fā)展迅速，在家用空調(diào)領(lǐng)域已經(jīng)成熟應(yīng)用，但受制于成本和技術(shù)等壓力，在單元機(jī)產(chǎn)品的應(yīng)用還較少，需要進(jìn)一步開展相關(guān)技術(shù)攻關(guān)和突破。

　　單元機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)未來的發(fā)展方向?yàn)楦呤孢m度、高能效、更智能、更方便安裝、網(wǎng)絡(luò)控制、與建筑裝修更和諧等，開發(fā)核心控制技術(shù)、降低變頻調(diào)速技術(shù)成本、開展空調(diào)負(fù)荷需求響應(yīng)調(diào)節(jié)方法研究等將是今后的技術(shù)研發(fā)重點(diǎn)。

　　2）壓縮機(jī)并聯(lián)技術(shù)

　　壓縮機(jī)并聯(lián)技術(shù)通過開停部分壓縮機(jī)調(diào)節(jié)單元機(jī)的冷量輸出以及能耗水平，是單元機(jī)在部分負(fù)荷條件下的主要節(jié)能手段之一，相較于單一定頻壓縮機(jī)更加節(jié)能。壓縮機(jī)并聯(lián)系統(tǒng)主要有重力油平衡式并聯(lián)系統(tǒng)、差壓油平衡式并聯(lián)系統(tǒng)等低壓油槽壓縮機(jī)并聯(lián)系統(tǒng)，高位交叉泄油式并聯(lián)系統(tǒng)、外置油分離器集中供油式并聯(lián)系統(tǒng)、油氣平衡式并聯(lián)系統(tǒng)等高壓油槽壓縮機(jī)并聯(lián)系統(tǒng)。圖2所示為一種2臺(tái)壓縮機(jī)并聯(lián)的典型結(jié)構(gòu)示意圖。該項(xiàng)節(jié)能技術(shù)由于成本低、技術(shù)成熟，在行業(yè)內(nèi)廣泛應(yīng)用。但與變頻調(diào)速技術(shù)相比，其調(diào)節(jié)能力、精度和響應(yīng)速度等還具有一定的局限性。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展和成本的降低，該項(xiàng)技術(shù)未來會(huì)被變頻調(diào)速技術(shù)所替代。

　　圖2 兩臺(tái)壓縮機(jī)并聯(lián)典型結(jié)構(gòu)示意圖

　　2.1.3 高效電機(jī)

　　單元機(jī)應(yīng)用*廣泛的電機(jī)為感應(yīng)電機(jī)，其結(jié)構(gòu)及工藝簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟、成本低、壽命長(zhǎng)，但噪聲較高、效率低，無法滿足高能效產(chǎn)品的應(yīng)用。高效電機(jī)的應(yīng)用，主要包括三相變頻感應(yīng)電機(jī)和永磁同步電機(jī)。對(duì)于普通的感應(yīng)電機(jī)，國(guó)內(nèi)的設(shè)計(jì)技術(shù)與國(guó)外基本相當(dāng)，但制造技術(shù)及裝備自動(dòng)化方面還有很大的差距，產(chǎn)品的穩(wěn)定性有待提高。對(duì)于高效變頻電機(jī)，無論采用三相異步電機(jī)或是永磁同步電機(jī)，都需要控制器與電機(jī)匹配達(dá)到*佳的輸出參數(shù)。電機(jī)本體的設(shè)計(jì)國(guó)內(nèi)與國(guó)外的技術(shù)相當(dāng)，但控制的核心技術(shù)無論是硬件（如芯片）還是軟件（如算法）主要被國(guó)外企業(yè)所掌握，國(guó)內(nèi)僅有少數(shù)大型企業(yè)掌握了該項(xiàng)技術(shù)，未來需要重點(diǎn)攻關(guān)。

　　在未來發(fā)展方面，感應(yīng)電機(jī)由于具有技術(shù)成熟、價(jià)格低等特點(diǎn)，預(yù)計(jì)短時(shí)間內(nèi)不會(huì)被其他產(chǎn)品完全替代，小型化、模塊化應(yīng)該是其發(fā)展方向之一。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，變頻電機(jī)尤其是永磁電機(jī)的市場(chǎng)份額會(huì)不斷擴(kuò)大。

　　2.2 高效換熱技術(shù)

　　高效換熱技術(shù)是以提高單元機(jī)換熱器的傳熱效率為目標(biāo)，常用的高效換熱技術(shù)包括強(qiáng)化傳熱技術(shù)、小管徑換熱器和微通道換熱器技術(shù)、高效除霜技術(shù)等。

　　2.2.1 換熱器強(qiáng)化傳熱技術(shù)

　　在實(shí)際應(yīng)用中，強(qiáng)化傳熱技術(shù)是實(shí)現(xiàn)換熱節(jié)能的主要途徑之一。目前，單元機(jī)的換熱器強(qiáng)化傳熱主要包括管內(nèi)側(cè)和管外側(cè)強(qiáng)化傳熱。管內(nèi)側(cè)強(qiáng)化傳熱技術(shù)主要采用內(nèi)螺紋管、橢圓管等強(qiáng)化傳熱管，提高管內(nèi)傳熱面積和傳熱系數(shù)。管外側(cè)強(qiáng)化傳熱技術(shù)主要通過改變翅片的片型和幾何結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)流體流動(dòng)過程的湍動(dòng)程度，從而達(dá)到強(qiáng)化傳熱的目的。上述換熱器的強(qiáng)化傳熱技術(shù)的應(yīng)用貫穿于單元機(jī)的發(fā)展，多年來開展了大量的研究。未來強(qiáng)化傳熱技術(shù)將不斷發(fā)展，開發(fā)出傳熱效率更高、阻力更低的傳熱管，采用更加**的管外強(qiáng)化翅片結(jié)構(gòu)和布置方式等。

　　2.2.2 小管徑換熱器技術(shù)

　　小管徑換熱器技術(shù)是基于小管徑（管外徑≤7 mm）內(nèi)螺紋銅管的一種節(jié)能高效換熱器技術(shù)，其核心是在傳統(tǒng)銅管鋁翅片換熱器中采用小管徑高效內(nèi)螺紋銅管替代原有較大管徑（管外徑≥9.52 mm）銅管，并對(duì)翅片和流路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而提高換熱效率。小管徑換熱器可以有效降低換熱器的成本、降低系統(tǒng)制冷劑充注量和提高能效。目前，Φ7 mm銅管換熱器在房間空調(diào)器中已經(jīng)大規(guī)模成熟應(yīng)用，且加工工藝成熟，在單元機(jī)中也有一定的應(yīng)用。采用Φ5 mm銅管換熱器可以進(jìn)一步降低換熱器的成本、減少系統(tǒng)制冷劑充注量，在房間空調(diào)器中已有一定的應(yīng)用，但機(jī)組可靠性需要進(jìn)一步提升；在大冷量單元機(jī)產(chǎn)品中，Φ5 mm銅管換熱器的應(yīng)用很少。隨著國(guó)內(nèi)替代制冷劑的不斷應(yīng)用，對(duì)于系統(tǒng)制冷劑充注量有著更加嚴(yán)格的要求，將會(huì)有效推動(dòng)Φ5 mm銅管換熱器的應(yīng)用。未來小管徑銅管換熱器的主要研究?jī)?nèi)容包括加工工藝優(yōu)化、制冷劑與管徑優(yōu)化匹配以及產(chǎn)品可靠性的提升等。

　　2.2.3 微通道換熱器技術(shù)

　　微通道換熱器通常是指水力當(dāng)量直徑小于1 mm的換熱器。微通道換熱器采用全鋁結(jié)構(gòu)制成, 通常由具有多個(gè)平行小孔的扁管、鋁帶開窗折疊成型的翅片以及集流管組成, 其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

　　圖3 微通道換熱器結(jié)構(gòu)示意圖

　　與銅管鋁翅片換熱器相比，微通道換熱器翅片與扁管間采用釬焊技術(shù)，消除由換熱管到翅片間的接觸熱阻，提高了導(dǎo)熱性能；微通道換熱器由于應(yīng)用了扁管，其產(chǎn)生的熱邊界層有益于強(qiáng)化空氣側(cè)的傳熱；微通道換熱器空氣側(cè)的氣流組織更好，減小了迎風(fēng)阻力和由此而產(chǎn)生的噪聲，可有效降低風(fēng)機(jī)功率；微通道換熱器中多孔扁管的使用，使得制冷劑被分成若干個(gè)平行通道，由于水力直徑明顯減小，換熱系數(shù)得到了較大的提高；此外，制冷劑被分布到若干個(gè)通道中，其質(zhì)量流量和速度只是適當(dāng)?shù)脑黾樱粫?huì)帶來過多的內(nèi)部壓力損失。由此可知，微通道換熱器的傳熱性能相對(duì)于銅管鋁翅片換熱器有著顯著的提高。相關(guān)研究表明，采用微通道換熱器的空調(diào)相較于翅片管式換熱器，可以有效減小產(chǎn)品體積、減少制冷劑充注量并提高系統(tǒng)能效水平。

　　與常規(guī)增加傳熱面積、采用表面結(jié)構(gòu)強(qiáng)化流動(dòng)傳熱不同，微通道換熱器不依靠增加材料消耗提高換熱器的傳熱效率。其特有的微尺度效應(yīng)使得微通道換熱器具有翅片側(cè)空氣流動(dòng)阻力小、換熱性能好以及制冷劑充注量少等顯著優(yōu)勢(shì)。微通道換熱器用作非熱泵空調(diào)設(shè)備的冷凝器比較簡(jiǎn)單，國(guó)外已進(jìn)入批量使用階段，應(yīng)用于熱泵型產(chǎn)品時(shí)，在除霜方面存在一定的難度。在我國(guó)，微通道換熱器在家用空調(diào)器中有一定的應(yīng)用，但在大型單元機(jī)中的應(yīng)用較少。隨著常規(guī)換熱器能效提升空間逐漸縮小，微通道換熱器將成為攻克技術(shù)瓶頸、提升單元機(jī)能效的重要突破點(diǎn)，未來的研究?jī)?nèi)容和關(guān)鍵技術(shù)將體現(xiàn)在除霜控制技術(shù)、生產(chǎn)工藝改進(jìn)、制冷/制熱工況切換、制冷劑均勻分配技術(shù)等方面。

　　2.2.4 高效除霜技術(shù)

　　空氣源熱泵型單元機(jī)在冬季運(yùn)行時(shí)，受環(huán)境空氣溫濕度的影響，室外換熱器表面會(huì)結(jié)霜，不斷積聚的霜層使得室外空氣與制冷劑之間的傳熱熱阻逐漸變大，并且霜層會(huì)阻礙換熱器翅片間空氣的流動(dòng)，阻礙盤管間的空氣流動(dòng)，削弱換熱性能，這會(huì)使得系統(tǒng)蒸發(fā)溫度下降，壓縮機(jī)吸氣壓力下降，進(jìn)而導(dǎo)致壓縮機(jī)運(yùn)行能耗增加，系統(tǒng)性能系數(shù)降低，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)C(jī)。為保障空氣源熱泵型單元機(jī)的冬季運(yùn)行效率，提高產(chǎn)品的舒適性與穩(wěn)定性，需要采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄒ种茡Q熱器表面結(jié)霜，或進(jìn)行周期性除霜。采用高效除霜技術(shù)，可以有效提升單元機(jī)在結(jié)霜期間的能效水平。

　　目前，行業(yè)上普遍采用的除霜技術(shù)包括電加熱除霜、逆循環(huán)除霜和熱氣旁通除霜等，近年來發(fā)展出相變儲(chǔ)熱除霜、高壓電場(chǎng)除霜和超聲波除霜等技術(shù)。總體來說，傳統(tǒng)的電加熱除霜、逆循環(huán)除霜和熱氣旁通除霜方式需要通過額外消耗一定的能源或犧牲一定的熱量實(shí)現(xiàn)，其經(jīng)濟(jì)性有待提高；相變儲(chǔ)熱除霜系統(tǒng)能效水平高于逆循環(huán)除霜系統(tǒng)和熱氣旁通除霜系統(tǒng)，但現(xiàn)存的蓄熱器結(jié)構(gòu)和蓄熱材質(zhì)等問題導(dǎo)致蓄熱器體積較大且蓄熱量較少，因此無法得到推廣；高壓電場(chǎng)除霜及超聲波除霜的可靠性和經(jīng)濟(jì)性還需要進(jìn)一步提高。因此，高效除霜技術(shù)將是空氣源熱泵型單元機(jī)主要技術(shù)研發(fā)方向，通過對(duì)結(jié)霜過程、除霜起始點(diǎn)的**判斷，做到**除霜和高效除霜，實(shí)現(xiàn)以*小的能耗投入完成除霜過程。

　　2.3 節(jié)流裝置節(jié)能技術(shù)

　　節(jié)流裝置主要用于調(diào)節(jié)制冷劑流量、控制吸氣過熱度及蒸發(fā)液位，節(jié)流流量的**調(diào)節(jié)對(duì)制冷裝置節(jié)能降耗起著非常重要的作用。目前，單元機(jī)常用的節(jié)流裝置有毛細(xì)管、熱力膨脹閥及電子膨脹閥。毛細(xì)管只能對(duì)流量作微小的調(diào)節(jié)，適用于負(fù)荷較穩(wěn)定的系統(tǒng)，在負(fù)荷變化大時(shí)，無法有效及時(shí)地改變制冷劑流量。熱力膨脹閥的感溫包有明顯的延遲特性，難以配合壓縮機(jī)排量對(duì)流量變化作出迅速而有效的反應(yīng)，*終導(dǎo)致系統(tǒng)調(diào)節(jié)的振蕩，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，甚至損壞壓縮機(jī)。目前，行業(yè)上單元機(jī)節(jié)流裝置節(jié)能技術(shù)主要通過電子膨脹閥實(shí)現(xiàn)。

　　電子膨脹閥用于單元機(jī),可以實(shí)現(xiàn)制冷劑流量的自動(dòng)調(diào)節(jié), 從而使系統(tǒng)始終保持在*佳的工況下運(yùn)行, 達(dá)到快速制冷、溫度**控制和節(jié)能等目的。采用電子膨脹閥可以實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速單元機(jī)制冷劑流量的*適化，使單元機(jī)在*佳的工況下運(yùn)行，尤其可以實(shí)現(xiàn)機(jī)組制冷中間部分負(fù)荷性能的優(yōu)化，提高綜合能效水平；可以提高機(jī)組低溫應(yīng)用能力和除霜效率，利用電子膨脹閥的開度調(diào)節(jié)可以有效提升除霜后單元機(jī)能力的上升速率，以提高機(jī)組的低溫運(yùn)行能效，在除霜的不同階段采用不同的壓縮機(jī)頻率及膨脹閥開度值，可大幅提高單元機(jī)融霜性能，從而提高單元機(jī)的能效水平；此外，可以通過調(diào)節(jié)電子膨脹閥的開度抑制低壓過低和壓縮機(jī)排氣溫度過高情況的發(fā)生，提升機(jī)組的可靠性。

　　單元機(jī)的節(jié)流裝置采用電子膨脹閥時(shí)，需要與系統(tǒng)控制技術(shù)相結(jié)合，企業(yè)技術(shù)水平的不同使得該項(xiàng)技術(shù)在節(jié)能方面的應(yīng)用效果也不盡相同。控制技術(shù)水平的提升是節(jié)流裝置節(jié)能技術(shù)節(jié)能潛力*大化的前提。因此，隨著控制技術(shù)的不斷進(jìn)步，節(jié)流裝置節(jié)能技術(shù)將在提高系統(tǒng)效率、變工況運(yùn)行環(huán)境的負(fù)荷**調(diào)節(jié)以及改善使用環(huán)境舒適性的運(yùn)行調(diào)節(jié)控制方面持續(xù)開展研究。

　　2.4 制冷劑技術(shù)

　　2.4.1 制冷劑定量充注技術(shù)

　　制冷劑充注量會(huì)直接對(duì)單元機(jī)的制冷量、消耗功率及能效產(chǎn)生影響。制冷劑的種類特性，與單元機(jī)的管路布置、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等多方面因素發(fā)生關(guān)聯(lián)。因此，制冷劑定量充注對(duì)于單元機(jī)的能效水平的整體提高具有重要意義。該項(xiàng)技術(shù)適用于所有單元機(jī)，對(duì)于每一型號(hào)的單元機(jī)需要有合理的充注量設(shè)計(jì)范圍及試驗(yàn)驗(yàn)證，并在生產(chǎn)線上進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，通過智能化控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)單元機(jī)制冷劑的定量充注。目前該項(xiàng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用。

　　2.4.2 制冷劑替代技術(shù)

　　**變暖、臭氧層破壞是當(dāng)今人類社會(huì)共同面臨的主要環(huán)境問題，**攜手合作應(yīng)對(duì)氣候變化已成為各國(guó)的共識(shí)，制冷空調(diào)產(chǎn)品用制冷劑的替代工作就是此行動(dòng)之一。單元機(jī)作為工商制冷行業(yè)HCFCs淘汰管理計(jì)劃的主要產(chǎn)品，也受制冷劑淘汰管理計(jì)劃的制約，需要對(duì)主要使用的R22制冷劑進(jìn)行淘汰替換，R32制冷劑將是單元機(jī)的主要替代物。在技術(shù)層面，涉及替代制冷劑產(chǎn)品的可靠性、能效提升和減量充注技術(shù)，包括可燃性制冷劑安全防護(hù)技術(shù)、替代制冷劑的變工況運(yùn)行特性研究、流動(dòng)傳熱特性研究、潤(rùn)滑油相容性研究等將是推動(dòng)新型替代制冷劑推廣應(yīng)用需要解決的關(guān)鍵技術(shù)，采用替代制冷劑的節(jié)能技術(shù)研究，將是今后相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)單元機(jī)行業(yè)研究的重點(diǎn)。

　　在應(yīng)用替代制冷劑的大背景下，根據(jù)替代制冷劑的特性開展相關(guān)的技術(shù)研究?jī)?nèi)容和產(chǎn)品開發(fā)將會(huì)對(duì)單元機(jī)整體節(jié)能水平產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

　　2.5 系統(tǒng)控制節(jié)能技術(shù)

　　單元機(jī)的控制技術(shù)主要目標(biāo)為提高機(jī)組能效、改善舒適性以及保證機(jī)組的安全可靠性運(yùn)行幾個(gè)方面。隨著智能控制技術(shù)的不斷發(fā)展，近年來單元機(jī)在控制方面又增加了智能化功能的控制問題。在高效節(jié)能和舒適性控制方面，要求空調(diào)器在較寬的工況范圍內(nèi)都具有較高的能效，能夠根據(jù)使用環(huán)境的負(fù)荷實(shí)時(shí)調(diào)整機(jī)組的運(yùn)行能力，使得單元機(jī)的運(yùn)行邏輯能夠與動(dòng)態(tài)變化的負(fù)荷進(jìn)行快速**的匹配和調(diào)整，單元機(jī)始終運(yùn)行在*節(jié)能的狀態(tài)下，產(chǎn)品全年運(yùn)行都處于高效狀態(tài)，并有效提升客戶的舒適性。在安全防護(hù)方面，通過機(jī)組控制邏輯實(shí)現(xiàn)惡劣運(yùn)行工況和意外情況的自動(dòng)防護(hù)，確保機(jī)組能夠安全運(yùn)行。目前各企業(yè)均提出相應(yīng)的控制方案，所采取的技術(shù)路線各有不同，是企業(yè)的核心技術(shù)，與企業(yè)的自身設(shè)計(jì)水平和對(duì)于客戶需求的了解程度有很大關(guān)系，整體控制技術(shù)的水平參差不齊。

　　雖然我國(guó)已是**制冷空調(diào)設(shè)備的制造大國(guó)，但在產(chǎn)品的系統(tǒng)控制技術(shù)方面與國(guó)外廠家還有一定的差距，控制技術(shù)及其相應(yīng)的控制元件還主要依賴進(jìn)口，特別是在變頻調(diào)速控制技術(shù)方面。國(guó)內(nèi)僅有少數(shù)大型企業(yè)掌握了相關(guān)核心技術(shù)，是我國(guó)單元機(jī)節(jié)能發(fā)展的瓶頸。對(duì)用戶需求和使用特點(diǎn)的研究，確保控制邏輯的研發(fā)適應(yīng)客戶的使用習(xí)慣，也是今后需要重點(diǎn)開展和突破的工作。此外，空調(diào)產(chǎn)品智能化的趨勢(shì)越來越明顯，智能化將契合云技術(shù)、大數(shù)據(jù)對(duì)產(chǎn)品的控制技術(shù)提出新的需求，單元機(jī)的模糊控制系統(tǒng)、智能化、大數(shù)據(jù)化技術(shù)是今后主要發(fā)展趨勢(shì)。

　　3 總結(jié)

　　通過對(duì)單元機(jī)節(jié)能技術(shù)的企業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀和文獻(xiàn)的調(diào)研分析及總結(jié)，筆者對(duì)單元機(jī)的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了歸納，主要內(nèi)容如下：

　　1）壓縮機(jī)節(jié)能技術(shù)：通過壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、變負(fù)荷調(diào)控、應(yīng)用高效電機(jī)等措施實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)節(jié)能。采用環(huán)保替代工質(zhì)的壓縮機(jī)能效提升、壓縮機(jī)的高效變頻調(diào)速技術(shù)以及大冷量機(jī)組的無油化技術(shù)將是未來壓縮機(jī)節(jié)能技術(shù)的主要發(fā)展方向。

　　2）高效換熱技術(shù)：采用高效強(qiáng)化換熱技術(shù)，如翅片管結(jié)構(gòu)優(yōu)化、強(qiáng)化換熱管的應(yīng)用一直伴隨著單元機(jī)產(chǎn)品節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)在行業(yè)內(nèi)成熟應(yīng)用。小管徑換熱管、微通道換熱器在風(fēng)冷式單元機(jī)產(chǎn)品的應(yīng)用可以減少制冷劑充注量、降低成本、提高能效，也是單元機(jī)產(chǎn)品節(jié)能的主要方向之一。未來需要在傳熱特性研究、加工工藝優(yōu)化、熱泵除霜技術(shù)以及成本降低等方面開展相應(yīng)的技術(shù)攻關(guān)和突破。風(fēng)冷式單元機(jī)的換熱器結(jié)霜也是未來需要重點(diǎn)解決的關(guān)鍵問題。

　　3）節(jié)流裝置節(jié)能技術(shù)：目前行業(yè)普遍采用電子膨脹閥實(shí)現(xiàn)制冷劑流量的**調(diào)節(jié)，具有精度高、動(dòng)作快速準(zhǔn)確、節(jié)能效果明顯等優(yōu)點(diǎn)，并能夠與其他智能控制方法相結(jié)合，在單元機(jī)產(chǎn)品中廣泛成熟應(yīng)用。該項(xiàng)節(jié)能技術(shù)未來會(huì)隨著控制技術(shù)的不斷發(fā)展而發(fā)展，以適應(yīng)機(jī)組對(duì)于節(jié)能、舒適性的更高要求。

　　4）制冷劑替代技術(shù)：根據(jù)替代制冷劑的特性開展相關(guān)的技術(shù)研究?jī)?nèi)容和產(chǎn)品開發(fā)將會(huì)對(duì)單元機(jī)整體節(jié)能水平產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，現(xiàn)階段及未來單元機(jī)產(chǎn)品主要采用R32，HFOs和HCs等替代制冷劑，隨著制冷劑淘汰管理計(jì)劃的不斷升級(jí)，單元機(jī)可能采用的制冷劑要向著更低GWP值的制冷劑發(fā)展。

　　5）系統(tǒng)控制節(jié)能技術(shù)：目前各企業(yè)均提出相應(yīng)的控制方案，整體控制技術(shù)水平參差不齊，技術(shù)成熟度還有待提高。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，模糊控制系統(tǒng)、智能化、大數(shù)據(jù)化技術(shù)是未來系統(tǒng)控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

　　本文選自《制冷與空調(diào)》2019年6月刊77-83頁(yè)

　　作者：張秀平 吳俊峰 龐旭東 孟少飛 趙盼盼 程立權(quán)

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