空调制冷器效率.doc

热学论文

标题： 空调制冷器效率
撰写人：朱李康（学号11180150）
宋褚强（学号11180142）
学校： 浙江师范大学
学院： 数理与信息工程学院
班级： 物理111

撰写时间：2012年5月28日

空调制冷器效率

现在随着人们生活水平的提高，空调已不再如90年代那般罕见，在人们家中、会客厅、会议室、办公室、火车、飞机等地方都有它的身影。那么空调又是依靠什么工作的呢？它又是以什么原理工作的呢？

空调制冷原理
首先，空调依靠制冷器来工作。而它的原理则如下所示：

　压缩机将气态的氟利昂压缩为高温高压的气态氟利昂，然后送到冷凝器（室外机）散热后成为常温高压的液态氟利昂，所以室外机吹出来的是热风。 然后到毛细管，进入蒸发器（室内机），由于氟利昂从毛细管到达蒸发器后空间突然增大，压力减小，液态的氟利昂就会汽化，变成气态低温的氟利昂，从而吸收大量的热量，蒸发器就会变冷，室内机的风扇将室内的空气从蒸发器中吹过，所以室内机吹出来的就是冷风；空气中的水蒸汽遇到冷的蒸发器后就会凝结成水滴，顺着水管流出去，这就是空调会出水的原因。 然后气态的氟利昂回到压缩机继续压缩，继续循环。 制热的时候有一个叫四通阀的部件，使氟利昂在冷凝器与蒸发器的流动方向与制冷时相反，所以制热的时候室外吹的是冷风，室内机吹的是热风。 其实就是用的初中物理里学到的液化（由气体变为液态）时要排出热量和汽化（由液体变为气体）时要吸收热量的原理。
　　热泵制热是利用制冷系统的压缩冷凝器来加热室内空气。空调器在制冷工作时，低压制冷剂液体在蒸发器内蒸发吸热而高温高压制冷剂在冷凝器内放热冷凝。热泵制热是通过电磁换向，将制冷系统的吸排气管位置对换。原来制冷工作蒸发器的室内盘管变成制热时的冷凝器，这样制冷系统在室外吸热向室内放热，实现制热的目的。
　　空调其实就是按照介质的热胀冷缩来加以控制，室内的部分就是冷缩，室外就是热胀了，而又怎么热胀呢，那就是通过压缩机压缩介质作功，这样就会产生很大的热量，不就是热胀了，然后再通过一条毛细管一下又传到体积大很多的空间，这样介质的压力一下子就低了很多，这就是冷缩吸热，一下子就很房间的热量交换成冷的气体了。

制冷效率的比较
不同品牌的空调有不同的制冷效率，即使相同品牌的空调由于采用不同的制冷系统制冷效率也不同。以下是我调查到的中央空调制冷系统的一些数据：

不同类型中央空调制冷系统的一次能耗效率比较
机组型式 制冷量/KW 机组耗电/KW 能耗效率 能耗效率比
螺杆式冷水机组 1234 225 1.307 1
离心式冷水机组 1231 242 1.226 0.938
风冷热泵 1255 423 0.895 0.657
单风冷冷水机组 1290 425 0.880 0.673
蒸汽双效溴化锂吸收式机组 1163 4.3 0.724 0.554
直燃型溴化锂吸收式机组（轻油） 1125 6.3 0.916 0.701

能耗效率的计算公式：PER=ηf ×ηw ×ηy×Q0／W
式中 Q0——制冷机的制冷量,kW;
W—输入制冷机的电功率,kW;
ηf —电厂的发电效率,本文计算取值35%;
ηW—电网的输送效率,本文计算取值0192;
ηy—压缩机的电机效率,本文计算取值019。
由表格和能耗效率的计算公式我们可以得到以下的结论：
(1)对制冷系统进行能效分析要用统一标准,只有这样,才能使比较结果的可信度更高、更科学。计算结果显示,制冷量在1163kW左右的机组中,螺杆式空调制冷机组能效比最高,离心式空调制冷机组稍差,这与行业内的普遍认识基本一致。表2中还反映出蒸汽双效溴化锂吸收式机组P ER值最低,其原因为蒸汽锅炉热效率低,加之管路损耗较大所致。本文认为,在热电厂、钢铁企业等废热比较丰富的地方,采用蒸汽双效溴化锂吸收式机组将会是效率最高、最为经济的选择。
(2)两款直燃型溴化锂吸收式机组的P ER值都比蒸汽双效溴化锂吸收式机组高,主要原因是直燃型溴化锂吸收式机组的燃气温度高,导致P ER值高;同时还注意到直燃型溴化锂吸收式机组比风冷热泵和单风冷冷水机组P ER值高,其原因是由于风冷冷凝温度较水冷机组高所致。由此可见,在只考虑夏季供冷不考虑冬季供热的情况下,夏季采用水冷机组比风冷机组能效效率高。
(3)表2结果是在额定工况下取得的,与实际工况相比,其P ER值还要发生变化;不同型式的制冷机都 有 一 个 高 效 率 工 作 区 间, 比 如 大 制 冷 量(1758kW以上)时离心机组的CO P值较大,中制冷量(1163kW左右)时螺杆机组的CO P值较高,等等。因此,在选配压缩机时,还应考虑某一制冷压缩机的最优工作负荷区间等。

空调的使用与制冷效率的关系
现实中空调的使用必不可少，因此如何使用成为了一个至关重要的问题。空调的使用与它的工作原理息息相关，即与它的制冷效率有直接关系。
首先，我们从制冷效率的公式来看：
E=Q2/A
作于正向卡诺循环类似的推导，我们可以推导得到以下的制冷效率的公式：
E=Q2/A=Q2/(Q1-Q2)=T2/(T1-T2)
式中 Q1——高温热源吸热的数值
Q2——气体向低温热源放热的数值
A——总的对外所做的功
T1——高温热源的温度（大气温度）
T2——低温热源的温度
从以上的推导公式，我们可以得到以下的结论：
T1温度一定的情况下，制冷系数E取决于所达到的制冷温度T2。T2越低，制冷系数越小。

由此我们在使用空调时，因注意以下的情况：
1.设定适当的温度。制冷时，不要设置过低温度，若把室温调到26-27摄氏度，其冷负荷可以减少8%以上。实践证明，对静坐或轻度劳动的人来说，室温保持在28-29摄氏度，相对湿度保持在50-60%，人并不感到闷热，也不会出汗，它应属于舒适性范围。人在睡眠时，代谢量减少30-50%，可将空调设于睡眠开关挡，设置温度高2摄氏度，可达到节电20%；冬季制热，温度设置低2摄氏度，也可节电10%。 　　
2. 选择能力适中的空调。一部制冷能力不足的空调，空调不仅不能提供足够的制冷效果，还会使机器由于长时间不间断运转，增加使用故障可能性，并会造成耗电大、功率不足等现象。
3. 冷气开放时，尽可能把热源放置在空调制冷区域外，比如说热水器等发热电器。
4. 开空调时关闭门窗。空调房间不要频频开门，以减少热空气渗入；少开新风门，当室内无异味时可以不开新风门，可以节省５ - ８％的能量。
5. 避免阳光直射。在夏季，遮住日光的直射，可节电约５％。