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蒸气压缩式空调运行原理详解

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空调运行原理

IEA全球建筑行业现状报告分析提出,为了达到巴黎气候变化协定及联合国可持续发展目标,必须在建筑这一重点行业中,加快既有建筑改造的进度。对于这个方面,报告分工业化国家和发展中国家两个群体分别提出了到年和年的目标:

工业化国家和地区:年以前,每年改造存量建筑的比例提高到2%;

发展中国家:年以前,每年改造存量建筑的比例提高到1.5%,到年提高到2%;此外,还必须通过深度节能,将节能率提高到30%-50%或更高。

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我国作为世家第二大经济体,在面对全球气候变暖这一问题时,提出了“碳达峰,碳中和”的双碳战略。细化到建筑节能领域,基于我国巨大的存量市场基础,加上良好的工业化发展势头,国内建筑节能技术发展迅速。《民用建筑能耗标准》虽然对建筑整体总能耗提出了指标,但并未给出实现指标的路径建议。如果能够实现对建筑的空调暖通、照明新风、数据中心等进行能效提升,构建从各单体设备到各专业子系统的分层级节能路线,将非常有助于形成建筑整体的节能效果,《民用建筑能耗标准》中给出的指标是否可执行也就有了支撑。

国家发展改革委联合工业和信息化部、财政部、生态环境部、住房城乡建设部、国家市场监督管理总局、国家机关事务管理局等七部委在年6月印发的《绿色高效制冷行动方案》中提出了“到年,大型公共建筑制冷能效提升30%,制冷总体能效水平提升25%以上,绿色高效制冷产品市场占有率提高40%以上,实现年节电亿千瓦时左右”的目标。在明确的政策引导下,国产高效制冷产品体系将进一步发展,为公共建筑的节能改造提供了强有力的技术保障。

高效制冷

既然需要实现高效制冷,那我们就必须先要了解制冷机组或者设备的运行方式和运行原理。所谓制冷,就是研究如何制备低温并维持这个低温的一门科学技术。要实现制冷效果,就要借助制冷装置,我们常见的制冷空调就是其中最主要的一类。

在制冷装置中,其方法很多,目前广泛使用的制冷方法主要有相变制冷、热电制冷、气体膨胀制冷以及涡流管制冷,这其中以箱变制冷运用最为广泛。所谓相变制冷就是利用物质在一定的低温下相变吸热来制冷。有制冷效应的相变过程有熔解、汽化和升华,其中广泛应用的是液体汽化制冷,它常见的应用形式有四种:蒸气压缩式制冷、吸收式制冷、吸附式制冷和蒸汽喷射式制冷。在空气调节用制冷技术中,蒸气压缩式制冷和吸收式制冷应用最为广泛。

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制冷与冷却都是一个降温过程,但冷却是热量从高温对象传向低温对象的过程,是一个自发的过程;而制冷是将热量从低温对象传给高温对象,是一个非自发的过程,需要使用一定的设备,消耗外界能量作为补偿。同时,热量的转移需要一种能够携带热量的工作物质来完成,这种工作物质在制冷系统中称为制冷剂。制冷就是通过制冷剂热力状态不断发生变化来完成的。

蒸气压缩式制冷是利用制冷剂液体在汽化过程中从周围介质(被冷却物)吸收热量(汽化潜热)而产生冷效应来实现的。我们知道,液体工质在不同压力下其饱和温度(沸点)不同,液体压力越低,对应的饱和温度越低,因此只要创造一定的低压条件,就可以利用液体汽化的方法获取所要求的低温。

制冷空调

下面就蒸气压缩式制冷空调的运行原理给大家做一个知识普及。

蒸气压缩式空调主要包含温控面板、冷凝器、压缩机、风扇、节流装置、鼓风机和滤网等核心部件。在我们将空调打开,温度调低之后,系统便开始了工作。

系统运行

低温低压的制冷剂液体在蒸发器内吸收室内的暖空气的热量,汽化为低温低压的制冷剂蒸气,随后被压缩机吸入,压缩为高温高压的制冷剂蒸气。

制冷剂压缩

进入冷凝器,通过风冷式冷凝释放热量,将高温高压的制冷剂蒸气冷凝为高温高压的制冷剂液体,流向节流装置。

进入节流装置

流经膨胀阀时,通过传感器反馈的蒸发器出口处制冷剂过热度的变化来控制阀的开度,调节进入蒸发器的制冷剂,使其流量与蒸发器的热负荷相匹配,随后节流为低温低压的制冷剂液体。

蒸发吸热

膨胀阀具有控制蒸发器出口制冷剂过热度的功能,即保持蒸发器的传热面积的充分利用,又防止压缩机冲缸事故的发生

搭配风循环系统,吸入房间内的室温空气,同时通风管道具备过滤网,可以过滤杂质。在蒸发器内蒸发吸收空调室温空气中的热量,从而冷却了空气。

冷却循环

低温低压的制冷剂返回冷凝器,将热量分散到室外,如此循环往复。慢慢的房间就冷下来了,一旦达到设定的温度,空调系统就会关闭了。

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