空调制冷压缩机技术发展研究及其展望

空调制冷压缩机技术发展研究及其展望

王鹤铮，赵光辉

河南牧业经济学院，河南省郑州市 450000

摘要：由于我国经济已经进入转型阶段，在这一时期人们不仅对物质生活提出更高要求而且对环境也提出非常严格的要求。人们对于物质生活具有较高要求，在日常生活中空调已经进入各家各户，但是空调大规模的使用使得我国环境受到十分严重的影响。为了改善我国大气环境，空调制冷技术需要进行革新，对制冷以及压缩技术进行优化，减少在使用空调过程中对于大气的污染。

关键词：空调制冷；压缩机；技术；发展和展望

引言：压缩机主要是用来将气体进行压缩并输送的机器，这个机器从发明出来开始便受到广大科研人员的喜爱，近几年涡旋压缩机的发明使得压缩空气的能力更强。为了改善大气环境状况，今后涡旋压缩机的发展方向基本会向环保、变频、高效节能的方向发展。这样可以有效改善由于传统空调给大气带来的污染，从而给人们的生存创建一个良好的环境。

1. 空调制冷压缩机概述

空调能够制冷主要取决于压缩机，因此压缩机对于空调来说就是“心脏”般的存在，该机器的作用主要是将空调中的制冷剂进行循环使用。当空调设置成制冷模式时制冷剂会在低压环境下有液态转化成气态，这样可以使得空调自天气炎热的时候吹冷气；将空调设置成制热状态，在高温高压环境下制冷剂又会由气态转化成液态，从而使得空调能够吹热气，最终实现压缩机的循环功能。目前，在市场中流通的压缩机有很多，这些压缩机在工作原理、功效上面存在较大差异，在日常生活中最为常见的压缩机当属活塞式压缩机以及涡旋式压缩机。本文通过研究这两种压缩机的现状以及发展前景来给空调行业的发展提供依据。

2. 空调制冷压缩机技术发展现状

1. 活塞式制冷压缩机现状研究

1. 基本零件设计

第一，在对活塞式制冷压缩机进行研究时可以采用有限元分析以及试验的措施，通过实验可以计算出活塞等部件的温度分布情况，同时还能明确压缩热交换情况以及余隙容积内的膨胀情况，这些实验数据可以为提升压缩机的功能提供坚实的依据。第二，采用CDF措施对压缩机内部油管部件进行改良，使用计算机模拟出空调在运行过程中不同部件的油量使用情况，与此同时还要测试油速与油压，这样可以保证压缩机油缸的安全性与稳定性，从而确保空调在使用过程中不会因为油而导致故障的出现。

2. 压缩机能量调节

为了提高活塞式制冷压缩机对于温度以及外部环境变化的适应程度可以根据压缩机的实际情况采用合理的能量调节方式。目前，使用在空调压缩机中的能量调节方式多为变频，变频技术能够更好的控制温度并且能够在比较大的范围内调节能量，同时还能弥补定速活塞压缩机的缺点。根据研究可以发现使用变频技术的空调可以比定速空调节省百分之二十五的能源。

3. 多级压缩技术

多级压缩是指气体在进入压缩机以后需要经过多次压缩，然后需要将压缩过后的气体放置到冷却器中，这样可以有效节省能源。产生这种情况的原因是因为空气经过级数越多引入到冷却器中的外部冷空气越多，这样可以有效降低排气温度，从而提高空调内部冷空气的容积。但是，冷空气经过压缩的级数越多，压缩机的内部构造就会非常复杂，这就导致压缩机的体积比较大，这在一定程度上也会增加空调成本，与此同时，如果压缩机在使用过程中出现损坏，进行维修时的困难系数也会增加，其实用性会有所降低。

2. 涡旋式制冷压缩机现状研究

1. 结构及零部件研究

首先，由于压缩机在制冷过程中会释放热量，所以压缩机的涡盘以及型线需要有较高的耐热性，因此需要积极研发新材料，以此来提高压缩机的耐热性^[1]。其次，制冷压缩机内部的零件在运行过程中是否顺滑直接影响了空调的性能，因此在对压缩机进行优化时需要对压缩机的零部件进行摩擦润滑处理，在这个过程中要设计全新的方案对压缩机进行升级，只有这样才能保证压缩机能够正常运行。再次，采用柔性机构，这样可以减少压缩机内部油管出现泄漏的可能性。最后，给压缩机配备高效电机，这样可以有效减少压缩机在使用过程中消耗的能源。

2. 变容量调节

变频以及数码涡旋是调节涡旋式压缩机容量的重要方式。采用数码涡旋方式对压缩机进行扩容的优点主要体现在以下几个方面：一是操作过程比较简单，不同的压缩机容量都可以采用这种方式进行调节；二是系统内部的零件比较简单，在使用过程中并不会受到电磁波的影响。变频技术早就使用在涡旋压缩机的变容量调节过程中了，变频的方式还有两种一是直流变频一是交流变频。采用变频的方式来调节容量的优点主要体现在以下两点：一是在使用空调的过程中不用经常开机或者关机便可以实现节约能源的目标；二是在使用过程中对温度的调节精度比较高，并且舒适性比较高。采用变频的方式进行扩容也具有十分明显的缺点：变频器在使用过程中会消耗一定的能源，同时还会受到电磁的影响，这两个缺点都会导致压缩机的成本比较高^[2]。

3. 空调制冷压缩机技术展望

1. 节能技术研究

由于压缩机是调节温度的重要机器，所以空调的核心部位便是压缩机，根据相关研究发现，压缩机消耗的能量是空调整体运行过程中消耗能量的九成，为了减少压缩机所消耗的能源降低空调对于大气的污染可以从以下四个方面入手：第一，对排气阀进行改造，减少余隙容积；第二，及时补充润滑油保证空调在运行过程中不会出现卡顿的现象；第三，采用高磁感低消耗的硅钢片，这样不仅可以增加电机性能还能够减少能源消耗；第四，采用平面滚动轴承，这样可以减少空调在运行过程中的阻力，以此来减少能源的消耗^[3]。

2. 制冷剂替代研究

目前，我国很多制冷剂压缩机还只是在实验室进行研究，并没有投入市场，因此在今后一段时间需要加强对用于冷藏的压缩机的研究工作，从而可以弥补我国在这方面的缺失^[4]。

3. 降噪和轻量化研究

在技术不断发展的今天，人们对于空调的要求不断增多，不仅要求空调能够有效制冷还要保证在使用过程中能够有很小的噪音。为了减少空调在使用过程中的噪音可以使用气体流动设计来进行降噪处理^[5]。

4. 结束语

综上所述，空调压缩机的研究需要结合时代的发展，从人们的需求入手加强对于压缩机的研究工作，以此来推动整个空调行业的发展，这对于我国环境建设有着十分重要的作用。

参考文献：

[1] 张博. 基于动磁式直线振荡电机的直线压縮机技术的研究[D]. 南京理工大学, 2016.

[2]徐志翔,Chen Hui,等.用于线性压缩机的恒推力系数动磁铁式高效圆筒型直线振荡电机及其位置检测模型[C]//中国制冷学会.中国制冷学会, 2015.

[3] 侯海波, 唐文进, 汤海涛,等. 高导热绝缘结构对永磁同步牵引电机温升影响的仿真分析[J]. 绝缘材料, 2017, 000(009):11-14.

[4] 孙晓吉, 曾金玲, 王金昊. 基于热网络法的永磁同步电机热阻参数提取及温升分析[C]// 2017第十九届中国科协年会. 2017.

[5] 丁树业, 江欣, 朱敏,等. 基于集总参数热网络法的永磁同步电机启动及稳态温升分析[J]. 电机与控制学报, 2020, v.24;No.187(05):147-154.