毛先友

摘  要：随着人们生活水平的提高和全球变暖的加剧，人们对空调的依赖性空前增强。然而，空调的能耗非常大，对环境的不利影响一直困扰着研究者。将用户空调器的结构优化设计一下，通过增加内部单元循环风量，优化蒸发器结构。进出管采用多进多出，制冷剂进出均匀，这样能使制冷制热能力和能效大大提高，满足国际国内节能、低碳、环保要求。本文通过对空调结构优化设计的必要性和解决这些问题的方法，提出空调结构优化设计的一些建议，解决一些当前全球资源紧张的问题。

关键词：空调结构  优化  设计  能效  探究

中图分类号：TB657.2           文献标识码：A                  文章编号：1674-098X（2021）01（b）-0043-03

Research on Air Conditioning Structure Design and Optimization

MAO Xianyou

（Guangdong Midea Refrigeration Equipment Co.， Ltd.， Foshan， Guangdong Province， 528311 China）

Abstract： With the improvement of people's living standards and the intensification of global warming， people's dependence on air conditioning has increased unprecedentedly. However， the energy consumption of air-conditioning is very large， and its adverse effects on the environment have always plagued researchers. Optimize the structure of the user's air conditioner and optimize the evaporator structure by increasing the circulating air volume of the internal unit. The inlet and outlet pipes adopt multiple inlets and multiple outlets， and the refrigerant flows in and out uniformly， which can greatly improve the cooling and heating capacity and energy efficiency， and meet the international and domestic energy-saving， low-carbon， and environmental protection requirements. This article puts forward some suggestions on the optimal design of air-conditioning structure through the necessity of the optimal design of air-conditioning structure and the methods to solve these problems， so as to solve some of the current global resource shortage problems.

Key Words： Air conditioning structure; Optimization; Design; Energy efficiency; Exploration

空调一直是能源消耗和环保问题的主要监测对象，因为空调消耗的能源较多，对地球环境保护构成威胁，如氟利昂导致臭氧层加剧减少导致的地球温室效应。目前空调年用电量已超过各种家用小电器的用电量。由于集中使用时间长、季节性负荷大，加剧了能耗矛盾，导致电力系统负荷特性恶化，电网负荷率降低，电力设施浪费资源。因此，空调结构的优化设计迫在眉睫。

1  优化空调结构设计的原因

1.1 缓解能源危机

随着世界能源短缺问题的日益严重，人们越来越关注能源问题。中国的能源主要是煤炭，其他能源主要是石油和天然气。它们都是不可再生资源，使用的可再生资源较少。空调的耗电量非常大，然而，空调作为一种夏冷冬暖的功能性电器，是许多家庭必不可少的电器设备。有数据表明，空调等设施的能耗占总能耗的近10%。如此巨大的能源消耗不仅消耗了我国的不可再生能源，也限制了空调行业的进一步发展。此外，人们对空调的使用也具有一定的季节性特点，特别是在夏季和冬季，空调的使用量非常大，这也严重导致电网本身的负荷压力增大。在一些高耗能地区，电网因负荷过大而产生的风险因素将严重加剧，将导致电网负荷率严重下降，造成严重的电力浪费。在中国，空调使用时大量的废热直接排放到空气中，没有经过合理的回收利用，这也是对能源的浪费。因此，空调结构设计师应切实改进空调设计。由于空调设备结构必须优化，使能源更加节能高效，节能成为未来中国空调行业的主要发展趋势[1]。

1.2 解决污染问题

空调主要调整空气温度和湿度，并根据水的需求运行。气溶胶反应的原因是空调，水和细粉尘。微生物被空气循环阻断，以及与待连接和储存的细菌相关的空调。空调污染的可能性对人体神经，呼吸和免疫系统有害。空调污染的主要原因是空调散热器中的灰尘和细菌。因此，清洁空调并解决空调污染问题是有帮助的。散热器关闭，所以清洁空调有可能损坏空调本身，这既是污染也容易造成细菌生长。在调整功能的情况下，空调主要是舒适的空气到人体，但这也适用于空气。另外，可以在不能分离空气的替代中间谱中增殖细菌。但细菌立即通过通风管道和建筑物膨胀，空调冷却装置荧光灯和臭氧层不能因严重原因再循环。氟碳装置的使用，继续增加全球变暖的趋势。所以应该在寻找控制情況的正确方法。

1.3 节约使用成本

在空调结构设计中，节约成本也是不容忽视的重要方面。由于空调的使用是由不可再生资源消耗驱动的，空调的功耗非常大，能源危机导致电价稳步上涨，因此空调的日常运行成本相对较大。此外，由于部分空调结构设计存在不合理问题，如果出现故障需要维修，维修费用一般较高，而空调本身价格也不低。因此，对于很多家庭来说，空调一直是一个相对沉重的负担。高昂的成本防止了一些人过度使用空调设备。这不仅降低了人们的幸福指数，而且降低了人们的工作和生活热情，不利于国家的长远发展。目前，在空调设计中，提高能效比有很多方面，不仅从一个方面，只要能优化影响能效的因素，都能够叫做提高能效比。因此，无论是从提高人民生活水平还是节约空调资源使用成本的角度，优化空调结构都符合我国国情。不仅可以降低空调的能效，而且可以提高产品的性价比。

2  优化空调结构设计的新技术

2.1 优化室内机结构设计的新技术

空调最为主要技术部件包括风管、贯流风机、蒸发器等技术部件和环节。室内空调风管系统主要由基础风管、贯流风机、风机电机及轴承等基础技术组成。为了达到室内空调器工作系统的实际运行能力，有效提高能效比，需要对室内空调器的风道和贯流风机的直径和长度进行扩容。作为一种大规模的技术改进方法，可以在不增加技术成本的情况下使用。实现改造空调实际运行规模的目的，有效实现空调内部功能空间的拓展目标。在这一技术实践中，安装在空调内的风机的实际风量也将相应增加，空调的能效也将得到显著提高。在上述技术操作行为的基础上，可以适当改变贯流风道的曲线，也可以有效地改善贯流风道的噪声和风量。对于蒸发器的技术部件，我们不改变其内部结构，而是在实际运行中改变输入输出技术模式。例如，我们可以将原来的三根管子进入三根管子输出的方式改进为进出都增加一根管子的方式，使制冷剂气流的实际受力水平得到均匀的提高。根据相关标准的要求，试验结果表明，改造后的空调系统能有效提高风量，并能显著降低其能耗，从而全面节约能源。相关实验结果也表明，该室内机在结构优化过程中对缓解用电紧张具有非常显著的意义[2]。

2.2 优化室外机结构设计的新技术

空调室外机又称空调主机。空调压缩机、冷凝器、毛细管和蒸发器四个主要部件，这四个器件中的前3个在室外机中。它是空调系统的心脏。通过优化设计方法对空调室外机结构进行改进，可以有效地提高空调器的能效。室外机的结构优化主要是对空调机壳、风机叶片等进行改进，将原来的两高机壳改为三高机壳，可以简化原机壳模具结构，降低生产成本，改变风机叶片结构[3]。减少噪音，减少风阻，使风顺畅。对空调用电机实施再匹配工艺流程，缩短电机轴可以达到降低振动的技术目标，实施电机后盖的改造行为，可以牢固地降低整体模具装配所遇到的机械力冲击，切实降低空调室外机的技术制造成本。根据对上述改进方案的客户服务工作结果进行的实验验证工作，我们发现，一种适合于室外空调的结构优化实践方法，可以相对有效地提高空调运行技术系统的风量强度，并且稳步降低空调电机的转速可以减少振动，同时也可以使噪声强度在客观上得到较大程度的降低，减少实际空调中使用隔音海绵，达到有效延长空调系统使用寿命，实现节能的目的[4]。

2.3 提高空调的能效比的新技术

目前，提高能效比的主要措施是更换高能效压缩机和增加换热器。这也是提高能效比（在设计允许范围内）最直接的途径，但成本压力巨大。压缩机是空调的心脏，压缩机的性能对整机起着决定性的作用。首先家用空调一般采用旋转式压缩机，压缩机的额定制冷量应比整机高200W～300W。如果压缩机的额定制冷量过大，相应的功耗会增加，整机的能效比会降低;如果压缩机的额定制冷量选择得太小，制冷系统的制冷量损失会降低整机的制冷量，制冷量不能满足设计要求。其次，压缩机的能效比也是一个重要的参数。在相同制冷量的情况下，与低能效比的压缩机相比，高能效比的压缩机比低能效比的压缩机功耗更低，有利于整机能效比的提高[5]。然而，高曲率的压缩机通常更昂贵，因此在选择压缩机时应考虑性能和成本。此外，在各种运行条件下，无论是额定工况还是极端工况，压缩机的运行工况都不应超过压缩机规范中给出的范围。另外由于空调系统制冷剂效率比过大，不可能盲目提高高能压缩机对空调系统的效率比。同时为了考虑空调系统的采暖要求，不宜选择小排量压缩机作为制冷能效比的目标值。通过理论计算和实验验证，确定最佳换热器结构和制冷剂充注量是提高空调能效比的关键。另外散热面积的有效利用可以在很大程度上降低噪音，从而降低材料本身的成本，这对空调器的结构优化具有重要意义。针对这些问题，主要的解决办法是重新布置管道，优化和改进空调系统的系统结构，有效利用散热器。

为了验证新旧空调器的区别，我们按照国际标准对室内风量进行了测试，并对室内机风机系统蒸发器出口处的风量进行了测试。对比数据表如表1所示。

可以很明显的看出，新优化的空调结构的风量增大，能力得到很大提高，这样大大节约能耗。空调需求的迅速增长，将使需电量迅速增加，这就使空调器的节能问题的研究具有特别重要的意义。因此，增加高能压缩机和换热器的质量和工作时间能够有效提高能效比，这是一种节能的新思路。研制节能空调器不但对生产者和消费者有显著效益，而且对缓解电力紧张状况也具有明显的意义[6]。

3  结语

总之，如果空调结构能够得到合理优化，将大大有助于缓解我国能源短缺，降低能源消耗。相信随着科学技术的进一步发展，新技术、新工艺在空调设计和生产中的应用将会更加广泛。通过不断的优化设计，可以更妥善地解决空调使用中的节能环保问题，降低空调成本，让人们在炎热的夏天享受舒适的空气环境。同时，减少后顾之忧，为子孙后代留下更多可利用的资源，使国家和社会更加全面、协调、可持续发展。空调一直是我国能源消费和环境保护监测过程中的重点监测对象。鉴于此，在现有条件下对空调内部结构进行优化具有重要意义。

参考文献

[1] 赵晓博，王伟涛，张喜峰.浅析优化空调结构设计[J].科技创新与应用，2018（3）：101-102.

[2] 余立涛.大型水冷空调变频器设计与应用研究[D].南京：南京邮电大学，2020.

[3] 陈劲，廖锡博.论述如何有效优化空调钣金结构设计[J].山东工业技术，2017（14）：240.

[4] 张加锋，熊建武，龙华，等.空调挂机中梁模具结构优化设计[J].工程塑料应用，2020（12）：81-88.

[5] 曹劲草.数控机床机械结构设计和制造技术优化[J].内燃机与配件，2020（19）：70-71.

[6] 郑瑞.家用空调的噪声控制数值分析与结构改进设计[D].济南：山东科技大學，2017.