绿色空调的绿色设计技术研究

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1、绿色空调的绿色设计技术研究摘要：作为不可或缺的组成部分，空调广泛的应用于人们的日常生活和生产中。人们对其能耗问题愈加重视。所谓的空调能耗指的是空调系统在工作过程中消耗的能量，面对日益严重的能源危机，深入的研究绿色空调系统设计方案并进一步优化具有较强的现实意义。国家如今大力倡导可持续发展，构建能源节约型社会，因此使用空调的过程中，优化绿色空调系统设计方案极为重要。关键词：绿色空调；节能技术；系统设计围内稳定运转。7）对安装基础的要求低。无需特殊的机座，可安装在室内、室外,甚至地下室、屋顶上。2.1.4绿色空调的工作原理如图2-3所示，工作时，微电子控制器对半导体通以直流电，半导体的冷端对冷媒水进

2、行初级制冷，而发热端则连接到嗅化铿吸收式制冷机组，驱动嗅化铿制冷机组产生吸收式制冷并对初级制冷后的冷媒进行吸收式二次制冷;最后，冷却后的冷媒被水泵抽至蜂窝状水帘并实现蒸发式制冷汐卜界热空气经过蜂窝状水帘后能被有效降温及过滤有害物质。冷水I冷空气图2-3绿色空调的制冷结构图半导体制冷片制冷原理如图2-4所示，通过微电子技术控制半导体制冷片工作,其冷端通过连接冷水板对冷媒水进行初级制冷，而热端则用于加热嗅化铿溶液，触发嗅化铿吸收式机组工作。经半导体制冷片冷端降温后的水会流向嗅化铿吸收式制冷机组中的蒸发器装置，进行二次制冷。驱动漠化蚀吸 热端t收式制冷图2-5半导体制冷片制冷2.2绿色空调系统的节能

3、措施空调的能耗包括了很多的地方，一般所说的是在制冷以及输送冷气的过程中所造成的能量损失，解决这方面的能量损失问题是很重要的，也是需要克服的一个难点问题。空调在进行制冷的工作过程中会收到外面各种条件的影响，因此很多的空调都有专门安装可以节约能耗的设备。想要在空调工作的过程中不但可以给人们的感官带来更舒适的体验，另一方面可以减少能量的损失，造福我们的子孙后代。2.2.1减少系统动力能耗通过研究调查发现了采用低流量、大温差的方法，在进行正常工作的时候达到的节能效果是最好的。因此可以在控制温度的循环水泵里面扩大进水的温度差,让进、回水之间所造成的温度差小于等于8C,这样就可以节约更多的能源，延长空调的

4、使用寿命，让消费者可以感受到更好的消费体验。2.2.2采用新技术和新设备有的空调设备吹风以及凝水量都可以被调节，我们就应该选择这样的设备。通常在进行操作的时候空调控制系统基本上不会在满负荷的条件下进行工作，具有变风功能的空调系统能够随时根据自己的需要调节风力的大小，这样就可以降低风机所消耗能量的大小。现在主要是同时使用定静压调节、变静压调节以及总风量控制调节来控制变风量空调的工作状态。变风量空调控制系统的调整是基于对空调的条件的实际操作，并且根据该系统的数据来调整送风量，根据该事实来进行相应的控制措施，根据实际上通入空气的量，来以此为依据调整亚缩的大小速度，尽可能的降低能量的损失。绿色空调控制

5、系统主要根据控制冷凝水来处理空调调理方法的问题，其方法是改变温度，变流量或温度以及流量的大小。可变频率的PLC空调系统主要用于改变水量的大小来对其进行相应的控制，从而使空调与空调负荷的变化可以达到相应的平衡。可变水量空调系统，采用减少的主要方法是改变水的流速大小，也就是通过调整水泵驱动马达来实现的。目前，大多数人是采用变频调速控制泵的运行，而且还使用控制流量和速度的控制方法来进行相应的操作。变频调速技术已经在泵，压缩机控制方向被越来越多的人所接受，它的速度快稳定性好，具有比较好的可靠性。2.2.3设定合理得温湿度标准工厂厂房的设计太过于空旷，在这种大的环境中进行温度以及湿度的控制是非常困难的，

6、他们会受到很多外在因素的影响。温度和湿度的调整具有很大的延退效应，我们想要减少在调节和控制过程中不必要的能量消耗，在一定的安全生产条件下，以减少室内温度和湿度设置所带来的能量损失。在不同的使用时间我们对其要有不一样的操作控制，在温度和湿度的方面来看夏的时候房间里面的温度以及湿度都是比较高的，如果设置室内温度和湿度低，那么它会起到很大的功率损耗；另一方面来看，冬季室外温度相对湿度都不是很高，如果设置更高的室内温度和湿度如果想要达到这样的要求那么就会造成大量的功率损耗，让成本造成很大的浪费。因此在进行该操作的时候，我们要结合当地的实际情况，从多方面去考虑，尽可能的降低能量的损耗。3绿色空调的绿色设

7、计技术3.1绿色模块化设计采用系列化、模块化的产品设计，在不同系列的产品中尽可能采用相同的零部件和标准件。制冷空调产品由多个一定功能的部件组成。设计时，尽可能将各部件设计成相对独立的功能模块，如设计电冰箱时，可将其设计成箱体、门体、制冷系统、电气系统及包装五大模块;设计中央空调时，可将其设计为主机组、冷却水系统、冷冻水系统、控制系统和循环通风系统五大模块，将绿色设计思想与模块化设计方法结合起来，同时满足产品的功能属性和环境属性。通过模块的选择和组合可构成不同的产品，以满足市场的不同需求，丰富产品种类，缩短研制周期，加快更新换代，也方便重用、升级、维修及产品废弃后的拆卸及回收处理。各独立模块内部

8、尽可能设计成可维修型，对易损易耗的零部件、元器件，应尽可能将其设计得集中些，以便于维修更换。3.2可拆卸性设计可拆卸性是产品绿色设计的主要内容，要求在制冷空调产品设计的初级阶段就要将可拆卸性作为结构设计的评价准则，使所设计的结构易于拆卸，维护方便，并在产品报废后可充分有效地回收再利用，以节约资源和能源，保护环境。设计人员应经常与用户、产品售后服务人员及废弃产品回收部门保持沟通联系，以了解现有产品在设计时，要从结构上考虑拆卸的难易程度，分析产品的整个拆卸过程，找出拆卸时间、成本及效果、回收零件及材料的价值与能耗和污染排放量等之间的关系，提出相应的设计目标和结构方案。对模块之间、部件之间的连接方式

9、等要进行周密细致的研究与设计，尽量避免采用焊接、胶粘、弱接等不可拆卸连接方式，尽可能采用易于分离的搭扣、丝扣或咬合式连接。设计的结构布局应符合人机工程学原理，便于对拆下的零件进行再加工，易于调整及更换，将易损件布局在能调整再加工或需更换的零件上或区域内，应使一些重要组成部件具有较长的寿命，一些关键的安全薄弱环节应设计为可检测和便于维修的结构。3.3可回收设计可回收设计是在产品设计初期充分考虑其零件材料的回收可能性、回收价值大小、回收处理方法（再生、降解等）、回收处理结构工艺性等与回收性有关的一系列问题，最终达到零件材料资源、能源的最大利用，并对环境污染最小的一种设计思想和方法。回收设计主要包括

10、可回收材料及其标志、可回收工艺与方法、可回收性经济评价及可回收结构设计等方面内容。产品设计人员应与制造人员、回收性工艺人员等共同协作，研究产品的回收工艺和方法，熟悉及掌握不同回收处理工艺的原理和方法，并积累有关数据资料，获取产品回收性设计的要求、途径和数据，形成设计指南，供新设计者使用。3.4选择使用绿色材料选材时，不仅要考虑产品的使用条件和性能，而且应遵循环境约束准则，了解材料对环境的影响，即要以产品的技术性能、经济性能和环境性能为设计目标，应选用无毒、无污染、易回收、可重用、易降解及环境相容性好的材料。不得己使用有毒及不易回收材料时，应使不同的材料易分离，使易回收的材料和难回收的材料易分离

11、，使其对环境的影响降到最。3.5节能减排设计节能设计要求设计合理的产品结构、功能和工艺，利用新技术、新材料、新工艺使产品在使用时耗能最少，能量损失最少。根据产品耗能特点，有针对性地进行节能设计，如采用高效压缩机，运用变频控制、模糊控制技术，将热管、热泵、蓄热相变材料等新技术应用于产品设计，设计自动及节能档，并推荐用户常用。同时减少产品运输和储存能耗及污染，尽量减轻重量，优化结构，减小体积。采用合理加工方法，优化工艺方案，确定最佳工艺参数，降低原材料消耗，使生产过程的废料、污染最少。运用人机工程学原理设计制冷空调产品的人机系统，尽可能让使用者感到舒适、方便，并尽可能放宽对操作者的技术要求，简化操

12、作，提高工作效率，降低劳动强度，减少可能出现的失误，以达到人机系统的最佳效率，提高劳动生产率及工作质量。如变频空调、变温冰箱及空调的遥控器等均为其成功范例。4结论绿色空调现在越来越受到了广大消费群体的喜爱，一方面它的出现给人们的感官方面带了很大程度上舒适的享受，可是另一方面该空调的能量损失是非常大的。这篇文章就关注了它耗电量大的问题，把绿色空调冷水系统当成是了研究对象，使用了一种变频节能控制技术，想要改善上述提到的问题。对绿色空调的内部构造以及工作院里进行了细致的分析，向大家说明了水系统的结构还有其所具有的特点。把水系统的定流量以及变流量进行对比，让我们知道变流量在实际操作过程中有哪些好处。提

13、出了一种新的方案把变频控制还有模糊pID良好的结合在一起，想要让上述所提到的问题得到一定程度上的改善。参考文献1 郑卓.自适应模糊控制和PLC在中央空调控制系统中的应用J.甘肃联合大学学报(自然科学版).2011 (01)： 58-64.2 杨振彪.PLC在中央空调控制系统中的节能应用J.广东科技.2011 (12)：48-59.3 赵海瑞.自适应中央空调控制系统初步设计J.青海科技.2010 (01)： 3337.4 王帅，张天开，周红丽.基于PLC的地源热泵空调控制系统J.微计算机信息.2010 (07)： 55-59.5 陈雅林.中央空调实现PLC自动化控制的设计要点J.中国新技术新产品

14、.2010 (16)： 68-73.6 钟钦华. PLC在中央空调控制系统中的节能应用J.今日科苑.2009 (09)：15-20.7 钟钦华，李永光，冯志明.PLC在中央空调控制系统中的节能应用J.制冷.2009 (02)： 41 47.8 梁志国.基于PLC的中央空调控制系统设计J.承德石油高等专科学校学报.2009 (04)： 61-65.9 陈在康，丁力行.空调过程设计与建筑节能M,北京：中国电力出版社，2004.10 章卫国，杨向忠.模糊控制理论与应用M,西安：西北工业大学出版社，2000.11 狄洪发，袁涛，分布式变频器调节系统在供热中的节能分析J,暖通空调，2003, 32 (2

15、)： 90-93.12 苗立靖，杨杰，黄欣.模糊规则提取的两种方法性能分析J,模糊系统与数学，1999, 13 (3)： 16-21.13 杨卫中，王一鸣，李海健.温室温度模糊控制参数在线自整定算法J,农业机械学报,2005, 36 (9)： 79-82.14 美Theodore Wildi. Electric Mactrical, Machines, Drives, and power systemsM. Person Education,2002： 2032.目录引言11绿色空调的相关理论概述11.1绿色空调的定义11.2绿色空调的特点12绿色空调系统节能研究32.1变频调速技术的原理32

16、.1.1变频调速原理32.1.2半导体制冷片的工作原理及特点32.1.3漠化锂吸收式制冷的工作原理及特点52.1.4绿色空调的工作原理72.2绿色空调系统的节能措施82.2.1减少系统动力能耗82.2.2采用新技术和新设备92.2.3设定合理得温湿度标准93绿色空调的绿色设计技术103.1绿色模块化设计103.2可拆卸性设计103.3可回收设计113.4选择使用绿色材料113.5节能减排设计124结论12参考文献14引言能源是促进经济发展的动力，是人类赖以生存的基础和可持续发展的重要保证。随着世界经济的发展、世界人口的剧增和人民生活水平的不断提高，世界能源需求量持续增大，由此导致对能源资源的争

17、夺日趋激烈、环境污染加重和环保压力加大。在欧盟国家和美国，商业和民用建筑耗能占据总能耗的40%o而在这之中，空调对能源的消耗不可忽视。当前，我国空调能耗有的已占建筑能耗的60%以上，空调在节能方面遇到许多问题，比如不合理的系统设计、不当的设备选型、偏大的负荷设计、节能技术和产品的推广不好、缺乏严格试运行的系统、不恰当的设备维护、不合理的运行方案;缺乏充分使用的自动控制系统等。1绿色空调的相关理论概述1.1绿色空调的定义“绿色空调”是指将能源节约、环境保护、提高室内人员舒适度、简化运行管理等统一起来，追求生态、可持续发展，达到人与环境相协调的空调系统。1.2绿色空调的特点本文认为绿色空调是一种以

18、常态水为冷媒，综合应用蒸发式、半导体和嗅化铿三重制冷技术的新型绿色空调。绿色空调比普通空调更节能，更环保，更廉价，有更快的制冷速度和制冷量，在降温的同时还能提高空气的质量。绿色空调主要有以下特点：节能。此绿色空调很好的综合半导体制冷以及嗅化铿吸收式制冷的优点，同时通过两者的结合避免了它们的缺点。半导体的冷端对冷媒水进行初级制冷，而发热端则用于嗅化铿吸收式制冷的热源，驱动嗅化铿制冷机组对冷媒水进行二次制冷。最后蜂窝状水帘对冷媒蒸发三次制冷，半导体、嗅化铿和蒸发式三重制冷技术提高了能源的利用率。绿色环保。此绿色空调采用水作为冷媒，解决了用氟利昂作为制冷剂带来的弊端，制冷过程绿色环保，无排放无污染。

19、同时整个空调系统不存在有压缩机等机械运动部件，噪音较低。水帘式蒸发模块是通过蒸发降温的自然现象达到降温的目的，同时空调内利用负压，外界热空气经过蜂窝状水帘后能过滤有害物质，达到清除室内空气中的灰尘、尼古丁、甲醛等刺激性气体的目的，输出新鲜空气，有利于人的健康。而在制冷的同时也会起到增湿的效果，这对生活在气候干燥的地区的人而言，无疑会提高人体的舒适度。简单便捷。对比普通的分体式空调需要分成室内机组和室外机组两部分以及固定式安装的繁琐，此空调采用柜式一体化结构设计，由半导体制冷模块、吸收式制冷模块和水帘式制冷模块组成，结构简单，构造紧凑，极小地减少了占地面积，从家用的角度来看，绿色空调可以在很大程

20、度上满足家庭用户的需求。再者，一般的压缩机制冷空调，不仅占用体积大，且安装位置受限，略显“笨拙”。而绿色空调采用的柜式一体化结构设计，可实现移动式制冷，避开了传统空调固定式安装的繁琐，为家居办公等场所实现移动制冷提供极大的便利。而且可以实现移动式制冷，不仅可以节省空间，使用起来也十分便利。效率高。此空调综合了半导体制冷和嗅化铿吸收式制冷的优点。半导体制冷片热惯性小，冷热调节范围宽，冷热转换快，制冷时间非常快，单位时间内制冷量更多。利用半导体的热端产生的热能驱动嗅化铿制冷器产生吸收式二次制冷。同时提升了半导体和嗅化铿的工作效率，降低了能耗，使能效比大大提高。水帘式蒸发模块是通过蒸发降温的自然现象

21、达到降温的目的，这一过程消耗能量极少,在能源紧张的今天，此空调既符合大众需求，同时又降低了能耗，符合当今世界的环保主题。2绿色空调系统节能研究2.1变频调速技术的原理2.1.1变频调速原理变频调速技术是一种在电力电子技术以及微电子技术和自动控制技术等不断发展的基础上所研究出来的新型的调节技术，它的工作流程：通过系统中的各微电子器件以及电力器件和集成于系统中的控制技术，把工作过程中所产生的交流电源变成了直流电，然后经过一系列的转换再成直流电转变为交流电，依次循环。变频调速技术其实就是使用变频器让交流电源的频率可以不间断的进行改变,进一步让电动机的转速得到提高。绿色空调系统可以根据实际的需要对空气

22、进行一系列的处理工作，以达到使用者在感官上的需要。对空气进行一定的干燥，这样可以让风量以及风速等保持在一个相对稳定的状态中。压缩机以及水泵都基于最坏情况下的空调设备，是满负荷运转情况下需要做出的选择，实际的情况中，该系统只在非常少的情况中需要设备进行满负荷的运行，空调系统通常是在普陀的品牌作用下全负荷运行，导致很多功耗的浪费。变频调速技术的设备调控和监管，已经取得了显著的节能效果，使用压缩机的逆变器直接进行控制，泵类负载已得到广泛推广在社会上得到了广泛的应用，与成熟的PID控制技术控制速度得到了良好的结合，系统控制过程电机以调节系统里面的水，风压等保持相对平衡的状态，以确保系统的生产所需要的稳

23、定性。2.1.2半导体制冷片的工作原理及特点半导体制冷片也叫热电制冷片，是一种热泵。它的优点是没有滑动部件，应用在一些空间受到限制，可靠性要求高，无制冷剂污染的场合。利用半导体材料的Peltier效应，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量，可以实现制冷的目的。半导体制冷片的工作运转是用直流电流，它既可制冷又可加热，通过改变直流电流的极性来决定在同一制冷片上实现制冷或加热，这个效果的产生就是通过热电的原理。为了达到更低的温度，可以采取散热等方式降低热端的温度来实现。如图2-1所示，当闭合环路中通以直流电流时，在外电场的作用下，P型半导体的空穴沿电流

24、方向运动，N型半导体的电子沿电流的反方向运动，即两种半导体的载流子（空穴和电子）均从冷结点向热结点运动。由于载流子在连接的金属片中的势能比P型和N型半导体中的要低。I图2-1热电偶对结构示意图半导体制冷片作为一种特殊的制冷材料，它具有以下的特点：1）不需要用到制冷剂，没有旋转部件和滑动部件；工作时没有噪音、震动，寿命长，可连续工作。2）通过输入电流的控制，半导体制冷片可实现高精度的温度控制，同时也易于实现遥控、计算机控制等自动控制系统。3）半导体制冷片能完成制冷和加热两个功能,制冷效率一般不高，为0.6左右；但制热效率很局，为1.6左右。4）半导体制冷片的温差范围比较大，从正温1000C到负温

25、度1200C基本可以实现。对本文设计的绿色空调的功率基本能达到要求。5）单个半导体制冷片的功率很小，但是利用多个半导体制冷片串联、并联，功率就时以做的很大。2.1.3漠化锂吸收式制冷的工作原理及特点与压缩机制冷机不同，在嗅化铿吸收式制冷机中没有压缩机。实际上嗅化铿吸收式制冷机采用了对吸收了水蒸气的稀溶液加热的方法，使之沸腾，从而获得新的浓溶液供吸收水蒸气使用，而将沸腾产生的水蒸气加以冷凝，如此循环。如下图2-2所示，机组由发生器、冷凝器、蒸发器、节流机构、水泵和溶液热交换器等组成。发生器中产生的冷剂蒸汽进入冷凝器后，在压力不变的情况下冷凝成冷剂水,然后经节流机构进入蒸发器，在低压下蒸发，同时吸

26、收管内冷冻水的热量，产生制冷效果。发生器中出来的浓溶液经降温后进入吸收器，吸收由蒸发器中产生的冷剂蒸汽，形成稀溶液，稀溶液由泵加压输送并经溶液热交换器升温后送到发生器，重新加热，形成浓溶液。196图2-2漠化锂吸收制冷工作原理图1一发生器2 一冷凝器3 节流机构4-蒸发器5一吸收器6一溶液泵7一调节机构8 一半导体制冷片制热端9一溶液热交换器嗅化铿吸收式制冷机的主要优点有：1）利用热能为动力，不但能源利用范围广,而且具有两个重要特点：能利用低势热能（余热、排热），使嗅化铿吸收式之恶利农国际可以大量节约能耗；以热能为动力，嗅化铿吸收式制冷及比利用电能为动力的压缩式制冷机可以明显节约能耗。2）运行安静。整个机组除功率较小的水泵外,无其他运动部件，噪声较低。3）它的工质是嗅化铿水溶液，无臭、无毒，有利于满足环保要求。4）嗅化铿制冷机在真空状态下运行，比价安全，不会发生爆炸。5）制冷温度调节的范围广。在30%-100%功率内都可以进行无极调节，并且随着负荷的变化调节溶液循环量，有着优良的调节特性。6）对外界条件变化的适应性强。可在加热蒸汽压力0.3-0.8MPa,冷却水温度在25-35C,冷水出水温度在5-15C的范