提高空调压缩机能效的通用方法

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压缩机的能效提高主要依靠技术改进而不是大幅度增加材料的消耗,这也是技术经济性最好的节能手段。

1、改进电机效率,电机效率的提高意味着压缩机电效率的提高和压缩机总体效率的提高;
1.1、降低定子铜耗

降低定子绕组中电流通过所产生的铜耗,在电机绕组匝数不变的情况下,可加大导线线径而减小绕组电阻降低铜耗。

1.2、降低转子导体损耗

降低转子绕组中电流通过所产生的导体(铝或铜)损耗,通过控制转子铸造时的压力、温度以及气体排放路径等措施,减少转子导条中的气体,从而提高导电率,降低转子损耗。

1.3、增加有效材料,降低绕组损耗和铁耗

根据电机相似原理,当电磁负荷不变,并且不考虑机械损耗时,电机的损耗与有效材料尺寸的线性增长成反比。在小功率电机中,增加材料,效率提高较大,而对效率已较高的大功率电机效率提高较小。
1.4、高性能磁性材料和工艺措施降低铁耗

铁心材料的磁性能(导磁率和单位铁损)对电机的效率和其他性能影响较大,同时铁心材料费用又是构成电机成本的主要部份,因此选用合适的磁性材料是设计和制造高效率电机的关键。

1.5、缩小风扇降低通风损耗

对于较大功率的2、4极电机,风摩耗占有相当大的比例,如2P 110kW电机风摩耗可达总损耗的30 %左右。风摩耗主要由风扇消耗的功率所构成。由于高效率电机的热耗一般较低,因此冷却用风量可减少,从而通风功率也可减少。在温升许可的情况下,缩小风扇尺寸可有效地降低风摩耗。

1.6、通过设计和工艺措施降低杂散损耗

异步电机的杂散损耗主要是由磁场高次谐波在定转子铁心和绕组中所产生的高频损耗。为降低负载杂耗可通过采用Y- O串接的正弦绕组或其他低谐波绕组来降低各次相带谐波的幅值,从而降低杂耗。
2、减小摩擦功耗,减小摩擦功耗意味着机械效率的提高;
1、天然矿物油(简称矿物油)

矿物油是从石油中提取的润滑油,它只能与极性较弱或非极性制冷剂相互溶解;

矿物油分为四个品种:L-DRA/A、L-DRA/B、L-DRB/A和L-DRB/B;

2、人工合成油(简称合成油)

合成油弥补矿物油的不足,通常都有较强的极性,能溶解在极性较强的制冷剂(如:R134a)中;

3、合成油主要有两类

聚酯类油:多元聚酯(POE)油的综合性能较好

聚醚类油:环氧乙炔-环氧丙烷共聚醚(PAG)的综合性能较好
3、改进气阀,气阀运动规律的正确与否、弹簧力与气流推力的合理匹配、结构参数的优化、流动阻力的降低、因气阀造成的余隙容积的控制等任何方面的改进均可提高压缩机的效率;
4、降低吸、排气压力损失和压力脉动;
5、提高温度系数;
6、提高容积系数;
7、减小泄漏,即提高泄漏系数。
压缩机内泄漏:
指压缩机各相邻压缩腔之间,压缩腔与背压腔之间的气体泄漏,表现为高压气体向低压腔泄漏,再从低压腔压力压缩到泄漏前压力,造成重复压缩消耗功率,所以内泄漏直接结果为增加功耗,
压缩机外泄漏
指压缩机在吸气过程中与外界(大于吸气压力的高压气体)进行气体交换,导致高压气体进入到吸气腔内膨胀,并占据空间,使得实际吸气量减少,即外泄漏不仅使功耗增加,而且还减少吸入气体量,使排气量减少和制冷量降低。

说明一:空调压缩机的能效≠实际能效

不过,需要注意的是,压缩机的能效为了衡量、比较的方便,是统一在一个特定的运行工况下测定的。压缩机制造商为了获得较高的能效评价,开发设计高效压缩机也是针对这个特定的工况进行的。

但空调器在性能测试时,压缩机的运行工况往往不是其设计工况,而且这个运行工况还因不同的空调器设计而变化。更进一步,空调器在实际运行时的工况也不是空调器的测试工况,更不是压缩机的设计工况,它将随使用环境即环境温度和用户设定的室内温度而变化。

这样压缩机实际运行时的能效与其设计工况下的能效相比就出现了两个层次上的变数:空调器的具体设计(取决于空调器制造商)以及使用环境。那么单纯追求压缩机在设计工况下的高效率就失去了节能的意义。

由此提出了压缩机变工况性能的概念:压缩机的能效应当在较宽广的范围内保持较高,这样在空调器中实际运行时才能够获得良好的节能效果。

说明二:压缩机的能效≠空调的能效

从空调器设计的角度看,高效压缩机可以提高空调器的效率。但反过来空调器能效的提高并不完全依赖于压缩机。换句话说,可以用较低效的压缩机开发出较高效的空调器,用高效压缩机也会制造出低效空调器。一切取决于在空调器按国家标准规定的测试工况测试时压缩机的实际运行工况。

目前一些空调器厂家采用高效压缩机、较小的换热器制造低能效空调器以降低成本就是这个道理。这时由于较大的换热温差导致压缩机的排气压力较高、吸气压力较低,从而使压缩机压力比较大,制冷能力较低、效率也较低。开发高效空调器需要加大换热器。

因此,从空调器的设计角度看,要提高空调器的效率包含两个方面:
(1)在国家标准规定的、固定的测试工况下设计空调器时使空调器具有较高的效率,其中包含着充分发挥压缩机的制冷能力和高效率的含义;
(2)空调器变工况运行的概念:空调器应当在较宽广的范围内保持较高的能效,这样在空调器实际运行时才能够获得良好的节能效果。

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