空调机械结构中的创新及其应用分析

空调机械结构中的创新及其应用分析

王林

广州市华德工业有限公司  广东  广州   510000

摘要：中央空调是现阶段能够为广阔室内空间提供温度调整，使环境温度达到人们生产生活所需的空调机械设备，空气处理效果优秀的同时伴随着较大的能耗，其机械结构的设计效果直接关系到中央空调的运行效果和用户的使用感受。本文围绕中央空调机械结构和工作原理入手，分析中央空调的能耗问题和污染问题，探讨空调机械结构设计创新和应用。

关键词：中央空调；机械结构；创新；应用

引言：中央空调机械结构复杂，可根据不同的处理空气方式划分成直流式、封闭式、循环式三类机械结构；可根据冷热空气运输方式划分成全空气、空气和水、冷剂三类机械结构；可根据空气处理设备的摆放方式划分成分散式、半集中式和集中式三类。

1 中央空调机械结构概述

1.1 中央空调机械结构

中央空调主要由几个部分组成，分别是主机、送风通道、管道、控制系统。其中主机负责根据需要给予生产冷热源，即根据房间的大小、建筑物环境温度等因数分析计算所需产生的冷热量。因此，主机的配置大小应当与房间空间的大小相匹配，避免出现大主机小空间或小主机大空间的错配情况。送风通道是将主机生产的冷热量送到末端的重要通道，通道末端是冷热交换最直接的发生区域。送风通道的尺寸大小、型号同样需要根据房间规模确定。控制系统是调节风量、调节温度、调节冷冻水温度的重要板块，是中央空调向房间中的人们提供舒适环境温度的重要一环。

1.2 中央空调工作原理

中央空调系统的工作原理可简单概括为吸收风-调温调湿-送风。新鲜的空气通过管道从房间外被吸收进行风柜，在中央空调内部经过制冷系统进行降温或升温、除湿或加湿，通过过滤网进行空气中悬浮颗粒物的去除，通过阀门开度调节送风量，进入到室内，调整室内温湿度达到适宜的参数范围。中央空调主机的制冷系统是主机的重要组成，也是中央空调在炎热的夏季为房间内的人们提供室内清凉环境的重要组成，通常由制冷压缩机、冷凝器、蒸发器、节流膨胀阀组成，形成一个闭合的回路，制冷剂在其中循环工作，发挥出制冷的价值和作用。压缩机是中央空调主机制冷系统的关键，也是整个机械结构的核心，负责通过压缩来使得通过蒸发器吸收了热量的制冷剂，重新恢复到冷源的状态，为下一循环的制冷做准备。冷凝器是制冷剂所含有的热量传递到空气和冷却水的设备，是制冷剂得以循环应用的重要一环。蒸发器是制冷过程发生的主要设备，冷却水在蒸发器中散失热量形成冷冻水，制冷剂吸收散失而出的热量，完成冷热交换，实现中央空调对环境空气的降温。节流膨胀阀是控制制冷剂进入蒸发器的控制结构。中央空调的过滤网是提高送风空气质量的关键一环，通常会使用孔径3um的过滤网对空气中的大悬浮颗粒物进行过滤。小于过滤网孔径的颗粒物进入空调管道后，会因为空气与管道壁的摩擦产生的静电被吸附在管壁上，从而脱离空气，提升送风空气质量。由于静电吸附能力有限，管壁上吸附的颗粒物数量超出一定量会影响除尘效果，过滤网拦截的大颗粒物会堵塞孔径，导致部分大颗粒物在风流冲击下脱落进入管道，从而进入室内，所以中央空调的管道、过滤网都需要定期清理，保证机械结构的空气过滤性能不大幅度下滑。

图1 中央空调机械结构示意图

2 中央空调机械结构设计创新的价值所在

中央空调本身属于能耗较高的空调机械设备，通常在大型的智能住宅、商场、写字楼、酒店、医院、公共场所中应用，后发展出适合家用的中央空调，无论是维持大型建筑物空间的内部环境适宜，还是维持家庭小范围内内部环境适宜，中央空调都需要消耗大量的能源。参数设计不合理、机械结构受损都有可能造成不必要的浪费，使得中央空调出现低效的运行状态。优化中央空调机械结构设计，实现空调机械结构创新，推动中央空调的低耗能、高效率运行是设计创新的价值所在。

2.1 减少中央空调运行能耗

中央空调属于大型机械设备，工作功率高、能耗高，在我国推行节能降耗、2060碳中和的大环境下，减少中央空调运行能耗是中央空调设计制造行业的优化重点。根据建筑物的能耗计算，40%以上的建筑物能源消耗被中央空调占据，降低中央空调的运行能耗是建筑物降耗的重要一环。目前，中央空调节能改造已经成为重点领域，包括优化系统设计、改善空气流通、应用节能材料等，目的在于保证中央空调对环境温湿度控制效果的同时有效降低能耗。

2.2 降低中央空调空气污染

中央空调是调节室内温湿度、提高空气质量的机械设备，但很多中央空调在使用过程中吹出的风带有古怪的味道。原因如下：①中央空调内材料问题：中央空调生产制造过程中采用的材料安全等级不过关，胶黏剂、塑料材料等在长期使用中产生了污染性气体，随着送风吹入建筑物内部空间，造成了空气污染。②长期使用的中央空调管道和过滤网中堆积了大量的颗粒物、细菌、花粉、昆虫尸体，在中央空调机体内部腐败，产生的异味随着送风进入室内空间。

3 中央空调机械结构创新设计和应用

3.1 中央空调节能创新设计

利用温度传感器、湿度传感器等传感部件将中央空调的调节对象转化为灵敏的电信号，借助智能化控制系统代替传统的控制系统，提高中央空调对室内环境温湿度调节的准确性和有效性。传感部件的灵敏程度关系到温度、湿度转化成电信号的速度，越灵敏的传感部件就越高效的中央空调。中央空调设计制造企业可与传感部件设计生产企业结成供应链上下游，设计研发更适合中央空调的传感部件，调节中央空调的内部运行功率，提高效率降低能耗，使中央空调能够在实际运行中根据环境温湿度进行智能化调节。

3.2 中央空调减排创新设计

中央空调的减排程度与中央空调自身运行的方式有着密切关系，如何在消耗相同能源的情况下最大程度调节室内环境温湿度，是中央空调设计制造企业的研究重点。传统的中央空调采用直接送风模式，并未能利用冷热空气自身的性质特征，导致对室内环境温湿度的调节效率还有提升空间。目前，已经有中央空调设计制造企业为设备添加地板送风、循环送风、无风感送风等模式，目的在于借助热空气轻而向上、冷空气重而下降的特征提升空调的调温效果。

结束语：中央空调机械结构的创新和应用，需要从中央空调本身的功能和实现方式入手，降低对电能的消耗，同时提升用户对中央空调使用感的满意度。在节能减排的大环境中，中央空调作为能耗大户，加装更加灵敏的传感部件可有效提升空调的温湿度调节效率，改变导风板设计可降低送风量需求，兼顾节能降耗与用户使用需求。

参考文献：

[1]夏凯,刘煜,门群英等.家用中央空调室外机结构噪声分析与控制[J].噪声与振动控制,2022,42(01):260-264.

[2]刘志强.空调机械结构设计的优化管理[J].现代工业经济和信息化,2021,11(03):54-55+75.

[3]叶海林.空调机械结构设计的创新与应用[J].科技资讯,2018,16(14):77-78.