李曉夏，原成成

（冰輪環(huán)境技術(shù)股份有限公司，山東 煙臺(tái) 264000）

全球氣候變暖和環(huán)境問題的不斷加劇，使減少能源消耗和降低溫室氣體排放成為各國(guó)政策制定的重要內(nèi)容。而在建筑領(lǐng)域中，暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)是能源消耗最大的設(shè)備之一，如何探索環(huán)保節(jié)能的制冷技術(shù)，已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)問題。

1 環(huán)保節(jié)能技術(shù)研究現(xiàn)狀

1.1 制冷劑的選擇

制冷劑在暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。傳統(tǒng)的氟利昂類制冷劑因其對(duì)臭氧層的破壞和全球變暖的影響而受到限制。因此，尋找環(huán)保替代品成為當(dāng)務(wù)之急。近年來(lái)，研究人員廣泛探索了一系列新型制冷劑，如氫氟酸酯、氨等。這些制冷劑具有較低的溫室效應(yīng)和良好的環(huán)境安全性能。然而，仍需進(jìn)一步研究其性能、穩(wěn)定性和可行性，以確保其廣泛應(yīng)用于實(shí)際系統(tǒng)中。

1.2 制冷循環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)化

制冷循環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)化是提高暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)效率和節(jié)能的重要途徑。研究人員通過(guò)改進(jìn)制冷劑循環(huán)系統(tǒng)的組件設(shè)計(jì)和工作參數(shù)，如壓縮機(jī)、蒸發(fā)器和冷凝器等，來(lái)提高系統(tǒng)的性能。例如，采用變頻技術(shù)的壓縮機(jī)可以根據(jù)負(fù)荷需求調(diào)節(jié)制冷量，實(shí)現(xiàn)能耗的精確控制。此外，優(yōu)化制冷循環(huán)系統(tǒng)的換熱器、管道布局等也可以提高傳熱效率，減少能耗損失[1]。

1.3 傳熱與換熱技術(shù)的改進(jìn)

傳熱與換熱技術(shù)在暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)中起著重要作用。研究人員致力于改進(jìn)換熱器的設(shè)計(jì)和材料選擇，以提高傳熱效率和節(jié)能性能。例如，采用新型傳熱介質(zhì)和增強(qiáng)換熱表面技術(shù)，如微細(xì)結(jié)構(gòu)、螺旋通道等，可以實(shí)現(xiàn)更高的傳熱效率和更小的能耗。此外，研究人員還關(guān)注傳熱過(guò)程中的氣固流動(dòng)特性、相變傳熱等問題，以優(yōu)化傳熱性能（見圖1）。

圖1 循環(huán)節(jié)能視圖

2 環(huán)保節(jié)能技術(shù)研究不足

2.1 制冷劑的選擇問題

盡管在環(huán)保節(jié)能技術(shù)研究中取得了一些進(jìn)展，但制冷劑的選擇問題仍然存在一些挑戰(zhàn)和不足之處。雖然氟利昂類制冷劑的使用已受到限制，但新型替代品的性能和穩(wěn)定性仍需要更多的研究和驗(yàn)證。例如，氫氟酸酯制冷劑具有低溫室效應(yīng)和良好的環(huán)境安全性能，但其毒性較大，對(duì)人體和環(huán)境的潛在影響需要進(jìn)一步評(píng)估。新型制冷劑的應(yīng)用還面臨著成本和技術(shù)可行性的挑戰(zhàn)。相比傳統(tǒng)制冷劑，新型制冷劑的生產(chǎn)、儲(chǔ)存和運(yùn)輸成本較高，這可能對(duì)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和可行性造成影響。此外，新型制冷劑的物理特性與傳統(tǒng)制冷劑存在差異，需要對(duì)系統(tǒng)組件進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)和適配，增加了技術(shù)難度和成本。由于制冷劑在整個(gè)制冷循環(huán)系統(tǒng)中的重要性，其性能和穩(wěn)定性對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行和能效有著直接影響。因此，需要繼續(xù)研究制冷劑在不同工況下的性能特性，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率。

2.2 制冷循環(huán)系統(tǒng)的復(fù)雜性

制冷循環(huán)系統(tǒng)作為暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的核心組成部分，具有一定的復(fù)雜性。首先，制冷循環(huán)系統(tǒng)涉及多個(gè)關(guān)鍵組件的協(xié)同工作。每個(gè)組件都有其特定的功能和工作條件，它們之間的相互依存關(guān)系使得系統(tǒng)的運(yùn)行更加復(fù)雜。例如，壓縮機(jī)負(fù)責(zé)將制冷劑壓縮，蒸發(fā)器負(fù)責(zé)吸收熱量，冷凝器負(fù)責(zé)釋放熱量，節(jié)流裝置負(fù)責(zé)控制制冷劑的流量等。制冷循環(huán)系統(tǒng)的工作參數(shù)和工況條件較為復(fù)雜。不同的應(yīng)用場(chǎng)景和負(fù)荷需求會(huì)導(dǎo)致制冷循環(huán)系統(tǒng)的工作條件不斷變化。系統(tǒng)需要根據(jù)負(fù)荷變化來(lái)調(diào)整制冷量，同時(shí)還要考慮蒸發(fā)器和冷凝器的換熱性能，以實(shí)現(xiàn)能耗的精確控制。制冷循環(huán)系統(tǒng)還需要解決能源利用和節(jié)能的問題。制冷循環(huán)系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)換和傳遞過(guò)程涉及多個(gè)環(huán)節(jié)和組件，這些過(guò)程中存在能量損失和能耗消耗。最后，制冷循環(huán)系統(tǒng)還需要考慮安全性和可靠性的問題[2]。由于制冷劑在循環(huán)系統(tǒng)中起著重要作用，其性能和穩(wěn)定性對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行和安全有著直接影響。

2.3 傳熱與換熱技術(shù)的應(yīng)用局限

在暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)中，傳熱與換熱技術(shù)是至關(guān)重要的。不同的傳熱介質(zhì)具有不同的傳熱性能，如導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容等，這會(huì)直接影響傳熱過(guò)程的效率。同時(shí)，傳熱與換熱技術(shù)還受到工作條件的限制，如溫度、壓力、流速等。在特定的工作條件下，傳熱與換熱技術(shù)可能無(wú)法達(dá)到理想的傳熱效果，從而影響系統(tǒng)的整體性能。不同的傳熱與換熱技術(shù)適用于不同的工況和需求。例如，對(duì)于高溫高壓條件下的換熱需求，常規(guī)的傳熱器可能無(wú)法滿足要求，需要采用特殊的高溫高壓換熱技術(shù)。此外，一些新興的傳熱與換熱技術(shù)，如微通道換熱器、相變換熱器等，雖然具有潛力，但在實(shí)際應(yīng)用中仍存在一些限制，如制造成本較高、腐蝕問題等。某些傳熱與換熱設(shè)備在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)腐蝕、堵塞、泄漏等問題，這不僅影響系統(tǒng)的傳熱效果，還增加了設(shè)備的維護(hù)難度和成本。

2.4 空氣處理技術(shù)的使用難度

空氣處理技術(shù)在暖通空調(diào)系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，但其使用難度也是一個(gè)需要考慮的問題。空氣處理技術(shù)涉及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和布局，包括空氣循環(huán)、過(guò)濾、除濕、加濕等多個(gè)環(huán)節(jié)。這要求工程師具備深入的專業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，能夠合理設(shè)計(jì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，以滿足特定的室內(nèi)空氣質(zhì)量要求。復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)工程師的技術(shù)水平和綜合素質(zhì)提出了較高的要求?？諝馓幚硐到y(tǒng)安裝完畢后，還需要進(jìn)行系統(tǒng)的操作和調(diào)試。這包括設(shè)置合適的溫度、濕度、風(fēng)速等參數(shù)，確保系統(tǒng)正常運(yùn)行和達(dá)到預(yù)期的效果[3]。然而，由于系統(tǒng)涉及多個(gè)環(huán)節(jié)和組件，操作和調(diào)試過(guò)程可能會(huì)比較繁瑣和復(fù)雜。

3 環(huán)保節(jié)能技術(shù)的改進(jìn)方向

3.1 開發(fā)新型制冷劑

開發(fā)新型制冷劑是環(huán)保節(jié)能技術(shù)的重要改進(jìn)方向之一。傳統(tǒng)的制冷劑，如氟利昂等氫氟碳化合物，具有較高的全球變暖潛勢(shì)和臭氧破壞潛勢(shì)，對(duì)環(huán)境和人類健康造成不可忽視的影響。新型制冷劑應(yīng)具備較低的全球變暖潛勢(shì)，這意味著它們?cè)诖髿庵械拇嬖跁r(shí)間較短，不會(huì)對(duì)地球的溫室效應(yīng)產(chǎn)生過(guò)多貢獻(xiàn)。例如，一些天然制冷劑，如氨、二氧化碳等，具有較低的全球變暖潛勢(shì)，并且在排放后可被自然界循環(huán)利用。新型制冷劑還應(yīng)具備較低的臭氧破壞潛勢(shì)，因?yàn)槌粞鯇拥钠茐臅?huì)導(dǎo)致紫外線輻射增加，對(duì)人類健康和生態(tài)系統(tǒng)造成損害。因此，尋找對(duì)臭氧層無(wú)害的制冷劑至關(guān)重要。一些替代品，如氫氧化碳和非鹵素制冷劑，具有較低的臭氧破壞潛勢(shì)，可以作為可行的選擇。新型制冷劑還應(yīng)具備較高的能效，能效是衡量制冷系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)，直接影響能源消耗和運(yùn)行成本。通過(guò)開發(fā)高效的制冷劑，可以減少系統(tǒng)能耗，降低對(duì)能源資源的需求。例如，一些新型制冷劑具有較低的比熵和較高的傳導(dǎo)系數(shù)，可以提高制冷系統(tǒng)的能效。

3.2 簡(jiǎn)化制冷循環(huán)系統(tǒng)

簡(jiǎn)化制冷循環(huán)系統(tǒng)是環(huán)保節(jié)能技術(shù)的另一個(gè)重要改進(jìn)方向。傳統(tǒng)制冷循環(huán)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和運(yùn)行過(guò)程中存在著復(fù)雜性和浪費(fèi)的問題，這些問題直接影響了系統(tǒng)的性能和能源效率。通過(guò)簡(jiǎn)化制冷循環(huán)系統(tǒng)，可以減少系統(tǒng)的復(fù)雜性和能耗，從而提高系統(tǒng)的性能和效率。在設(shè)計(jì)上，可以采用簡(jiǎn)化的制冷循環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，例如采用單級(jí)制冷循環(huán)系統(tǒng)代替多級(jí)制冷循環(huán)系統(tǒng)。多級(jí)制冷循環(huán)系統(tǒng)的復(fù)雜性主要體現(xiàn)在多個(gè)壓縮機(jī)、換熱器和閥門的聯(lián)動(dòng)控制上[4]。而單級(jí)制冷循環(huán)系統(tǒng)則可以通過(guò)簡(jiǎn)單的膨脹閥和冷凝器來(lái)實(shí)現(xiàn)制冷過(guò)程，大大降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性和能耗。在運(yùn)行上，可以采用新型制冷劑和更加智能化的控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)制冷循環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)化控制。例如，采用多變量控制技術(shù)，對(duì)制冷循環(huán)系統(tǒng)的溫度、壓力、流量等參數(shù)進(jìn)行智能化調(diào)節(jié)，優(yōu)化系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

3.3 推廣新型換熱技術(shù)

推廣新型換熱技術(shù)是環(huán)保節(jié)能技術(shù)的另一個(gè)重要改進(jìn)方向。傳統(tǒng)的換熱技術(shù)，如殼管式換熱器、板式換熱器等，存在著換熱效率低、占用空間大、清洗維護(hù)困難等問題。通過(guò)推廣新型換熱技術(shù)，可以解決這些問題，實(shí)現(xiàn)更高效、更節(jié)能、更環(huán)保的換熱過(guò)程。首先，新型換熱技術(shù)應(yīng)具備更高的換熱效率。例如，采用微通道換熱器技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)更高的傳熱系數(shù)和更小的流體壓降，從而提高換熱效率。此外，還可以采用膜分離、吸附等新型換熱技術(shù)，實(shí)現(xiàn)更高效的分離和純化過(guò)程。其次，新型換熱技術(shù)應(yīng)具備更小的占用空間。傳統(tǒng)的換熱設(shè)備體積較大，占用空間較多，對(duì)生產(chǎn)線的布局和排布造成很大的困難。而采用微型換熱器、板翅片換熱器等新型換熱技術(shù)，可以大大減小設(shè)備的體積，降低占用空間。

3.4 普及空氣處理技術(shù)

普及空氣處理技術(shù)是環(huán)保節(jié)能技術(shù)的另一個(gè)重要方向。隨著空氣污染日益嚴(yán)重和人們對(duì)空氣質(zhì)量的關(guān)注，空氣處理技術(shù)在改善室內(nèi)和室外空氣質(zhì)量方面發(fā)揮著重要作用。通過(guò)普及空氣處理技術(shù)，可以提高空氣質(zhì)量，保護(hù)人們的健康和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。首先，普及空氣處理技術(shù)可以改善室內(nèi)空氣質(zhì)量。室內(nèi)空氣中存在著各種有害物質(zhì)，如PM2.5 顆粒物、甲醛、揮發(fā)性有機(jī)化合物等，對(duì)人體健康產(chǎn)生不良影響[5]。通過(guò)安裝空氣凈化器、通風(fēng)系統(tǒng)等空氣處理設(shè)備，可以有效去除室內(nèi)空氣中的污染物，提高室內(nèi)空氣質(zhì)量，保障人們的健康。其次，普及空氣處理技術(shù)可以改善室外空氣質(zhì)量。大氣污染是一個(gè)全球性的問題，影響著人們的生活和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。通過(guò)采用空氣過(guò)濾器、除塵設(shè)備等空氣處理技術(shù)，可以減少大氣污染物的排放，改善室外空氣質(zhì)量，降低空氣污染對(duì)人體健康和環(huán)境的影響。最后，普及空氣處理技術(shù)可以提高能源利用效率。傳統(tǒng)的空氣處理設(shè)備存在著能耗高、效率低的問題。而采用新型節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)、能量回收技術(shù)等空氣處理技術(shù)，可以有效降低能耗，提高能源利用效率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)論

本文對(duì)暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)中的環(huán)保節(jié)能技術(shù)進(jìn)行了全面的回顧和分析，針對(duì)存在的問題提出了改進(jìn)方向。在制冷劑選擇、制冷循環(huán)系統(tǒng)優(yōu)化、傳熱與換熱技術(shù)改進(jìn)以及空氣處理技術(shù)推廣等方面都提出了有針對(duì)性的改進(jìn)建議。這些改進(jìn)方向?qū)⒂兄谔岣咧评湎到y(tǒng)的能效和環(huán)保性能，為建筑行業(yè)的環(huán)保和能源節(jié)約做出貢獻(xiàn)，促進(jìn)暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。