压缩机在制冷与空调行业的应用现状研究

空调制冷技术作为20世纪对人类社会影响最大的工程技术成就之一，已经成为健康、运输和食品保鲜行业不可缺少的技术。进入21世纪以来，节能与环保已经成为制冷与空调行业的发展的主题，制冷与空调压缩机技术的发展正是围绕该主题展开的。制冷与空调压缩机作为压缩式制冷系统的重要组成部分，它的发展与应用直接影响到制冷与空调产品的发展和行业的技术进步。

1压缩机的原理及特点

压缩机一般由壳体、电动机、缸体、活塞、控制设备(启动器和热保护器)及冷却系统组成，在制冷系统中相当于“动力源和升压源”，是制冷系统的心脏。它从吸气管吸入低温低压的制冷剂蒸汽，通过电机运转带动活塞对其进行压缩后，向排气管排出高温高压的制冷剂蒸汽，为制冷循环提供动力，从而实现压缩→冷凝→节流→蒸发的制冷循环。在蒸汽压缩式制冷循环中，压缩机进行低压吸气和高压排气过程，维持系统中冷凝的压力差，为制冷机的循环提供了动力。

2压缩机的发展概况

在蒸汽压缩式制冷系统中，各种类型的制冷压缩机是决定系统制冷能力大小和保证系统可靠运行的关键性部件，是制冷系统的“心脏”。制冷与空调行业中采用的压缩机主要有往复式、螺杆式、回旋式和离心式四种类型。

(1)在各种制冷压缩机中，往复式压缩机是最早的也是目前应用较普遍的一种机型，它具有使用温度范围广、设计制造容易、可靠性高和运行条件管理成熟的优点，但是由于它的活塞和连杆惯性力大，限制了活塞的运行速度，因此排气量一般不能太大，被广泛应用于微小型和中大型制冷与空调系统中，但市场份额正逐渐减小。

往复式压缩机分为全封闭往复式压缩机和半封闭往复式压缩机、开启式往复式压缩机，全封闭往复式压缩机主要用于家用电冰箱(冷冻柜)和小型商用制冷设备中：半封闭往复式压缩机和开启式往复式压缩机主要用于中小型和中型AC&R系统，其研发热点是氨和二氧化碳制冷机的应用和相关技术。

(2)为了提高制冷压缩机的效率，降低能耗，同时也为了向小型化、轻型化迈进，采用回旋式制冷压缩机成为了一种必然的趋势。回旋式压缩机主要有旋转式和涡旋式，其中旋转式制冷压缩机已经工业化生产，分别替代制冷量在8～12kw一下和制冷量为100～1200kw的往复式制冷压缩机。

涡旋式压缩机是由法国人Creux最早发明并于1905年在美国取得专利，但受当时科学水平所限，并没有得以实用化。直到20世纪70年代美国才研制出第一台涡旋式压缩机－氦气涡旋式压缩机，1982年日本又生产出用于汽车空调的涡旋式压缩机。在之后的几十年里，旋涡式压缩机逐渐了发展起来。目前，涡旋式压缩机以其效率高、体积小、质量轻、噪声低、结构简单且运转平稳等特点，被广泛用于国内外空调和制冷机组中，已经逐渐取代了往复活塞式压缩机，成为柜式空调和车用空调的主要机型。漩涡压缩机作为第三代压缩机的代表产品，它被比作制冷空调系统的心脏，是压缩机行业发展的必然趋势，必将成为空调制冷产业的主导产品。涡旋式制冷压缩机的制冷量较小，单机制冷量一般在6～45kw之间，用于中央空调时多采用多台涡旋式制冷压缩机并联运行，以涡旋式机组为主机的家用小型中央空调系统在我国呈现了快速发展势头。

(3)螺杆压缩机是一种容积型回转式压缩机，有单杆和双杆之分。双螺杆式压缩机在1878年由德国人H.Krigar提出，1934年由瑞典皇家理工学院A.Lysholm发明，并由SRM公司研制成功，并开始在工业上应用，取得了迅速的发展。这种压缩机具有结构简单、体积小、易损件少、振动小、容积效率高、对湿压缩不敏感，同时还可以实现无级能量调节的优点。由于其具有很好的耐久性与可靠性，作为中、大流量范围的压缩机，在制冷空调领域中，首先在生活中应用的是开启式螺杆压缩机，它的应用填补了往复式和离心式压缩机容量范围之间的空白。20世纪70年代是开启式螺杆压缩机发展的黄金时期。今近年来，由于齿形和结构的不断改进，性能又得到了很大的改善，中小容量范围的封闭式螺杆制冷压缩机得到了市场的青睐。

螺杆制冷压缩机主要用于大型商用和工业系统，制冷与制热输入功率范围已经发展到10～1000kw，在此冷量范围内正逐渐取代活塞式压缩机。以螺杆式制冷压缩机为主机的螺杆式冷水机组、冷热水泵机组广泛地用于采暖空调。但是由于目前生产的螺杆式压缩机大都采用喷油进行冷却、润滑及密封，所以润滑油系统比较复杂而且庞大，此外还存在噪声高、油耗、油耗大的缺点。单螺杆式压缩机是在70年代由法国辛恩开发出来，其结构更加合理，被迅速应用到国防领域。经过多年的发展，单螺杆压缩机在1～60m3／min流量和小于等于2MPa压力范围内得到广泛应用，在欧、美、日等经济发达地区的几乎完全取代活塞式空气压缩机。

(4)离心式制冷压缩机起源于20世纪20年代，美国Carrier首先将其应用于空调系统。经过几十年的发展，离心式制冷压缩机在大容量制冷领域中占有独特的地位。

离心式制冷压缩机是一种速度型压缩机，通过叶轮对气体做功使气体的压力和速度增加，而后通过扩压器使气体减速，将气体的动能转换为压力能，气体的压力就得到相应的提高。随着机械制造技术、电子控制技术、大型空气调节系统和石油化学工业的不断发展，离心式压缩机从制冷热力能力性能、环境特点、机组体积和材料方面都得到了显著的提高和改善，特别是在空调领域，大型的、制冷量大的空调机组具有不可替代的地位，据不完全统计，制冷面积在5000～10000m2的城市建筑物中，有40％采用离心式冷水机组；空调面积在10000m2以上的城市建筑物中，有60％采用离心式冷水机组。

然而，由于离心式压缩机的转速很高，对材料强度、加工精度和制造质量均要求严格，否则易于损坏，而且小型离心式压缩机的总效率低于活塞式压缩机，因此离心式压缩机主要适用于大型或特殊用途的场所的大型中央空调系统。尽管如此，离心式制冷机以其单机制冷量大、占地面积少、能耗低、易损件少、可靠性高、维修率低等优点，广泛应用于高层办公楼、宾馆、剧院、商场、医院等场所的舒适性中央空调和石油、化工、冶金、化纤、电子、核电站等工业部门的工业冷却及工艺流程中。随着世界能源的日趋紧张，节能降耗是产品发展的一大趋势。另外由于人们生活水平的不断提高，建筑能耗不断增加，具有最高性能系数的离心冷水机组无疑将成为市场的热点。

3结束语

近年来，伴随着材料、机械加工、电机、信息与控制等工业技术的进步压缩机技术也得到了快速发展，制冷系统的整机能效比有了很大提高。但由于能源供应的日益趋紧和环境保护的双重压力，促使我们探索新世纪制冷与空调行业的技术发展，以适应我国“节能优先”的能源战略的发展要求和“资源持续利用、环境不断改善”的社会发展目标。

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