浅谈空调结构的优化设计
[摘 要]随着全球气温的逐渐上升以及人们对于生活品质要求的逐渐提高，空调已经从奢侈品转变为了人们生活的必需品，因此，随着空调数量的逐渐提升，我们应对其能耗问题予以更多的重视，同时如何优化空调的结构也成为了研发人员当前工作中的重点。笔者根据个人多年来相关行业的工作经验，并结合现阶段的空调的工作原理及系统组成，对空调结构优化设计的必要性进行详细分析，继而对空调结构优化设计策略进行详细的论述，希望能够在保证人民群众生活质量的同时，节能降耗、控制温室效应的继续恶化。
[关键词]空调结构；工作原理；系统组成；优化设计；必要性；策略
中图分类号：TG305 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）26-0233-01
前言
现阶段世界上的主要国家都已经开始对能源、环境问题予以了更多的关注，部分国家和地区已经制定了一系列的政策法规来控制当前能源和环境问题的继续恶化。随着大量空调的应用，也在一定程度上加剧了能源消耗以及环境污染的现状。传统的空调使用的氟利昂更是造成温室效应的主要原因之一，而且由于空调能耗较多，所以我们应尽快完善空调结构的优化设计工作。
一、空调的组成以及工作原理
传统的空调大多采用机械压缩式的结构，机械压缩式空调主要由风机、冷凝器、压缩机、蒸发器以及节流装置等五部分组成，此外空调系统中还要通过制冷剂在系统中的循环流动来传递热量。空调系统中的制冷剂的形态有三种，分别是气态、液态以及气液混合物三种，通过利用制冷剂在三种形态之间的变化来实现吸收或者散发热量的性能来改变外界环境温度。
1风机：空调的热交换主要是通过风机来实现的，通过加快空气的流动速度来实现制冷系统与空气之间的热交换。
2冷凝器：通过将气体转化为液体而导致其释放热量的主要设备就是冷凝器。由于铜的导热性能优异，而且螺旋状更加利于空气与其接触，所以现阶段大多数空调中的冷凝器都是使用铜质管盘成的，形状为螺线管状。除此之外绝大多数的空调也将铜管与散热片相连接，使其与空气的接触面积增大。冷凝器的降温方式大多为风冷。
3压缩机：冷凝剂能够在空调的管道内部流动是由于压缩机对其提供了动力。空调的大多数能耗都是被压缩机消耗的，是由于空调的压缩机靠电力来驱动。
4蒸发器：通过高压液态低温制冷剂进入压力较低的环境下会蒸发，来推动蒸发器的工作。液体蒸发会吸收热量，会降低周围环境的温度，以此来实现制冷降温的目的。
5节流装置：该装置是通过对液体流量以及流速进行控制以实现降温减压的目的的设备。节流装置的使用会使介质在装置形成局部收缩，增加流速，降低静压力。该装置的构造大多比较简单，对于制造以及后期的维修来说比较便利，但是也因此只能够进行范围调节，而无法实现精度调节，并且由于液体经常冲蚀截面，极容易导致节流口堵塞。
空调的基本功能有两种，分别是制冷功能和制热功能。
在制冷时，通过压缩机对气态制冷剂加压，使其成为高温高压的气体，在经过室外的换热装置时，气体会液化放出大量的热量。转化为液态的制冷剂在经过节流装置时，压力会逐渐降低，直至流入室内的换热装置由于发生气化，会吸收室内的热量，降低室内温度。转化为气态的制冷剂又会到压缩机处转变为高温高压气体，形成一个循环。
空调在制热时，通过压缩机的加压也会形成高温高压气体，在室内的换热装置会发生液化释放大量的热，提高室内温度。转化为液态的制冷剂经过节流装置减压后会在室外的换热装置中气化，吸收热量。
从理论上讲，空调制冷就是将室内的热量转移到室外，制热就是将室外的热量转移到室内。
二、空调结构优化设计的必要性分析
1.从能源角度分析
能源紧缺的现状正在逐渐加剧，而我国又是人口大国，对于能源的需求量极大，现阶段的主要能源以煤、石油和天然气为主，都属于不可再生资源，在可再生资源利用方面比较落后，因此能源问题更是当前困扰我国国民经济发展的难题。无论是夏天还是冬天，空调都能够将室内维持在一个舒适的温度，因此其已经成为了现阶段人们使用频率最高的家用电器之一。据相关部门统计空调等设备占据了总能源消耗量的10%，如此巨大的能耗也在一定程度上抑制了空调行业的继续发展。空调在夏季和冬季的使用量最大，这就对电网负荷提出了更高的要求，加剧了电网峰谷之间的差距，在一定程度上造成了电力设施的浪费。与此同时空调产生的废弃热量只能够排放到空气中，无法回收再利用，这也是一种能源浪费。因此，优化空调结构是势在必行的，唯有如此才能够促进其可持续发展。
2.从环保角度分析
随着不可再生资源的大量消耗，人类社会的环境污染问题也越来越严重，我国对于可再生资源的利用比较落后，而大量使用不可再生资源势必加剧水、空气等的污染情况。以氟利昂作为制冷剂的空调已经不再制造，但是这些空调仍有一些在被使用，这对于全球变暖情况的恶化起到了推波助澜的作用。空调由于使用频率较高，其能耗也高于常规的家电，因此，为了保护我们的生活环境，为了子孙后代的利益，我们一定要找出控制空调继续污染环境、浪费资源的现象。
3.从成本角度分析
空调的使用成本远远高于其他家用电器，因此我们必须通过对其优化其内部结构来减少其由于结构复杂而导致的维修费用增加，也要通过结构的优化设计来实现用电量的减少。通过进行优化减少电费以及维修费用的方式来实现控制成本的目的，唯有如此才能够既保证人们生活的舒适度，有利于国家的长远发展。
三、空调结构的优化设计策略
1.采用信息化的空调控制
变频技术是空调控制技术信息化的未来发展趋势。所谓变频技术，就是可以通过外置传感器感应外部温度的变化，并据此自动调节本身的工作状态，该技术不仅可以节约大量的能源，还能够更适合家用空调的结构设计。
2.大力推广环保型新材料
随着材料技术的不断发展，合成材料技术以及高分子材料技术开始逐渐应用在空调结构的优化设计中。广泛采用新材料的空调不仅可以满足空调对于零部件的性能要求，还能够大幅度提高空调零部件的耐高温性、耐腐蚀性以及硬度，并且由于减少了重金属污染物的含量，还在一定程度上改善了室内外的环境。因此，空调企业应充分面对这一复杂趋势，通过加大对材料技术的研发与应用，使其可以不断促进空调结构的优化工作。
3.加快开发新型制冷剂
现阶段，我国已经研发出了全新的制冷剂——丙烷。丙烷是一种无色无味的气体，相对温差为145.5℃大于氟利昂的128℃，因此其具有更好的制冷效果。如果能够采用丙烷当做制冷剂，不仅可以简化传热结构，还能够缩小空调传热系统的体积，从根本上优化空调系统的结构设计。
4.采用简化结构设计
通过减少原材料的使用可以简化空调结构，例如：将空调面板和面板体设计成一体式的，减少了面板体盖板以及面板两个零件；将接水盘与底壳合并，不仅可以减少模具成本，还可以降低人工成本；将连杆与导风叶片设计成一体，在减少管理成本的同时，降低了安装难度。
四、结论
随着科学技术水平的不断进步，在空调结构的优化设计中会有更多的技术、工艺得到应用，并且通过不断的优化设计，不仅可以缓解当前已经刻不容缓的能源紧缺现状，还能够从一定程度上控制环境污染现象的继续恶化。通过本文的探讨，笔者希望大家能够对空调结构的优化设计必要性以及设计策略有了更深层的理解，在保证人们生活舒适度的同时，为子孙后代留下更多的资源，并促进我国经济的可持续发展。
参考文献
[1] 王柏仲.刍议我国空调节能优化的设计方法[J]. 河北企业，2013，9.
[2] 丁树森.论当前空调设计中存在的问题及优化方法[J].建筑与发展，2012，10.
[3] 乐新鹏.浅析现代空调优化设计的未来发展趋势[J].中国新技术新产品，2013，11.