压缩机研究现状及发展趋势

压缩机研究现状及发展趋势

摘要：本文对制冷压缩机的使用现状进行的阐述，并对其技术发展趋势进行了介绍

关键词：压缩机现状趋势

提到压缩机这个词相对陌生，但是提到冰箱和空调我们都很熟悉，它是是空调与冰箱的重要组成部分，是制冷系统的心脏，压缩机实际所承担的职责是提升压力，将吸气压力状态提高到排气压力状态。

制冷和空调行业中采用的压缩机有5大类型：往复式、螺杆式、回转式、涡旋式和离心式，其中往复式是小型和中型商用制冷系统中应用最多的一种压缩机。螺杆式压缩机主要用于大型商用和工业系统。回转式压缩机、涡旋式压缩机主要用于家用和小容量商用空调装置，离心式压缩机则广泛用于大型楼宇的空调系统。

各种往复式压缩机一般根据压缩机壳体形式以及驱动机构设置方式分类。根据壳体形式来分有开启式和封闭式半封闭式压缩机。封闭式是指整个压缩机均设置在一个壳体内。

一、压缩机的使用现状

近年来，为了满足环保和市场的需要，国内电冰箱厂纷纷推出了CFCS工质替代的电冰箱，相应地，电冰箱压缩机厂也不断开发出CFCS工质替代的制冷压缩机

普遍使用的家用制冷机压缩机大多数使用旋转式电动机驱动活塞作往复运动，必须有一套将电动机的旋转运动转变为活塞直线往复运动的转换机构。通过对这类压缩机的动力学分析（以曲柄连杆机构为例）可见：作用在曲柄连杆机构上的力主要有三种---- 惯性力、气体力（负载）、摩擦力。惯性力又分为活塞往复运动所产生的惯性力、曲柄不平衡旋转质量所产生的离心惯性力、连杆运动所产的惯性力；压缩机的摩擦功率包括往复摩擦功率、旋转摩擦功率。其中曲柄不平衡旋转质量所产生的离心惯性力、连杆运动所产生的惯性力以及旋转摩擦功率都是因为使用旋转式电动机而直接带来能量损失的项目，而往复摩擦功率的损失则很大程度上是由曲柄造成的活塞所受到的径向力引起的。总之，这种机器总体体积庞大、传动效率低、噪声大、磨损利害、寿命短，因此活塞式制冷压缩机具有很大的改善潜力。对于家用冰箱的全封闭式压缩机，输入功率只有1/ 3得到有效利用（电效率约为30%），而在商用制冷设备中，这个比例也仅有1/ 3 至1/ 2

长期以来，我国的制冷技术一直落后于西方发达国家。50 年代，活塞式压缩机行业从修理转向仿制和组织批量生产。60 年代，结合我国国情，制定了我

国中小型活塞式制冷压缩机系列标准。到70年代末，除了全封闭式外，大多数是自行设计制造的系列产品，其品种、数量、质量以及技术水平都有显著提高。

80 年代我国完成了全封闭式制冷压缩机标准的制定，并研制、生产了一些全封闭式压缩机，但还是落后于发达国家，只是成为他们的销售市场。从世界范围看，活塞式压缩机发展历史悠久，具有丰富的设计、研究、制造和运行经验，至今在各个领域中依然被广泛应用、发展着。同时，制冷压缩机的持续进步还反映在其种类的多样化：离心式、螺杆式、滚动转子式、涡旋式等都在被卓有成效地开发。但是，在中小冷量范围内，仍以活塞式压缩机为主（据统计，在100 瓦～7. 5 千瓦的小型封闭式压缩机中，活塞式占75%）；而且，随着压缩机本身可靠性和耐久性不断提高和压缩机紧凑轻量化的追求，高速活塞式压缩机的发展是很自然的。使用直线电动机驱动的新一代制冷压缩机不存在旋转运动以及将电动机的旋转运动转变为活塞直线往复运动的转换机构，结构紧凑，体积小、效率高、寿命长、可以轻松实现高速驱动。

二、压缩机技术发展趋势

1、节能性能提高

在美国，“家用空调能效新标准”已经确定季节性能效比（SEER）从10提高到了12，上升20%，且从2006年起可能正式实施。这必将促进节能性能的竞争。现在看来，谷轮将提高涡旋式压缩机的SEER，Tecumseh将提高活塞式”Vector”系列的SEER，而Bristol则准备提高活塞式”Inerti a”系列的SEER。在日本，由于”节能法修改案”的颁布，节能竞争早已开始加剧，今年商用变频空调的平均制冷/制热能效比在5匹系列上已经达到4.03-4.50，远远超过了”修改案”的要求。另一种对消费者有利的竞争是年能耗量减少的竞争，2001年日本制冷空调工业协会对比作出了新的计算标准。中国也准备以入世作为起点，在该方面建立一个标准

2、向HFC转型

在2004年将HCFC机型的比例控制在65%以内之前，向HFC转型的工作已经在稳步进行之中。

在日本，40%的商用组合式空调的制冷剂已经转为R407C或R410A。大金在2003年4月1日推出了5-16匹的R410A一拖多办公室用空调，还准备在2003制冷年内将所有制冷剂全部换成R410A。

在美国，R22仍然是单元式空调制冷剂的主流，已转为使用R410A的比例大约只有3%。在欧洲，已转为使用R407C的比例达到约40%。在中国和东亚地区，向HFC转型的比例还不到1%。

3、向变频控制的加速过渡

要减少空调年能耗量的最有效方法就是对压缩机进行有效的功率控制。

2001年，东芝-开利开发出一种双缸旋转压缩机，功率可达6匹，采用的是R410A制冷剂、直流电机和变频控制。这项举动更加剧了日本组合式空调厂家间能效比的竞争。

除了1.5-6匹的组合式商用空调外，东芝开利还推出8匹和10匹的双变频控制直流双缸旋转压缩机，其能效比分别可达到3.90和3.60，大大超出新节能法3.07的标准。

日本涡旋压缩机厂家已开发出变频控制的涡旋压缩机，空调用功率为1-13匹制冷用功率为2-10匹，并藉此与旋转压缩机一争高下。谷轮公司更是开发出了数字化涡旋压缩机，采用的是三星的数字化可调节一拖多系统。

参考文献：

[1]赵远扬，李连生，熊春杰，束鹏程；涡旋压缩机研究概述[J]；流体机械；2002年09期

[2]陈九法；关于R407C用于替代R22的研究[J]；流体机械；2004年08期

[3]田国庆；制冷剂对全球环境的影响及其替代的选择[J]；能源工程；2004年06期