空调可再生能源新技术与环境保护

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1、空调新技术与环境保护空调新技术与环境保护深圳职业技术学院深圳职业技术学院程瑞端一、世界空调技术新进展一、世界空调技术新进展 室内环境的舒适性与室内温度、湿度、室内环境的舒适性与室内温度、湿度、 辐射温度、气流速度、着衣量和人体活动等辐射温度、气流速度、着衣量和人体活动等 六要素有着密切的关系，近来的研究表明，六要素有着密切的关系，近来的研究表明， 室内装饰的色调、音响效果、光线的明亮程室内装饰的色调、音响效果、光线的明亮程 度和空气的清新度等也是影响室内舒适性不度和空气的清新度等也是影响室内舒适性不 可忽视的因素。随着社会的进步，人们对空可忽视的因素。随着社会的进步，人们对空 调环境的舒适性要

2、求越来越高，越来越接近调环境的舒适性要求越来越高，越来越接近 自然。从空调系统诞生开始，空调环境已经自然。从空调系统诞生开始，空调环境已经 走过了防暑御寒、自动控温、基本舒适和非走过了防暑御寒、自动控温、基本舒适和非 感空调阶段，并逐步进入感知空调阶段。感空调阶段，并逐步进入感知空调阶段。在空调环境的发展历程，在空调环境的发展历程， 家用空调系家用空调系 统的技术进步起到至关重要的作用。统的技术进步起到至关重要的作用。 人的一生大约有人的一生大约有70%90%在室内度过。在室内度过。 人的一天约需从外界摄取：人的一天约需从外界摄取： 食物：食物：12kg水：水： 23L 空气：空气：1215m

3、3 (14.4 18kg)世界家用空调行业中，在世界家用空调行业中，在9090年代以前，年代以前，6060 的市场被日本所占有，并且在设备开发的市场被日本所占有，并且在设备开发 和控制技术上都处于世界最前沿。所以从和控制技术上都处于世界最前沿。所以从 日本空调技术的发展可以看出世界空调行日本空调技术的发展可以看出世界空调行 业的变迁过程。直接蒸发式空调系统的发业的变迁过程。直接蒸发式空调系统的发 展过程，大致可以分为五个阶段，其技术展过程，大致可以分为五个阶段，其技术 特征和代表技术参见表特征和代表技术参见表1.11.1。从表中可以。从表中可以 看出，直接蒸发式空调技术的发展主要集看出，直接蒸

4、发式空调技术的发展主要集 中在三个方面：中在三个方面： 追求空调系统的高效节能，特别是在追求空调系统的高效节能，特别是在1972年石油危机以后，改善压缩机、热交年石油危机以后，改善压缩机、热交 换器、风扇的性能，加强对制冷循环特性换器、风扇的性能，加强对制冷循环特性 的研究，优化制冷系统，实现了空调系统的研究，优化制冷系统，实现了空调系统 的小型化、低能耗、低噪音、高可靠性；的小型化、低能耗、低噪音、高可靠性； 追求室内环境的高舒适性，从单一的追求室内环境的高舒适性，从单一的 温度控制发展到室内热环境特性（如温度控制发展到室内热环境特性（如PMV 等）的综合控制，从简单的双位控制发展等）的综合

5、控制，从简单的双位控制发展 到人工神经网络与模糊技术相结合的智能到人工神经网络与模糊技术相结合的智能 控制，以实现人们对舒适性的要求；控制，以实现人们对舒适性的要求；追求空调系统的多功能化、多元追求空调系统的多功能化、多元化，从单冷型窗式空调器发展到热回收型化，从单冷型窗式空调器发展到热回收型MVRVMVRV空调系统，极大地拓广了直接蒸发空调系统，极大地拓广了直接蒸发式空调系统的应用范围，开辟了集中空调式空调系统的应用范围，开辟了集中空调系统的新领域。系统的新领域。表表1.21.2示出直接蒸发式空调系统及相关示出直接蒸发式空调系统及相关技术的纵、横向发展状况。随着制冷循环技术的纵、横向发展状况

6、。随着制冷循环控制技术的不断研究和研究成果的应用，控制技术的不断研究和研究成果的应用，随着制冷循环控制技术的不断研究和研究随着制冷循环控制技术的不断研究和研究 成果的应用，先后诞生了非变频调节和变成果的应用，先后诞生了非变频调节和变 频调节的频调节的MVRVMVRV空调系统及与空调系统及与MVRVMVRV系统系统 组合应用的组合应用的VAVVAV空调系统，推进了小型独空调系统，推进了小型独 立立分散空调系统的发展。分散空调系统的发展。 进入进入9090年代后，年代后， 计算机通讯、制冷循环控制、设备管理、计算机通讯、制冷循环控制、设备管理、 故障诊断等技术的发展，加速了空调系统故障诊断等技术的

7、发展，加速了空调系统 网络控制的进程，自律分散协调控制技术网络控制的进程，自律分散协调控制技术 在在MVRVMVRV空调系统中的应用成功，使网络空调系统中的应用成功，使网络 控制技术得到了进一步简化，控制技术得到了进一步简化，推进了小型独立分散空调系统向大型集中推进了小型独立分散空调系统向大型集中 空调系统和热回收型空调系统和热回收型MVRVMVRV空调系统的转化。空调系统的转化。 9595年以后，成功地将蓄冷技术应用于年以后，成功地将蓄冷技术应用于MVRVMVRV 空调系统中，使能源利用结构更趋合理。空调系统中，使能源利用结构更趋合理。 在对在对IAQIAQ要求越来越高的今天要求越来越高的今

8、天, , 综合考虑综合考虑 节能、能源利用结构的优化、空调设备的节能、能源利用结构的优化、空调设备的 可靠性和室内环境的舒适性，智能控制空可靠性和室内环境的舒适性，智能控制空 调系统将是今后的发展方向。调系统将是今后的发展方向。直接蒸发式空调系统发展过程及其技术特征直接蒸发式空调系统发展过程及其技术特征第一代第一代 (摇篮期摇篮期) 40年代中期年代中期手动手动ON/ OFF控制控制第二代第二代 (品种扩大期品种扩大期) 5570年年机械式和机械式和 电子式电子式ON/ OFF控制控制第三代第三代 (电子化进展期电子化进展期) 7082年年 用电子用电子 元件分别控制温度、湿度、气流组织元件分

9、别控制温度、湿度、气流组织第四代第四代 (高度电子化成熟期高度电子化成熟期) 8286年年 综综 合性能控制合性能控制第五代第五代 (AI进展期进展期) 86年温感控制模糊控年温感控制模糊控 制人工智能控制制人工智能控制从直接蒸发式空调系统的发展过程中从直接蒸发式空调系统的发展过程中 可以看出，变频技术、电子膨胀阀和现可以看出，变频技术、电子膨胀阀和现 代控制理论在代控制理论在SVRVSVRV上的应用，具有划时上的应用，具有划时 代的意义，它不仅为创造舒适环境、实代的意义，它不仅为创造舒适环境、实 现空调设备的高效节能运行提供了技术现空调设备的高效节能运行提供了技术 保证，而且为保证，而且为M

10、VRVMVRV空调系统的开发和发空调系统的开发和发 展提供了坚强的技术基础。展提供了坚强的技术基础。直接蒸发式空调系统的发展过程及其技术特征直接蒸发式空调系统的发展过程及其技术特征阶阶 段段时时 期期控制控制 对象对象控制控制 方式方式技技 术术 特特 征征代代 表表 技技 术术第一第一 代代 (摇摇 篮期篮期)40 年年 代代 中中 期期温度温度手动手动 ON/ OFF 控制控制1.强冷风直吹人体，强冷风直吹人体， 用手动方式启闭用手动方式启闭 空调系统，以调空调系统，以调 节室内温度节室内温度40年代中期：出现手年代中期：出现手 动式房间空调器动式房间空调器第二第二 代代 (品品 种扩种扩

11、 大期大期)55 70 年年温度温度机械机械 式和式和 电子电子 式式 ON/ OFF 控制控制1.追求空调系统使追求空调系统使 用的方便性，采用的方便性，采 用了温控器控制用了温控器控制 温度温度 3.温控器从机械式温控器从机械式 发展到半导体式发展到半导体式 2.追求空调系统的追求空调系统的 小型化、轻量化小型化、轻量化61年：出现窗式单冷年：出现窗式单冷 型空调器和热泵型空型空调器和热泵型空 调器调器 67年：出现分体壁挂年：出现分体壁挂 式空调器；滚动转子式空调器；滚动转子 式压缩机诞生式压缩机诞生第三第三 代代 (电电 子化子化 进展进展 期期)70 8 2 年年温度温度 湿度湿度

12、气流气流 速度速度用电用电 子元子元 件分件分 别控别控 制温制温 度、度、 湿度、湿度、 气流气流 组织组织1.为改善温度、为改善温度、 气流组织分布，气流组织分布， 对风口的位置与对风口的位置与 型式作了细致的型式作了细致的 研究研究 2.追求空调系统追求空调系统 的节能与节材的节能与节材 3.在控制技术上，在控制技术上， 采用了响应性能采用了响应性能 优良的电子元件优良的电子元件 (电子传感器、电子传感器、 IC传感器传感器)，温，温 度控制精度得到度控制精度得到 了提高了提高 4.开始采用变频开始采用变频 器进行能量调节器进行能量调节71年：壁挂下吹式室内年：壁挂下吹式室内 机诞生机诞

13、生74年：低能耗空年：低能耗空 调器诞生调器诞生 78年：微电脑开始应用年：微电脑开始应用 于空调控制中；松下电器于空调控制中；松下电器 展展出了最早的变频空调展展出了最早的变频空调 器器 79年：超薄型年：超薄型(10cm)室室 内机诞生内机诞生 80年：东芝在世界上首年：东芝在世界上首 次成功地研制出大型空调次成功地研制出大型空调 机用变频往复式压缩机机用变频往复式压缩机 81年：东芝在世界上首年：东芝在世界上首 次成功地研制出小型空调次成功地研制出小型空调 机用变频旋转式压缩机机用变频旋转式压缩机 82年：变频技术开始进年：变频技术开始进 入实用化阶段入实用化阶段第第 四四 代代 ( 高

14、高 度度 电电 子子 化化 成成 熟熟 期期)8 2 8 6 年年温温 度度 湿湿 度度 气气 流流 速速 度度 辐辐 射射 温温 度度综综 合合 性性 能能 控控 制制1.空调系统控制空调系统控制 理论的研究理论的研究 2.实现温度、湿实现温度、湿 度、气流组织和度、气流组织和 辐射温度等复合辐射温度等复合 因素的综合控制因素的综合控制 3.多室内机房间多室内机房间 空调系统的开发空调系统的开发 设计设计83年：电子膨胀阀应用于年：电子膨胀阀应用于 空调器制冷剂流量、过热度空调器制冷剂流量、过热度 和排气温度控制；直流变频和排气温度控制；直流变频 器研制成功器研制成功 84年：松冈提出空调器

15、的年：松冈提出空调器的“ 矩阵电子控制矩阵电子控制“方法，获日方法，获日 本冷冻协会学术奖；日立涡本冷冻协会学术奖；日立涡 旋压缩机应用于空调器，获旋压缩机应用于空调器，获 日本冷冻协会技术奖；大金日本冷冻协会技术奖；大金 研制出压缩机变频调速的空研制出压缩机变频调速的空 冷热泵式冷热泵式MVAV空调系统空调系统 85年：辐射传感器引入控年：辐射传感器引入控 制系统；湿度传感器应用于制系统；湿度传感器应用于 空调器控制中；电子膨胀阀、空调器控制中；电子膨胀阀、 变频器在房间空调器中应用变频器在房间空调器中应用 成功；多室内机房间空调器成功；多室内机房间空调器 开发成功开发成功第第 五五 代代

16、(AI 进进 展展 期期)8 6 年年 温温 度度 湿湿 度度 气气 流流 速速 度度 辐辐 射射 温温 度度 P M V 等等温温 感感 控控 制制 模模 糊糊 控控 制制 人人 工工 智智 能能 控控 制制1.单冷型、热单冷型、热 泵型和热回收泵型和热回收 型型MVRV空调空调 系统的开发与系统的开发与 完善完善 2.模糊技术、模糊技术、 人工神经网络人工神经网络 技术，遗传算技术，遗传算 法和混沌理论法和混沌理论 应用于房间空应用于房间空 调器上，推动调器上，推动 了空调系统控了空调系统控 制技术的发展制技术的发展 3.蓄热型蓄热型 MVRV空调系空调系 统的开发统的开发 4.智能传感器智能传感器 的开发的开发86年：人工神经网络及温感控制技年：人工神经网络及温感控制技 术应用于空调器；单冷型、热泵型术应用于空调器；单冷型、热泵型 MVRV空调系统上市；松冈提出了空调系统上市；松冈提出了 空调器“系统、相关指令控制”方空调器“系统、相关指令控制”方 法，将人工神经网络和模糊技术应法，将人工神经网络和模糊技术