解析制冷系统

解析制冷系统

    作为一门应用基础性学科，系统仿真近年来发展迅速，已深入到运用科学技术得各个领域，显示出了巨大的社

会效益和经济效益，并将作为一种发现问题、研究问题、解决问题的基本手段发挥日益重要的作用。在制冷空调行

业中，电冰箱、空调器等制冷装置不仅与人们的日常生活密切相关，而且也是影响国家在能源利用方面政策的主要

因素之一。因此，性能优良的制冷空调装置不仅是普通百姓的需要，也是国家建设的需要。传统的制冷空调产品设

计中主要以来样机的反复制作和调试，既增加开发费用，更谈不上产品的性能优化，不利于节能节材，成本高而且

周期长。对于设备生产厂家而言，如何利用现代科学技术，在较短的周期和较低的成本下，设计和生产出性能优良

的制冷空调装置，近十年来一直是空调制冷领域研究的重点和热点，并日益受到研究者和产品制造商的重视。

通过制冷空调装置的计算机仿真与优化技术的应用，可以在计算机上面实现产品的优化设计，而不再依赖于大量的

样机试验。或者，zui低程度上可以减少样机试验的盲目性，使试验更加具有针对性和方向性。另外，90年代以来，

由于节能节材及CFCs替代问题的紧迫性，需要设计和优化大量采用新的环保型制冷工质的制冷空调装置，这一方面

从客观条件上为制冷空调装置性能预测研究提供了丰富的研究对象，但另一方面，由于对新工质特性认识的普遍匮

乏，在已有装置设计过程中积累起来的经验对选用新工质后的装置往往不再适用，经验和试验设计法的缺陷更加明

显，因此对理论预测提出了更高的要求。这也增加了系统仿真的实际需求。

    已有的制冷系统仿真，较多的研究对象为小型制冷系统，如房间空调器、冰箱及汽车空调等。自20世纪60年代

开始的计算机仿真模型在房间空调器系统中得到应用以来，有关房间空调器系统及部件的仿真模拟得到了越来越深

入的研究。房间空调器模拟的目的之一是对现有的房间空调器系统的性能进行校核，其次是通过改变系统或部件的

结构实现系统的*化设计，同时为控制系统提供被控软件。仿真模拟的zui终目的是期望zui大限度地代替实验。清

华、上海交通、西安交通等单位先后推出了窗式空调、分体空调以及变频空调的仿真与优化设计软件，对变频空调

系统进行研究，并通过仿真的方法研究对采用电子膨胀阀与毛细管作为节流装置的系统进行了研究与优化设计，取

得了很好的效果。另外，汽车空调器和电冰箱的制冷系统仿真也取得了不错的研究成果。

    制冷系统仿真由于其具有节省试验费用、缩短产品开发期、降低成本以及节材节能等优点，已引起人们相当地

重视。挪威、德国、加拿大、美国和日本等国在上世纪七十年代以前就开始投入大量的研究工作，其研究成果早已

投入实际应用，比如开发出的PUREZ软件。中国在这方面研究工作起步较晚，但经过二十年的迅速发展，理论研究

已日趋成熟，并初步开始走向应用领域。我国制冷系统仿真研究经历了两个阶段。自从陈芝久教授在国内提出“制

冷系统热动力学”的观点以来，有不少研究者投身于制冷系统仿真的研究，并且取得大量研究成果，这是*阶段

；第二阶段是丁国良等提出智能仿真观点来解决传统的数值仿真中的收敛速度和精度问题，但除了对空调器的仿真

有一定的研究外，其它很少见到。上海交通大学、清华、西安交通等单位先后推出了窗式空调、分体空调以及变频

空调的仿真与优化设计软件，对变频空调系统进行研究，并通过仿真的方法研究对采用电子膨胀阀与毛细管作为节

流装置的系统进行了研究与优化设计，取得了很好的效果。