绿色设计在制冷空调产品开发中的应用研究

梁科琳

广东美的制冷设备有限公司，广东佛山528311

摘要：空调行业作为能源消耗与环境污染的重要来源，担负着节能环保的重要责任。在此背景下制冷空调产品的绿色设计顺应而生，并在发展中逐渐获得人们的重视。本文便根据行业需求对绿色设计在制冷空调产品开发中的应用进行简单的研究分析，希望能为我国空调行业的发展添砖加瓦。

关键词：绿色设计；制冷空调产品；开发；应用

引言：全球变暖、海洋污染、大气层污染等环境问题下，引发温度上升，让制冷空调行业呈现快速增长的趋势。虽然空调行业为我国经济的发展与社会的进步做出了贡献，但是制冷空调产品的运行对环境有着破坏性，忽视了产品在消耗与废弃物过度排放后出现的环境问题。目前国家已经意识到环境日益恶化下的弊端，提出了绿色设计概念，希望能通过绿色设计优化制冷空调产品，实现绿色发展与可持续发展。

一、制冷空调绿色设计应用的关键技术

1.1  选择绿色材料

当进行制冷空调产品材料选择时，在考虑道产品本身的使用条件与性能之外，还应当遵循环境的约束原则，首先了解材料对环境产生的影响，以产品的技术性能、经济性能与环境性能为设计的目标；其次选择无毒、无污染、易回收、可重用、易降解、环境相容性好的材料；最后如若产品需求不得已使用了有毒且不易回收的材料，应当采用不同材料这样容易分离，能保证有害成分与无害成分材料直接可分离回收，由此降低其对环境的影响。选材期间应该遵循的原则如下：

第一，首先选择可再生利用材料，尽量选择可回收材料。第二，尽可能选择低能耗、无毒、少污染、无腐蚀性的材料，避免使用热固塑料、热固橡胶以及有害物质。同时还用当避免使用铅等污染环境的物质，在制冷管道当中采用无铅焊接与印刷电路板无铅化。针对制冷空调线路板电器部件高度集成化，应当减少焊锡用量。为了避免聚乙烯树脂的使用，针对冰箱门封可采用聚氯乙烯树脂进行替代[1]。第三，积极使用环保制冷剂与发泡剂，在两者的选择上严禁含有氯氟类，空调器当中需要使用R410a或者是R407c制作冷剂，尽量不适用HCFC-22。而出现故障维修期间，应当着重注意对制冷剂的回收，严禁向周围环境随意排放制冷剂。第四，尽可能选择环境兼容性较好的材料与零部件，在设计期间同一产品会选择较少种类的材料，少用多种材料的部件，这一要求是为了方便未来废弃回收环境。第五，选材环节除了对材料本身环保性的考量之外，还需要对材料进行经济性分析、环境影响定量化分析、绿色程度综合评价、相容性分析等。

1.2 可拆卸

可拆卸性设计本身与绿色模块化设计存在一定相似性，两者都便于产品的维修与回收利用，差别在于可拆卸性设计能根据产品设计进行零部件的调整。因此在冷空调设计期间，需要细化产品结构，确保产品结构稳定的基础上，降低部件的拆卸难度，使得产品在后期维修与回收的过程中能针对性的进行拆卸，由此提高资源的利用率[2]。

1.3 可回收

回收设计负责的是可回收或、环保型原材料，或者通过分析部件的再利用价值选择性的进行回收，这一模式下产品使用后的资源消耗以及环境污染降至最低。产品设计人员在工作期间应当结合整体需求对环保原材料、产品回收利用系统进行深入的分析，设计阶段结合以上内容进行产品的合理性设计。

1.4  模块化

针对需求将产品设计系列化、模块化，那么首先要确保的是不同系列产品尽量采用相同的零部件与标准件。制冷空调产品本身是由多个一定功能的部件组合而成，设计期间，思考的是如何将各个部件设计成相对独立的功能模块，比如在中央空调设计时会将整个拆分成主机组、冷却水系统、冷冻水系统、控制系统、循环通风系统五大模块，每一部分都融合绿色设计思想与模块化设计理念，两者的结合下不仅能满足产品本身的功能性要求，还能符合环境要求。通过模块的选择与组合能构成不同功能的产品，以满足市场的需求，丰富产品种类，以技术手段来缩短产品的研发周期，加快产品换代速度，也十分便于产品的重用、升级、维修以及产品废弃后的回收。各个模块间的独立，便需要模块内部的可维修性较高，针对易损耗的零部件于元器件，则应当集中设计，以便后续的维修更换。

1.5  制冷空调节能

我国制冷空调产品中应用最有效的当属电气自动控制技术，电气自动控制技术从出现到应用于制冷空调产品的开发解决了参数问题与结构问题，将方案优化，不断提升空调的功能效果、降低能耗、减小噪音，由此实现空调设备的绿色化。同时在绿色设计应用于制冷空调产品技术基础上了解到，空调设备的运行效率以及节能降耗是现在首要考虑方向，只有做到这两点才能提升企业的经济效益，让企业在竞争激烈的市场环境中获得一席之地。制冷空调产品中使用的电气自动化系统所控制的是冷源系统，具体拆分来看又包括了冷却水系统、冷冻水系统、冷却塔系统、集水系统、膨胀水箱以及分水器，具体的组成结构由下图1所示，冷源系统在预定的时间节日程序、商业建筑的供冷需求或者是现场环境的实际温度监测来调整自己的工作状态，是启动还是停止，同时也对各设备的状态进行监控

[3]。在绿色设计的电气自动化系统下可对每台设备的具体运行时间进行衡量，通过科学的计算来启停设备，由此来达到节能减排的绿色发展目标。除此之外，在绿色设计之中采用电气自动控制技术需要优化空调系统的冷源设备，而优化后的冷源设备内各设备的启停联动顺序由下图2所示，当中要注意冷冻机组与循环水泵是否符合运行的状态要求。

图1.  电气自动化系统控制的冷源系统结构图

图2.  冷源系统内各设备启停联动顺序图

二、制冷空调绿色设计评价

要判断制冷空调绿色设计是否符合绿色要求，这就需要在组装后对产品展开绿色设计综合评价，即对产品使用性能、环境性能、成本等方面进行综合评价。在制冷空调绿色设计评价之中最常用的一个体系为生命周期评估，简称LCA，在评估中使用生命周期评估能量化一个产品贯穿整个生命周期对环境所产生的影响，能结合得到的数据为产品提供改进指导原则，所以在当前的制冷空调制造中生命周期评估是支持产品绿色设计的核心工具。在生命周期评估当中对一个特定产品的绿色设计分析分为四个方面：第一，定义生命周期目标与范围，搭建产品功能新单元，设定生命周期边界等等。第二，详细目录，通过目录记录产品各个生命周期阶段的全部输入，以及使用中的输出数据，通过量化进行数据分析。第三，影响因素评价，在数据量化后能得到一些关键性证据，将其转换成环境测量数据，由此分析使用中对环境的影响因素。第四，结果评价，结果作为指向，准确性极其重要，在对环境造成影响的因素下需要去采取有效措施解决问题，结合看绿色设计理念去改进设计，使其满足绿色设计要求[4]。

三、结束语

综上所述，在市场大环境与国家相关条例的影响下，空调相关企业要将绿色发展作为战略，通过对绿色设计以及相关技术的应用，减少制冷空调运行中的能耗以及对环境的负面影响，同时也能满足消费者对绿色环保的要求，也有可以从再回收的方面进行零部件与原材料的再利用。通过技术的优化上推动我国制冷空调行业技术的进步，实现行业的可持续发展，提升产品本身的竞争力，建设节约型社会，推动我国经济向了持续的循环经济社会发展。

参考文献：

[1] 徐长青. 绿色设计在制冷空调设备中的重要性及应用[J]. 中文科技期刊数据库（全文版）工程技术, 2016(12):00265-00265.

[2] 高健华. 制冷空调绿色设计技术的应用策略研究[J]. 科技创新与应用, 2015(18):1.

[3] 谭秋晖. 制冷空调设备绿色设计的技术和实践探讨[J]. 电子乐园, 2019.

[4] 付鹏, 周润泽, 张爽. 制冷空调绿色设计关键技术探讨[J]. 建筑工程技术与设计, 2017.