来源：《制冷》2025年12月 文章编号:ISSN1005-9180(2025)06-0100-05

鲁琳琳

(国机通用机械科技股份有限公司，安徽省合肥市，230601)

[摘要] 基于“3060”双碳战略实施背景下，制冷空调的节能要求不断提高，为了加强制冷空调的节能技术研究，提出有效的节能技术手段，助力制冷空调更好地发展，现针对制冷空调的节能技术，展开具体的论述，提出节能技术运用的策略，以期为相关人员提供参考借鉴。[关键词] 节能技术;制冷空调;能源管理

[中图分类号]  TB64  [文献标志码]  C  doi: 10.3969/J.ISSN.1005-9180.2025.06.0024

Application of Energy-saving Technologies in Refrigeration and Air Conditioning

LU Linlin

(Sinomach General Machinery Science & Technology Co., Ltd., Hefei, Anhui Province, 230601, China)

Abstract: In the context of the implementation of the "3060" dual carbon strategy, the energy-saving requirements for refrigeration and air conditioning continue to rise. To strengthen research on energy-saving technologies for refrigeration and air conditioning, effective energy-saving measures are ptoposed to support the better development of the industry. This paper specifically discusses energy-saving technologies in refrigeration and air conditioning, outlines strategies for their application, and aims to provide useful references for relevant professionals.

Key words: Energy-saving Technologies; Refrigeration and Air Conditioning; Energy Management

在2020年第七十五届联合国大会上，习近平总书记提出了中国明确将提升国家自主贡献程度，推行更为得力的政策举措。在碳排放方面，计划于2030年前促使二氧化碳排放达到峰值，全力以赴在2060年前达成碳中和目标。自那以后，习总书记于多个重大国际场合，针对这一议题发表了重要论述。如今，碳减排、碳达峰以及碳中和已成为我国的国家战略目标，这将深刻影响着各个行业的发展走向。(从国家统计局发布的数据可知，2020年我国拥有的空调器总量约为6.5亿台。国际能源署(EA)的研究预估，在2016-2050年期间，全球房间空调器市场保有量将由12亿台攀升至45亿台。倘若未能及时推进能效提升与减排举措，房间空调器产生的二氧化碳当量排放总量将突破3亿吨大关。基于此背景，围绕制冷空调节能，还需要继续加强相关技术的应用研究，提出优化产品性能的策略，助力制冷空调的持续化发展，实现双碳目标的实现。

1 制冷空调的节能目标

根据国家七部委出台的《绿色高效制冷行动方案》，2030年家用空调能效水平提升30%、多联机能效水平提升40%、制冷陈列柜能效水平提升20%、热泵热水机能效水平提升20%;2060年家用空调能效水平提升15%、多联机能效水平提升15 %、制冷陈列柜能效水平提升15%、热泵热水机能效水平提升15%。与此同时，相关规划指出，到2030年，制冷产品整体能效水准相较于2021年需实现25%的提升幅度，大型公共建筑的空调系统能效更要提高30%。展望未来，空调行业将展现出显著特征:(1)产品效能持续升级。伴随强制性能效标准的严格落地执行，市场对空调产品的能效指标提出了更为严苛的要求。(2)变频更加普及。通过采用变频技术，结合使用电子膨胀阀，能够做到快速降温，并且促使运输过程可以更加精确控温。(3)制冷剂更加环保。

2 制冷空调能效的主要影响因素

2.1 冷热源与输配系统的效率

基于建筑实际使用场景的深人剖析，当前空调系统在设计规划与日常运行环节，多以传统冷水供回水温度、供暖热水回水温度作为参数依据，在此模式下仍存在可挖掘的节能潜力。在系统的输配环节，更多的是利用阀门来进行冷热量的分配与调节，促使此系统实际运行的效率很低，只有30-50%，有着一定的节能空间。空调运行时会产生一定的废热，如果可以实现热能的回收与利用，那么能够减少环境污染，同时还能够提高冷热源效率，有效减少空调系统的碳排放。

2.2运维管理因素

当前，市面上多数在运空调系统尚未达成自动化控制目标。即便部分设备配置了自动化控制功能，实际操作中仍依赖传统控制手段。这种情况虽能基本满足系统调节需求，但难以确保设备始终处于最佳运行状态，同时也无法有效实现系统负荷的合理分配与精准调控，难以达到理想的控制成效。

从空调系统的运行总能量损失分析，制冷机房的运行能耗占整个空调系统能耗的70~80%^[2]，消耗主要是由运维管理人员的操作造成。由于工作人员的水平差异，使得系统能耗难以得到高效化控制。据统计，暖通能耗65%的浪费，都是因为人为运行管理不当引发，数百万套机房，超过95%都是依靠人为巡视检查管理。从机房的运行管理实际分析，对工作人员的业务能力，有着很高的要求。当前，暖通专业人才缺乏，很多都是非专业人员负责运行管理，整体水平不高，难以达到精细化管理，出现了严重的浪费，空调运行的能耗很大。在实际运行管理方面，应该对空调系统的运行数据信息进行分析，编制科学合理的维护管理方案，全面提高管理的水平。此外，还要探索构建智慧化运维管理模式，围绕空调系统运行提供支持，保障运行的效益水平。

2.3设计因素

一般来说，设计的暖通空调系统，主要是考虑极端工况条件下的运行需求。在实际应用中，极端工况情况比较少见，设备容量普遍很大。由于设备选型大，使得很多工况下系统运行效率低下。

2.4设备因素

从空调设备的系统性能分析，很多情况下是根据特定的实验工况分析得出。按照当前的低碳标准，对碳排放量有着很高的要求，且多数是针对应用场景下提出。实际应用中，受到设备智能化控制水平差异的影响，常出现相应的能效问题。

3 制冷空调节能技术的应用策略

3.1结合应用场景提高空调的节能水平

以建筑暖通空调系统应用场景分析，实现制冷空调的节能，可采取以下措施:

3.1.1 高温供冷/低温供热

在传统空调系统中，室内的显热与潜热负荷通常通过低温冷冻水来处理。理论上，为了独立调节室内温湿度，冷源温度只需要低于室内空气温度和露点温度。因此，部分学者提出了高温供冷系统的方案^[3]。现有研究数据指出，不管是新风产生的负荷，亦或是回风产生的负荷，其中超过50%的部分都可以采用高温冷水或低温热水来实现有效处理。在实际应用中，构建的温湿度独立控制系统，例如，独立新风系统^[4]和温湿度独立控制系统^[5]，主要是对显热负荷与潜热负荷分开处理，可以将冷水温度提高到16°C/20°C，从而大幅提高冷水机组能效。从系统的应用角度分析，大量的冷热主要是用于处理新风负荷。一般来说，新风负荷中很多都能够用高/低于室温的水进行处理(冷却加热)。在此基础上，结合应用的实际需求，构建高于16°C/20°C的冷水机组，极大程度上能够提高冷热源效率。

3.1.2 高效冷热站

从当前的发展实际分析，高效制冷机房被广泛建设。在实际工程应用领域，通常将系统实际运行性能作为关键评估标准与优化方向。目前，大多数运行中的制冷机房所供应的冷水温度为7°C/12°C，但大量的新风负荷与循环风负荷实际上可采用高于此温度的冷水进行有效处理。研究数据表明，若制冷站能够按需生产不同温度的冷热水，并对新风和循环风实施分级处理，其能效比有望突破10。目前，洁净空调系统中，正在积极推广使用2种温度冷水。随着制冷空调应用领域的节能要求不断提高，将会促使此类模式的推广应用，进一步提高制冷站能效水平。在热水制备技术的发展进程中，能源利用模式正经历从传统燃料燃烧向热泵技术的革新转型。随着这一转变，低温热水在供热领域的独特优势日益显著。通过对新风及循环风热负荷特性的研究发现，当前常见的30°热水处理方式，若替换为低温热水技术，不仅能够达到同等处理效果，还能显著提升系统整体能效。一般情况下，冷热站往往配备多台冷热源装置，通过对这些设备进行科学调控，既能充分满足用户的冷热供应需求，又能显著提升冷热站整体的运行效能。未来，冷热源群控为主要研究，结合实际应用场景，提出相应的方案。

关于输配环节的能耗控制，在水泵应用领域，随着直流电动机性能不断优化升级，采用水泵替代传统阀门来实现冷热量的分配与调节，可显著降低水泵运行时所需的扬程，同时，适当把管径增大、把流速降低、管路的弯头数量进行适当减少、利用斜三通来代替正三通等方式也是减少沿程阻力与局部阻力的有效措施，同样可以降低输送能耗^[6]。除此之外，合理运用低品位能源总线技术与直膨式系统，在各个空气处理终端，根据实际需求的温度等级，采用直膨式方法进行空气处理。这样做不仅有助于提升冷热源的利用效率，还能有效降低能量输配过程中的能耗。实际应用中，需要结合制冷空调节能目标和难点问题，科学合理选择相应的方法，全面提高节能的水平，减少各类问题的发生，实现制冷空调节能的目标。

3.1.3 智慧运维模式

为了提高制冷空调的使用能源节约水平，积极引人智慧化运维技术，围绕设备全寿命周期做好控制，有着重要的意义，李元阳等提出先进的运维管理系统是机房保持健康高效运行的关键，并介绍了制冷机房从设计到智能运维的标准化流程^[7]。

对暖通空调系统的节能控制模式进行剖析，其架构主要涵盖底层控制与上层控制两个层面。底层控制多采用基于PID的传统控制技术，依靠设备内置的调控机制实现自动化运行。而上层控制则具备设备运行目标动态调整与集群控制功能，可在不同层级实现显著的节能成效。通过整合专家知识构建控制方案并编制算法，综合运用负荷分配优化、设备频率调节等手段，达成智能化控制目标。然而，受运维人员专业水平参差不齐的影响，既定的运维策略在实际执行过程中往往难以达到预期效果。

随着大数据技术的应用，深度挖掘数据信息的价值，提高暖通空调系统运行维护管理与控制的水平，进而发挥积极的作用。通过分析温湿度、压力等各类数据信息，支持系统零部件优化，并且可以实现对故障的精准化控制，降低能源消耗，增强智能化控制的效果。此外，还能够结合气候条件和用户行为预测等，提供个性化服务。借助大数据技术对空调系统进行故障诊断与节能优化，能够构建智能化运维模式，显著提升运维管理的整体效率。通过在故障早期阶段进行精准诊断与预警，可有效降低能源损耗，减少碳排放，进而增强运维管理工作的实际成效。

当前大数据技术的应用分析，采集点位少、数据质量不高、信息收集不完善等，还需要加强相关技术的应用，为提升机电设备管理效能，可构建智能监控系统，实现对设备运行状态的实时监测、动态调控与自动化管理;同时，部署能源分项计量装置，以便精准采集设备运行数据，通过数据分析及时掌握设备能耗情况，进而针对性地制定并实施节能策略^[8]。在实际应用中需要结合制冷空调节能的要求，结合实际应用场景，认真分析运行环节的能源消耗情况，并且提出相应的维护管理措施，将维护管理和科技相互结合，提高清洁能源的消纳比例，积极融入区域碳排放综合治理体系，助力智慧零碳的运营与管理，进而提升降碳管理的整体效率,提高制冷空调节能水平，创造更多的效益^[9]。加强维护管理人员的培训，使其可以掌握更多的方法和技能，适应制冷空调节能管理的新形势和新变化，进一步提高制冷空调节能水平，防范各类问题的出现，比如能源浪费等，给人们带来良好的空调服务。

3.2 做好制冷剂的相关研究

从提高制冷空调节能水平的角度分析，加强制冷剂的相关研究，提高制冷剂的性能水平，有着重要的意义。就当下制冷剂的应用状况而言:(1)小型冷水机组大多采用R22和R410A作为制冷剂，随着行业发展，R410A和R32有望成为其后续替换对象;(2)在大中冷水机组中，目前使用较为广泛的制冷剂有R22、R123和R134a，未来，R134a、R1234ze(E)以及HFOs混合制冷剂则可能逐步取代现有制冷剂;(3)单元式空调机。当前使用的主是R22、R142b以及R410A、R407C，未来可能的替代物为R410A、R32以及HFOs混合制冷剂;(4)多联式空调机组。使用的是R410A，未来可能的替代物为R410A、R32以及HFOs混合制冷剂;(5)工商用冷冻冷藏设备和压缩机冷机组。目前使用的是R22、R134a、R404A以及NH3，未来可能的替代物为R134a、HN3/CO2以及HFOs混合制冷剂等。实现制冷空调节能，可以从很多方面入手，通过加大科技的研究力度，获得相应的突破，助力相关领域的持续化发展。

3.3 加强技术升级

基于碳中和战略目标实施背景，为促进制冷空调节能技术的发展，需加强技术升级减碳的研究，提高设备运行的水平。从技术路径分析主要思路如下:

(1)冷热一体。当下，市面上的空气源空调热泵机组，其室外机大多配备风冷换热器。若设备未加装冷热回收装置，运行过程中往往会导致能源损耗。通常情况下，制冷系统在运行时，两端有可能同时生成冷源与热源。倘若能够实现冷热协同利用，便能最大程度提升能源利用率。例如，冷库机组、空气源冷热水机组等^[10]。(围绕此方面，加强高效利用的研究，提出提高节能水平的策略。

(2)冷链设计。从制冷空调行业发展的角度分析，应用场景更加多样化。在冷链物流方面，离不开冷冻技术和冷藏技术以及制冷技术的支持，实现物品全过程的控制，保持低温条件下的运输。打造冷链物流，不仅要求保证物品的质量，还要降低物品的损耗。结合应用场景，做好冷链设计，有着重要的意义^[11]。

(3)冷库改造。未来，制冷空调的发展中冷库行业为主要应用场景。伴随变频压缩机、电子膨胀阀等关键核心部件技术的持续创新突破，节能技术在新建冷冻冷藏设备中的应用将愈发普及。与此同时，大量能耗较高的老旧设备也将进人升级改造的密集期。积极推进冷库改造，提高节能水平，降低能源消耗^[12]。结合实际应用场景，做好全面的分析，提出改进和优化的措施，保证节能目标的实现。

3.4合理应用空调节能技术

从制冷空调节能技术的应用，可采取以下节能技术:(1)全变频技术。例如，利用冷水机组变频节能技术，主要包括部分负荷下的节能和低冷却水温下的节能。采用变频机组时，可通过调整导流叶片的开合角度与电机运转速度来灵活控制机组负荷。特别是在非满负荷工况下，精准调控电机转速能够显著降低设备运行能耗。借助变频机组调节电机运转速度，能够更好地匹配冷凝温度和压力的动态变化。当冷却水温度下降、系统负荷降低时，通过降低电机转速，可实现更为显著的节能效果。采用压缩机变频技术，变频压缩机的效率较同等容量的普通压缩机提升了3%至12%。在体积和最高运行转速相同的情况下，其输出功率提高了10%至30%。该压缩机具备更高的运行效率和功率因数，并且不会出现转速差异(见图1)^[13]。采用水泵变频技术，比如变阀开度调节与水泵变频调节^[14]。在工程实践中，变阀开度调节是依靠改变管道阀门的开启程度来调控泵的流量，但相较于水泵变频节能技术，其节能效果存在一定局限性。变频调节技术主要依托变频器设备，通过改变电源的工作频率，从而实现电机转速的连续可调。

图1普通压缩机与变频压缩机的对比

(2)热回收系统。热回收技术是提升中央空调负荷管理效能的重要手段，其通过对空调系统运行废热的有效回收，显著增强了系统整体能源利用率。该技术通过特殊装置收集原本散失到室外的热量，并将其重新引人需要热能的区域，或用于加热生活用水，实现能源的循环再生。热回收机组的工作原理及流程详见图2。该系统具备智能响应能力，可根据实际用能需求，自动调节热量回收与分配策略。同时，凭借精准的控制逻辑和高效的热交换设备，热回收技术能够保证系统始终处于最佳运行状态，实现热能回收效益的最大化^[15-16]。

通过运用机组自身配备的热回收设备，能够达成理想的热量回收目标，离心式冷水机组便是典型应用实例。早期的冷水机组主要由蒸发器、冷凝器、压缩机与节流阀组成，而热回收型冷水机组则对原有结构进行优化，新增热回收换热器并将其与机组整合，从而满足制冷工况下同步进行热量回收的需求。水系统冷却水热回收技术，也被广泛应用^[17]。对于传统建筑而言，冷水机组是常用的制冷设备。若建筑需要热水，可在其冷却水系统部分进行热回收操作，具体热回收机组的原理示意如图3所示。通过对冷却水热量回收再利用，能够获得不错的节能效果。

图2热回收机组工作流程图

图3热回收机组工作原理图

(3)其他节能系统。利用水冷式自然冷却系统、可以满足节能的应用需求。从系统构成角度看，水冷系统中的冷水机组和板式换热器常以并联形式组合。在季节交替及冬季工况下，受室外低温环境影响，冷却塔输出的冷却水温度会显著降低。若建筑物末端仍需制冷，便可借助这些低温冷却水满足末端供冷需求^[18]。如果室外的温度不断降低，达到了设定的值，那么冷水机组关闭。以常规风冷主机为基础搭建的风冷式自然冷却系统，通过设置独立的自然冷却换热组件，实现高效节能运行。在夏季高温工况下，系统依靠压缩机进行制冷循环，此时自然冷却组件处于闲置状态。当季节转换至过渡季，一旦环境温度达到预设条件，系统将优先启用自然冷却换热器进行供冷;若自然冷量无法完全满足负荷需求，压缩机便会自动启动辅助制冷，从而形成两种模式协同工作的复合供冷体系。

除上述技术手段外，热泵技术也是节能降耗的有效方案。其中，水地源热泵的制冷与制热性能系数能够达到3至5，相较于传统电锅炉、燃气锅炉仅有80-90%的能源利用率，其可大幅降低电能消耗，因而在众多建筑项目中得到广泛应用。采用空气源热泵系统和溴化锂热泵系统等，也可以实现对能源的高效化利用^[19-22]。结合实际应用需求和情况，做好全面的分析，提出科学合理的节能技术方案，加强对制冷空调应用全方位的控制，切实保障使用的效果和效益，避免各类问题的出现，促使很多被浪费的能源被合理应用，同时全面提高空调的使用效果，为人们提供更为优质的服务。

结语4

综上所述，制冷空调节能技术的应用，结合不同的应用场景，采用相应的节能措施，提高节能水平，助力双碳目标的实现。实现节能环保目标，单纯依靠某个技术手段难以达到预期，需要采取多种路径，推进节能目标的实现。文中结合实践，对制冷空调节能技术的应用进行了分析，以期为相关人员提供参考借鉴。

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