【融会贯通】浅谈暖通空调系统的节能方法
2023.07.31
在2021年全国两会上,碳达峰、碳中和被首次写入政府工作报告。碳达峰是指我国承诺2030年之前,二氧化碳的排放不再增长,达到峰值之后逐步降低。碳中和是指企业、团体或个人测算在一定时间内直接或间接产生的温室气体排放总量,然后通过植树造林、节能减排等形式,抵消自身产生的二氧化碳排放量,实现二氧化碳“零排放”。
前言
众所周知,空调是用电大户,怎样合理使用空调或通过节能改造来实现节能减排呢?制冷主机四大件压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器是在任何空调器设备上面缺一不可的。以制冷循环为例,压缩机将气态制冷剂压缩成高温高压气体进入冷凝器冷却,通过干燥过滤器进入节流装置,形成低温低压的气液混合制冷剂,再经蒸发器送出冷气后变成低温低压的气态制冷剂,进入压缩机压缩成高温高压气态,如此往复循环。本文就制冷原理的认识浅谈空调系统节能。
主机选型
一般的压缩机有活塞、涡旋、螺杆、离心式等,大型空调系统采用离心式、螺杆式压缩机机组能效比更高。有些进口一线品牌,例如采用了多项节能创新技术的麦克维尔(McQuay)满液式螺杆机,相比普通机型节能10%以上。磁悬浮技术加持的制冷机组因其机械摩擦阻力更小,不使用冷冻机油润滑,油垢造成的热阻也不存在,转速可达数万转每分钟,能量调节范围更大,能效比更高,但该机型相比普通机型造价高出一倍。选用碳氢制冷剂的家用空调,相较于R134a、R22制冷剂空调综合节能15%、35%,且碳氢制冷剂属于天然工质,对大气无污染、对臭氧层无破坏、温室效应几乎为零。
冷却换热
(一)风冷式,即通过风扇对高温冷凝器进行直接冷却,琳恩图书馆、生物楼、科研楼、办公室分体机空调设备均采用这种冷却方式。试想如果可以提高风冷的冷却效率,那么也就达到了节能的目的,风冷机组喷雾节能技术就在这一想法下产生,它将雾化的水直接喷洒在冷凝器散热翅片上,通过水雾迅速蒸发带走热量,提高冷却效率,能做到节能30%至50%。
(二)水冷式,即通过水对高温冷凝器进行冷却,再经冷却塔对水进行冷却,工学院、南科大中心、国际会议中心就采用的是这种间接冷却方式。根据机组的能效指标分析,水冷机比风冷机节能35%左右。制冷主机冷凝器通过壳管式换热器实现高温制冷剂与冷却水的换热,然后对冷却水进行降温,此时就需要一个重要的设备:冷却塔。一般情况下冷却塔放置在露天位置,所及冷却水里面就容易混入泥沙、微生物、藻类等,冷却水长期通过换热器管路后就会在管壁形成一层厚厚的污垢,十分影响换热效果,同时增加巨大能耗。冷凝器自动在线清洗,是近年来中央空调常用的一种新型节能技术,它是通过一种装置定时定量的把胶球送进冷凝器,及时洗刷掉管道内壁的污垢,使冷凝器减小热阻保持最佳换热效果,综合节能10%到30%。
利用化学投药的方式对冷却水进行处理,保持良好的水质能减缓冷凝器脏堵,这也是一种空调节能的辅助办法。利用地下水18至20摄氏度恒温的特点作为冷却用水,可以得到30%左右的节能效果,但对水质处理、地下水回灌、冷凝器清洗要求比较严格,同理河水、海水甚至污水等均可作为冷却用水。
末端制冷
经过冷却后的制冷剂通过节流装置到达蒸发器后液态制冷剂蒸发吸热形成低温区域,通过风扇使空气流过这片区域就形成冷气,或者通过其他载冷剂带走冷量如:水,就形成大型中央空调系统的冷冻水。利用夜晚谷电启动制冷制冰,白天峰电时停机融冰供冷,晚上以低价的谷电制冰,白天峰电高价时融冰供冷,综合节省电费约30%,对电网移峰填谷,缓解峰谷供求不平衡有一定的积极作用。另外,大型中央空调系统冷冻水设计温度7至12摄氏度,在运行过程中根据实际需求可将冷冻水温控制在9至14摄氏度,可做到6%左右的节能且对末端用冷基本不构成较大影响。
其他节能方法
(一)用户侧将空调设定温度设置在制冷26±1摄氏度(制热20±1摄氏度)即可满足使用需求,也能做到节能降耗。设定温度每升高(降低)1摄氏度,可做到节能3%。
(二)风冷型空调外机要保证外机有良好的通风条件,如果空调机位的格栅太过密集或受绿植遮挡都会对通风有一定影响,造成能耗增加。
(三)新风机组、组合式风柜可在实际运行过程中根据现场需求,通过降低送新风量、增加回风量的方式,减少新风预冷的部分能耗、回收利用回风的部分冷量,会起到一定的节能效果。
(四)选用变频水泵、变频风机并采用智能化进行系统化的自动控制运行,可达到较为理想的节能效果。
(五)将排风通过热回收机组与新风热交换后送入室内,把排风的冷量部分交换到新风之中送入室内,也可以达到节能效果。
结束语
随着我国经济快速增长,在各项建设取得巨大成就的同时,也付出了巨大资源浪费和环境遭受破坏的代价。未来的国家经济建设,节能减排将会占据更加重要的位置,我们每个人应积极响应国家号召,为“双碳”目标做出自己的贡献。