空调制冷系统节能设计及发展方向

　　摘要：文章主要从制冷空调系统的组成与设计、运行管理角度出发，归纳了现有的节能技术，并探讨了制冷空调技术的发展方向。

　　关键词：制冷空调系统;节能技术;设计;管理

　　Abstract: the paper mainly from the composition and refrigeration and air conditioning system design and operation management perspective, summarizes the existing energy saving technology, and probes into the development direction of refrigeration and air conditioning technology.

　　Keywords: refrigeration and air conditioning system; Energy saving technology; Design; management

　　中图分类号：TB6 文献标识码：A 文章编号：

　　1空调制冷系统的设计选型问题

　　空调制冷系统特别是中央空调系统是一个庞大而复杂的系统,系统设计选型的优劣直接影响到系统的使用性能。例如系统往往都是按最大负荷设计的,而实际基本上都是在部分负荷下运行,如果系统各部分的设计不能满足部分负荷运行的要求,那系统的能耗是很大的。又如新风系统的设计,系统应能随着室外气象参数的变化改变新风量,以最大限度地缩短冷冻机组的开启时间。可以说,空调系统的设计对系统的节能起着重要的作用。当然在实际工作中,一些设计部门和人员不够重视,使得设计建造的系统不仅初投资大,而且运行能耗也相当惊人,大大超过国家标准。为此,我们也有必要建议政府有关职能部门加强对空调设计项目的管理。

　　2 空调制冷系统的运行问题

　　除设计外,我们发现日常运行也起着重要作用。有些单位的空调系统, 一年四季只有开关机和冬夏季转换工作,显然达不到相应的节能效果。在调查中我们发现, 同样一套系统,管理人员不同,系统的能耗大不相同,有的甚至相差一半以上。是什么原因造成如此大的差异呢?我们试着从以下几个方面来分析:

　　2.1 冷冻水及冷却水系统

　　空调用冷冻机组一般是在标准工况所规定的冷冻水回水温度 12℃,供水温度7℃,温差为 5℃,蒸发器上冷冻水供回水压力降调定为 49kPa(0.5kg/cm)的条件下运行的。冷却水系统规定进、出水温差也为5℃,在标准工况下,冷凝器进出水压力降调定为 68.6kPa(0.7kg/cm)的条件下运行。对同台冷冻机组来说,其运行条件不变,外界负荷一定的情况下,冷冻机组的制冷量是一定的。此时,通过蒸发器的冷水流量与供、回水温差成反比,即冷水流量越大,温差越小;反之亦然。而通过冷凝器的水流量也与进、出水温差成反比。在实际工作中,一些工作人员开机前未将不需要开启的机组上的蒸发器、冷凝器的进出水阀关闭,造成一部分冷冻水(或冷却水)从不开机组的蒸发器(或冷凝器)中流走,影响工作状态下机组的制冷效果。为了说明这个问题,下面就以未关闭蒸发器进出水阀为例,来说明它的危害。假设有 A、B 两台机组,A 机开启,B 机不开。A、B 两机蒸发器进出水阀门均打开。此时,设满足A 机蒸发器冷冻水进出水压力降 49kPa 的流水量为100kg/s。由于A、B 机蒸发器均有水流经过,理论上流经 A机蒸发器的冷冻水只有50kg/s,另 50kg/s 从B 机蒸发器流走。实际上只有流经A机蒸发器的 50kg/s 冷冻水被制冷机降温。经降温和未降温的各 50kg/s 冷冻水在出水总管汇合后,水温必定比从 A 机送出的冷冻水温高。其制冷效果必然降低。这种人为地减少了机组的制冷量,难以满足各用冷场合的要求。同时,由于流经A 机蒸发器的水量减少了,A 机出水温度自然会低一些,往往给人带来错觉,认为机组的制冷效果不错。实际上回水温度上升,必然延长机组的运行时间。主机、冷冻泵、冷却泵、冷却塔风机等设备加在一起算,浪费电能相当严重(蒸发器进出水温差大,是由于水的流量小引起的)。上一情况出现后,A机蒸发器进出水压力降肯定会减小。有的工作人员不是将 B 机蒸发器进水阀关闭,加大 A 机蒸发器进出水压力降。而是采取增开一台冷冻泵的方法解决。增开水泵后,虽然提高了A 机蒸发器进出水压力降。但增开冷冻泵完全没有必要,这等于是二台冷冻泵对二台蒸发器工作,纯粹是浪费。还有一些工作人员在开机时,未严格按照机组的运行参数调节冷冻水进出水压力降,往往调得过高,而当出现这种情况时,不是关小冷冻泵出水阀,而是采取打开另一台不运行机组蒸发器进出水阀。将过多的冷冻水从另一台机组蒸发器放走,以降低压力降,导致冷冻泵的运行负荷增大,造成电能的浪费。而在冷却水系统,由于未将不需开启的机组上冷凝器的进水阀关闭造成窜水,主机的冷凝压力和冷却水出水温度升高给人造成错觉,误认为是冷却水量不够而开大冷凝器进水阀和冷却泵出水阀,有的还增开冷却塔风机,造成水泵、冷却塔风机耗电增加。更有甚者,盲目地去增开一台冷却泵。虽然增开冷却泵的确可以降低冷却水温和冷凝压力,但毕竟一台水泵运转的电能白白浪费掉了。

　　2.2 冷却塔系统

　　冷却塔虽然是空调制冷系统中的附属设备,但它却担负着散发整个系统所吸收的总热量的重要任务。因此, 在冷却塔系统的运行上,操作正确与否,直接关系到整个空调系统的制冷效果和节能。冷冻机组的冷冻泵、冷却泵、冷却塔及其风机,都是根据设计来匹配的,本来一对一均能正常运行。但在机组刚开机时,主机负荷大,冷凝压力高,为了尽快降低主机负荷,临时增开一台冷却塔风机, 待机组负荷降低后再关,确是一项行之有效的办法。但问题是在关掉另一台冷却塔风机后,却没有将它的进出水阀关闭,造成一部分的冷却水未被风机冷却,它与经过冷却的水汇合后,进人冷凝器,其水温反而比单独开一台冷却塔要高。而且这种状态一直要保持到机组停止运行时为止,冷却水温的升高必然导致冷凝压力的升高,主机耗电的增加,机组制冷量的下降大多数工作人员对冷却塔的操作都是把所有冷却塔进出水阀全部打开,而风机根据需要而开、停。人们往往注意的是冷却塔风机的耗电,而忽视了冷却水温的提高而恶化了机组运行条件,造成长时间电的浪费。究其原因主要有以下几点:一是冷却塔一般安装在房顶或远离主机房的地方,操作起来不方便;二是调节冷却塔托水盘的水位较麻烦,费时间;三是相当一部分工作人员没有考虑到节能方面的问题,而只考虑冷却塔的正常运行。由于以上现象在实际工作中存在比较普遍,且从开机到关机的整个过程都存在,所以其危害极大,应引起有关工作人员和管理人员的高度重视。

　　3制冷空调技术的发展方向

　　3.1高效节能机械的开发。机械设备的高效节能永远都是追求的目标

　　我国每年消耗的能源将近是世界平均水平的2 倍，用电量也是在逐年的增长，我过虽然是一个能源大国，但是大量的能源都用于发电等工程中，我们现在正处于高投入、高耗能的发展中，如果我们不能节约能源用量，我们的子孙后代也无法生存。我们可以开发高效节能的制冷压缩机。制冷压缩机是制冷与空调系统的心脏，如果没有节能型制冷压缩机，系统无论如何的先进和完善，都不会达到高效节能型的制冷设备。制冷压缩机的形式很多，如离心式制冷压缩机，它有不同的环保型制冷剂三元叶轮，研究叶轮机械内部的三维非对称流动现象，深化对激振力产生机理以及失速、喘振等现象的认识，对通过诱导流场主动控制气动失稳、提高稳定度做出探索;旋涡式的制冷压缩机也应该在中间的补气等方面做出进一步的研究，不但能够扩大其应用范围，而且还可以提高能效比。

　　3.2对专业化技术的学习掌握

　　技术的进步是解决制造业发展的重要部门，新技术的应用对产品效率的提高和能力的合理利用起到了显著的作用。专业化的生存和发展离不开技术层面的支撑，进一步加大企业在研发方面的投入，形成自己主有的知识产权核心技术，这将使企业在强烈市场竞争中处于不败之地。

　　参考文献：

　　[1] 黎洪.制冷空调工程节能技术的发展前景[J].能源与环境,2007.

　　[2] 马一太,田华.制冷空调关键节能减排技术的现状及进展[J].机械工程学报,2009.