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淺析空調節能技術

我國近年來動力工業發展迅猛,發電容量年遞增速度為1.2千萬KW,總裝機容量達30KW,已居世界第二。但經濟發展、生活提高,空調日趨普及,供電仍日趨緊張。僅家用空調耗電量,在空調使用高峰期,已達家庭用電總量70%。研討家用空調節能,是我國可持續發展的一個課題,其意義重大。而且,該課題題解應分別已擁有與新增添空調設備二類節能措施。本人提供一點粗淺認識供大家參考。

家用空調節能涉及因素眾多,是一個系統工程問題。需要從建筑、設備、控制、操作,乃至環保與健康,以及政策、調控等政治、經濟與技術諸多角度去考慮與平衡。

● 空調技術是應用制冷機(或熱泵)將熱量從室內向外轉移(夏季降溫)或將熱量從室外向內轉移(冬季采暖),其代價是耗能作功。而這種熱量搬遷可以向大氣搬遷,也可以大地搬遷。其搬遷熱量多少,主要與建筑有關:圍護結構能耗占整個建筑能耗30%,即占空調負荷45~50%左右,其中窗體熱損失占該項負荷27~49%。有人對沒裝空調的98144間房測試,多數室內熱環境不能滿足人熱舒適要求,但仍有部分房間在室外氣溫超40時,室內溫度僅30.5℃。說明建筑上合理的隔熱與窗體結構,以及適當的通風有助空調節能。甚至,建筑物頂、墻綠化也是降低能耗的措施。

● 向大氣搬遷,為大家非常熟悉的產品,如窗式空調器、分體式空調器、變制冷劑質流量空調機(VRVVaried Refrigerant VolumeDVMDigital Variable Multi)、風管機、空氣源冷/熱水機組,以及大中型中央空調的空氣源冷/熱水機組、應用冷卻塔的各類水冷冷水機組,等等。

從這些不同類型空調機(器)中,可以看到:

1. 變制冷劑質流量空調機(VRVVaried Refrigerant Volume—變頻空調、DVMDigital Variable Multi—數碼旋)能效比較高。因為,前者應用變頻技術;后者雖為定速,但質流量也隨負荷變化,其能耗也隨之變化。由于氣溫一日內存在日較差,日與日又有差別,因而可取得良好的節能效果。

變頻技術又可以應用于風機、水泵變速上,據有關風機盤管機組對比試驗——永磁無刷直流電機與單相異步電機比較,前者比后者,在額定轉速時節能20%;在中等轉速時節能70%

變頻技術應用中,對電網與醫療器材之影響有待檢測與研究。

2. 應用冷卻塔的各類水冷冷水機組能效比較高。因為,空氣固有的特征是:濕球溫度總比干球溫度低。因而,可以得到比氣溫低的冷卻水去搬遷那些熱量,而屆時機組的高壓低,能效比也高。當然,作為家用空調是不可能背一臺冷卻塔于系統中。但應用蒸發冷凝原理,可以獲得較高的能效比。即使用少量水噴淋風冷冷凝器也可取得良好的節能效果。據有關試驗,能效比可達到4.8~5.7W/W

3. 家庭生活中,人的活動場所是隨時段變化的。若應用分時控制,那就可以降低機組配置能量,既配置功率。曾試用1.5HP定速機驅動二房一廳空調系統。整合上述技術,曾試用1.5HP變頻機驅動三臺2500W內機,其一拖一能耗為400W、一拖二能耗為800W、一拖三能耗為1400W,能效比最高達6.25W/W。因而,也不乏為一種節能措施。

向大地搬遷,即過去曾非常熟悉、如今又以新面貌出現一些產品如水源熱泵、水環路熱泵、地源熱泵,等等。它們分別占了如下便宜:

1. 水源熱泵、水環路熱泵(水環路熱泵是一種集中冷卻(或加熱)、分散降溫(或采暖)機組)不管它們如上述那樣應用冷卻塔向大氣搬遷熱量,還是取地表水向大地搬遷熱量,總獲得了較低的冷凝溫度(壓力)。因而,機組能效比比風冷機組高,單機能效比可達5.54W/W,系統能效比可達4.5W/W。充分利用江河、湖泊、排棄廢水(液),乃至噴泉,也不乏為一種節能措施。但水資源是人類保護之對象,尤其是地下水更不可亂用。因而,異化為空氣源熱泵熱水器 水源熱泵或水環路熱泵、太陽能熱水器 水源熱泵或水環路熱泵等,既解決了空氣源熱泵機組,冬季效率低,又越冷越出力小;又有較高的能效比。

2. 地下常年恒溫,個別尚有地熱。別墅群或附有大面積綠地之公寓樓設置地下埋管,上述水源熱泵或水環路熱泵又可異化為地源熱泵。夏季可得較低的冷卻水溫,冬季可得廉價又溫度較高之熱源。

3. 上述系統采用大溫差水系統,據有關資料分析:水系統一次投資可減少50%,運行費用可減少30%

不論向大氣或大地搬遷,室內側取直接蒸發或冷凝總比制取冷或熱水來處理空氣節能。

能源多樣化,如燃氣擴散吸收式空調器等,也可緩解電力供需之矛盾。

空調設備工質泄漏、機械磨損增加、系統內外部污染,也是導致能耗增加的原因之一,又是為人們所忽視的問題。采用注入補漏劑、潤滑油添加劑與清潔劑,以及定時人工清潔翅片、網,可以堵漏、減少磨損,提高傳熱,節約能耗。

衛生要求一定的新鮮空氣量。據有關資料介紹:低通風率(12L/S?P)比通風率為24L/S?P的空間,室內人員患上呼吸道傳染病人數高50%。因而,講究室內空氣品質,關系健康,關系生命。這里有:源控制、通風、凈化問題。由此而花費的金錢與能源,比因健康或生命受威脅,而花費的金錢與能源要少數百倍,而且,因效率提高而獲得效益也高得多。但仍應應用熱回收技術等去減少能耗。如進、排氣熱交換裝置既可保證一定的新鮮空氣量,又可節能。光催化技術、分子篩制氧也可少花能源。

地板輻射采暖既符合人體特征,在人體敏感部位(距地面0.05~0.15m)溫度較對流供熱高8~10,且節能達10~20%。這啟迪人們研究適合于人體特征,使人舒適又節能的傳遞方式,如大環境要求低一點,人體敏感部位要求高一點,等等都可以降低能耗。

空調設備使用中都存在共性:環保(CFC)問題,這里不去更多涉及該問題,僅涉及應用制冷劑更換時,既可解決CFC問題,又可節能的問題。如R417A是一可替代R22等制冷劑的新工質,其能效比可提高10~20%

據有關資料:用R417A工質在國內R22產品,經試驗,初步驗證其優良性能。下面為廣州電科所對1HP分體掛壁式冷熱空調器進行測試的比較:

 

冷量W

功耗W

能效比W/W

樣本數據(R22

2575

973

2.65

實測數據(R417A

2396

798

3.0

對    比

93%

82%

113%

-7%

-18%

13%

這一R22制冷劑工質的替代方式,其優點:

1. R417A不含氯原子,故解決了氟利昂泄漏破壞臭氧層問題。

2. 可以不太多改變系統(節流部件需調整)又不更換潤滑油,就可直接替用。

3. 節能效果顯著,能效比可提高10~20%

4. 具備泄漏至80%仍組分不變,以便補充充注,等。

因而,直接更換合適的環保型制冷劑,對現已使用,又不到使用壽命的空調設備節能十分有利。

總之,節能途徑眾多,對象又各不相同,其節能手段也必然多樣化。但政策與行規上制約,以及技術上充分實施優勢整合,家用空調節能目標是可以實現的。而且,既節了能,也改善了城鎮地區的氣候環境。此外,家用空調能耗占整個社會空調能耗比例甚小。因而,解決大中型空調系統節能是進一步研討的課題。不妥之處,請批評指正。

來源:      時間:2011-11-11 14:27:45
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