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    空调节能技术探讨

    我国近年来动力工业发展迅猛,发电容量年递增速度为1.2千万KW,总装机容量达30亿KW,已居世界第二。但经济发展、生活提高,空调日趋普及,供电仍日趋紧张。仅家用空调耗电量,在空调使用高峰期,已达家庭用电总量70%。研讨家用空调节能,是我国可?#20013;?#21457;展的一个课题,其意义重大。而且,该课题题解应分别已拥有与新增添空调设备二类节能措施。本人提供一点粗浅?#40092;?#20379;大家参考。

    家用空调节能涉及因素众多,是一个系统工程问题。需要从建筑、设备、控制、操作,乃至环保与健康,以及政策、调控?#26085;?#27835;、经济与技术诸多角度去考虑与平衡。

    ● 空调技术是应用制冷机(或热泵)将热量从室内向外转移(夏季降温)或将热量从室外向内转移(冬季采暖),其代价是耗能作功。而这种热量搬迁可以向大气搬迁,也可以大地搬迁。其搬迁热量多少,主要与建筑有关:围护结构能耗占整个建筑能耗30%,即占空调负荷45~50%左右,其中窗体?#20154;?#22833;占该项负荷27~49%。有人对没装空调的98144间房测试,多数室内热环境不能满足人热舒适要求,但仍有部?#22336;考?#22312;室外气温超40?#20445;?#23460;内温度仅30.5℃。说明建筑上合理的隔热与窗体结构,以及适当的通风有助空调节能。甚至,建筑物顶、墙绿化也是降低能耗的措施。

    ● 向大气搬迁,为大家?#27973;?#29087;悉的产品,如窗式空调器、分体式空调器、变制冷剂质流量空调机(VRVVaried Refrigerant VolumeDVMDigital Variable Multi)、风管机、空气源冷/?#20154;?#26426;组,以及大中型中央空调的空气源冷/?#20154;?#26426;组、应用冷却塔的各类水冷冷水机组,等等。

    从这些不同类型空调机(器)中,可以看到:

    1. 变制冷剂质流量空调机(VRVVaried Refrigerant Volume—变频空调、DVMDigital Variable Multi—数码旋)能效比较高。因为,前者应用变频技术;后者虽为定速,但质流量也随负荷变化,其能耗也随之变化。由于气温一日内存在日较差,日与日又有差别,因而可取得良好的节能效果。

    变频技术又可以应用于风机、水泵变速上,据有关风机盘管机组对比试验——?#26469;?#26080;刷直流电机与单相异步电机比较,前者比后者,在额定转速时节能20%;在中等转速时节能70%

    变频技术应用中,对电网与医疗器材之影响有待检测与研究。

    2. 应用冷却塔的各类水冷冷水机组能效比较高。因为,空气固有的特征是:湿球温度总比干球温度低。因而,可以得到比气温低的冷却水去搬迁那些热量,而届时机组的高压低,能效比也高。当然,作为家用空调是不可能背一台冷却塔于系统中。但应用蒸发冷凝原理,可以获得较高的能效比。即使用少量水喷淋风冷冷凝器也可取得良好的节能效果。据有关试验,能效比可达到4.8~5.7W/W

    3. 家庭生活中,人的活动场所是随时段变化的。若应用分时控制,那就可以降低机组配置能量,既配置功率。曾试用1.5HP定速机驱动二房一厅空调系统。整合?#40092;?#25216;术,曾试用1.5HP变频机驱动三台2500W内机,其一拖一能耗为400W、一拖二能耗为800W、一拖三能耗为1400W,能效比最高达6.25W/W。因而,也?#29615;?#20026;一种节能措施。

    向大地搬迁,即过去曾?#27973;?#29087;悉、如今又以新面貌出现一些产品如水源热泵、水环路热泵、地源热泵,等等。它们分别占了如下便宜:

    1. 水源热泵、水环路热泵(水环路热泵是一种集中冷却(或加热)、分散降温(或采暖)机组)不管它们如?#40092;?#37027;样应用冷却塔向大气搬迁热量,还是取地表水向大地搬迁热量,总获得了?#31995;?#30340;冷凝温度(压力)。因而,机组能效比比风冷机组高,单机能效比可达5.54W/W,系统能效比可达4.5W/W。充分利用江河、湖泊、排弃废水(液),乃至喷泉,也?#29615;?#20026;一种节能措施。但水资源是人类保护之对象,尤其是地下水更不可乱用。因而,异化为空气源热泵?#20154;?#22120; 水源热泵或水环路热泵、太阳能?#20154;?#22120; 水源热泵或水环路热泵等,既解决了空气源热泵机组,冬季效率低,又越冷越出力小;又有较高的能效比。

    2. 地下常年恒温,个别尚有地热。别墅群或附有大面积绿地之公寓楼设置地下埋管,?#40092;?/span>水源热泵或水环路热泵又可异化为地源热泵。夏季可得?#31995;?#30340;冷却水温,冬季可得廉价?#27835;?#24230;较高之?#20173;礎?/span>

    3. ?#40092;?#31995;统采用大温差水系统,据有关资料分析:水系统一次投资可减少50%,运行费用可减少30%

    不论向大气或大地搬迁,室内侧取直接蒸发或冷凝总比制取冷或?#20154;?#26469;处理空气节能。

    能源多样化,如?#35745;?#25193;散吸收式空调器等,也可缓解电力供需之矛盾。

    空调设备工?#24066;?#28431;、机?#30340;?#25439;增加、系统内外?#35838;?#26579;,也是导致能耗增加的原因之一,又是为人们所忽视的问题。采用注入补漏剂、润滑油添加剂与清洁剂,以及定时人工清洁翅片、网,可以堵漏、减少磨损,提高传热,节约能耗。

    卫生要求一定的新鲜空气量。据有关资料介绍:低通风率(12L/S?P)比通风率为24L/S?P的空间,室内人员患上呼吸道传染病人数高50%。因而,讲究室内空气品质,关系健康,关系生命。这里有:源控制、通风、净化问题。由此而花费的金钱与能源,比因健康或生命受威胁,而花费的金钱与能源要少数百倍,而且,因效率提高而获得效益也高得多。但仍应应用热回收技术等去减少能耗。如进、排气热交换装置既可保证一定的新鲜空气量,又可节能。光催化技术、分?#30001;?#21046;氧也可少花能源。

    地板辐射采暖既符合人体特征,在人体敏感部位(距地面0.05~0.15m)温度较对流供热高8~10,且节能达10~20%。这启迪人们研究适合于人体特征,使人舒适又节能的传递方式,如大环境要求低一点,人体敏感部位要求高一点,等等都可以降低能耗。

    空调设备使用中?#21363;?#22312;共性:环保(CFC)问题,这里不去更多涉?#26696;?#38382;题,仅涉及应用制冷剂更换?#20445;?#26082;?#23665;?#20915;CFC问题,又可节能的问题。如R417A是一可替代R22等制冷剂的新工质,其能效比可提高10~20%

    据有关资料:用R417A工质在国内R22产品,经试验,初步验证其优良性能。下面为广州电科所对1HP分体挂壁式冷热空调器进行测试的比较:

     

    冷量W

    功耗W

    能效比W/W

    样本数据(R22

    2575

    973

    2.65

    实测数据(R417A

    2396

    798

    3.0

    对    比

    93%

    82%

    113%

    -7%

    -18%

    13%

    这一R22制冷剂工质的替代方式,其优点:

    1. R417A不含?#20173;?#23376;,故解决了氟利昂泄漏破坏臭氧层问题。

    2. 可以不太多改变系统(节流?#32771;?#38656;调整)又不更换润滑油,就可直接替用。

    3. 节能效果显著,能效比可提高10~20%

    4. 具备泄漏至80%仍组分不变,以便补充充注,等。

    因而,直接更?#32531;鲜?#30340;环保型制冷剂,对现已使用,又不到使用寿命的空调设备节能十分有利。

    总之,节能途径众多,对象又各不相同,其节能手?#25105;?#24517;然多样化。但政策与行规上制约,以及技术上充分实施优?#26222;?#21512;,家用空调节能目标是可以实现的。而且,既节了能,也改善了城镇地区的气候环境。此外,家用空调能耗占整个社会空调能耗比例甚小。因而,解决大中型空调系统节能是进一步研讨的课题。不妥之处,请批评指正。

    来源:      时间:2011-11-17 10:30:01
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