浅谈空调装置的节能问题

    摘 要：据有关资料介绍，宾馆、办公室和商场建筑中空调装置的用电占各自全部用电的35-40%；高层住宅或客房甚至可达50-65%；工厂空调装置用电量占全厂用电量的相对比例不是很大，但绝对用量不小。因此空调装置节能意义很大。本文介绍了空调装置节能的具体方法和节能的有关计算。

    关键词：空调；负载；节能；温度

    DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.09.010

    1 空调装置的节能计算

    空调装置的选择应避免容量过大或过小，只有选择合适，才能达到节能的目的。

    1.1 空调通风机容量的选择计算

    Q=qrs/0.29（t1-t2）

    式中：Q—供冷时房间所需的风量（m3/h）；qrs——室内显热负载（Kcal/h）；t1——室内设计温度（℃）；t2——排出室外的空气温度（℃）。

    1.2 热源装置与附属泵容量的计算

    A.冷却盘管的负载： qc=1.2Q（i2-i2）

    式中：qc冷却盘管的负载（Kcal/h），i2冷却盘管入口处空气的焓（Kcal/kg干空气），i2冷却盘管出口处空气的焓（Kcal/kg干空气）。

    B.供暖时的加热负载： qh=1.2Q（i3-i3）

    式中：qh供暖时的加热负载（Kcal/h），i3加热盘管入口处空气的焓（Kcal/kg干空气），i3加热盘管出口处的空气的焓（Kcal/kg干空气）。

    C.加湿负载： qw=1.2Q（i4-i4）

    式中：qw加濕负载（Kcal/h），i4加湿器入口处空气的焓（Kcal/kg干空气），i4加湿器出口处空气的焓（Kcal/kg干空气）。

    D.制冷机容量： R=1.04∑QC

    式中：R制冷机应取得容量（Kcal/h），∑QC制冷过程总容量（Kcal/h）。

    E.冷却塔容量： T=R+860Mr

    式中：T冷却塔容量（Kcal/h），Mr制冷机轴功率（kW）。

    F.冷却泵的流量： Wr=T/60（tw1-tw2）

    式中：Wr冷却泵的流量（L/min），tw1制冷机入口处的冷水温度（℃）。tw2制冷机出口处的冷水温度（℃）。

    G.冷却水泵的流量： Wt=T/60（tw1，-tw2，）

    式中：Wt冷却水泵的流量（L/min）， tw1，冷水塔入口处冷却水的温度（℃），tw2，冷水塔入口处冷却水的温度（℃）。

    H.锅炉的额定容量： B=1.5∑（qh+qw）

    式中：B锅炉的额定容量（Kcal/h）。

    2 制冷机的具体节能措施

    2.1 制冷机型式的选择

    根据不同用途，结合往复式、透平式和吸收式空调制冷机各自的特点进行选择。

    2.2 同一制冷机的差别选择

    对同一制冷能力的制冷机，应选择制冷系数高的，因为此类制冷机电动机的功率可以选小。一般情况下，压缩式制冷机的使用系数为0.4左右，吸收式制冷机为0.6左右。如果有条件相近时，选后者，不选前者。

    2.3 控制及部分辅助设施的差别选择

    大多数情况下，我国建筑物供冷设备的使用是在6-10月份间，且负载变化较大，制冷机部分负载运行时间较长，因此需要选择控制能力特性较好的装置。对于大中规模的建筑，需要数台制冷机配合使用，同时将冷却塔和冷水泵分开，或局部地和单元型空调机组配合使用。

    2.4 制冷机的控制

    制冷机的控制是指制冷机冷水、冷却水温度的变化和制冷能力的控制。如果冷凝温度恒定，若降低蒸发温度，则冷水温度也降低，使用系数也降低了。因此在过度季节负载较低时，可以通过提高冷水温度来节能。这在使用蓄热箱的场合是很重要的。由往复式制冷机的样本数据可以算出，在冷凝温度为40℃时，如果将蒸发温度由0℃提高到5℃，所需动力仅增加2%，而制冷能力提高23%。其次，在蒸发温度恒定时，如果提高冷凝温度，则降低了制冷能力，使用系数也下降了。因此在使用冷却塔时，为了使进风口和排风口的空气再循环，必须检查封口安装位置的情况。另外，如果使用井水，与使用冷水塔的情况相比，虽然设备相同，但制冷能力却加大，同时可以减少动力。

    3 空调装置和输热设备节能问题

    我们知道，在夏季，空调器将在室内的回风与抽进的新风混合和过滤后，再经过降温和减少湿度送入室内，送入的空气获得室内的显热后，达到室内的设计温度。同时，送入的空气获得室内的潜热（水蒸气）后达到室内设计湿度。在冬季，用空调器加热和加湿。在这种情况下，理想的空调用通风设备是由通风机、回风机和排风机组成的。然而由于建筑费用的原因，大多数场合只安装了通风机，在这种场合下不能进行室外空气供冷。在空调设备中，例如单元式空调机组，有的备有制冷机及通风机。为了减少室内的冷负载，降低显热负载，以便保持室内设计温度。在进行空调时，采用通风（定风量方式）和使通风的空气温度保持恒定而改变通风量的方式（变风量的方式）。因此，空调设备的节能措施需要全面考虑到通风机、风道、冷（热）水泵及自动控制装置。

    3.1 减少通风机风量的方法

    采用定风量方式时减少通风量。为此应该减少室内冷负载的显热负载；降低排出室外空气温度或者提高室内的预定温度。

    采用变风量方式降低通风量。对于室内人员变动较大的建筑物，当人员减少时，可通过减少通风量而降低通风机的风量，在这时应注意以下几点：（1）在减少通风量时，如果关小风道中的风门，在某中程度上将会减小电动机的功率，这样会减小通风机的效率，因此如果电动机具有变速装置，就能够高效地大幅度地减少功率。（2）如果大幅度地减少通风量，就会使室内的空气的分布情况变差，因此应有一定限度。在一般情况下，减少的风量不超过50%是没有问题的。（3）在控制风量的同时，如果还要调节回风和新风量，需要使用自动控制装置。

    3.2 停止再加热

    为了常年使室内的温度和湿度保持在舒适的范围内，在供冷时有时需要再加热。但是除了室内温度和湿度条件很严格的恒温和恒湿房间等特殊的情况外，如果不能利用剩余能量的话，普通空调房间不必进行再加热。

    3.3 控制新风量及室外空气供冷

    如前所述，新风负载在空调负载中占的比率最大。因此在供暖和供冷时，必须使新风量减到最低程度。但是，在过渡季节，如果多送入些低温空气用于处理室内的显热，则可以减少制冷机的负载和运行时间，这被称为室外空气供冷。在商店及超高层等场合，采用这种方法较多。这时，为了增加新风量，减少室内的回风量并增加排气量，需要安装回风机，而且还要切换风门。如前所述，对于百货公司及超级市场等客流变化较大的建筑物，有的也采用二氧化碳浓度调节计来控制供冷及供暖时的换气量。

    3.4 减少新风负载

    通过回收排气废热减少新风负载。为了在送入的新风及室内排风之间进行热交换，在超高层建筑及旅馆，使用安全交换器等方式。使用全热交换器后，新风负载减少70%左右，从而减少了制冷机、冷却水泵及冷水泵等的功率。另外，在供暖时，会进一步增加其效果，大大减少颜料的消耗。

    另外，在可能的情况下，广泛的采用自动控制装置、采用中心控制装置，加强运行的管理力度加大设备的日常维护，这对节能都是十分有利的。

    参考文献：

    [1]李晓燕等.制冷空调节能技术[M].中国建筑工业出版社，2017（01）.

    [2]余晓平.制冷空调装置节能原理与技术[M].机械工业出版社，2016

    （04）.

    [3]李联友.暖通空调节能技术[M].中国电力出版社，2014（01）.

    作者简介：牛轶霞（1963-），女，河南开封人，本科，副教授，主要从事电气自动化方面的教学科研工作。