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空调节能技术探讨与发展

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时间: 2018-12-29
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空调节能技术探讨与发展

作为建筑中的耗能“大户”—空调也就首当其冲,成为了绿色节能的重点关注对象。在接下来的一段时间里,我们将同各位就建筑空调节能问题,从空调节能基本手段、传统节能方式与新节能技术、不同业态的空调节能特点等方面进行探讨,希望我们的文字可以带给你一些启发。

空调节能基本手段

一、变频技术的应用

变频技术是实现空调压缩机节能的有效手段之一。传统空调系统依靠启、停压缩机工作来实现室内温度的调节,这种方式需要较多额外的能量来克服压缩机转子由静到动的较大转动惯量,而且还会加剧压缩机运动部件的磨损。与之相比,采用变频技术的压缩机可通过变频器调节压缩机转速,来适时地改变制冷剂的流量,以改变冷、热量的供给。通常以较大功率制冷(制热)以迅速接近设定温度后,变频压缩机转入低速、低能耗运行,保证室内温度在较小范围内波动。根据工程实际,与传统压缩机相比节能可达20%。

变频压缩机技术的重点在于控制,介绍几种常见的控制技术。

1. 全数字直流变频

直流变频压缩机的变频器首先是将交流电整流变为直流电,然后根据室内温度变化调节频率,采用PWM(脉冲幅度调制)数字复合变频控制。

2. 超宽变频

利用微电脑控制技术,快速测量环境温度的变化并做出判断,精确位置恒定温度。

3. 模糊控制技术

基于模糊控制技术,自动感知室内温度变化、室内人群活动等环境因素,综合判定后输出变频控制信号。

4. 系统永磁电机

采用系统永磁材料转子电机,使压缩机可以在极宽的电压和频率范围内实现变频调节。

变频器的使用使得空调系统中水泵、风机的无机调速成为可能,这也将实现空调系统的整体节能。

变频技术是空调行业中较为有效的节能技术,但变频压缩机的设计和制造要求较高,导致系统建立初投资会较高。

二、太阳能制冷空调

太阳能清洁安全,取之不尽,无需开采和运输。因其有这些优点,使得对太阳能的利用和研究成为热点。在空调行业,太阳能即可用来供热,也可用来制冷。供暖方面,主要是与地板采暖和吊顶辐射采暖相结合,通过利用太阳能制取热水来实现供暖;在制冷方面一般讲太阳能进行光热转换,以热驱动制冷,或进行光电转换,以电驱动制冷,但以目前光电转换的效率来讲,采用光电转换后驱动制冷的效率太低。

利用太阳能集热器可将太阳能转换为热能,集热器大体分为平板集热器和真空管集热器两种。近年来常用的太阳能供暖、制冷技术有:

1. 低温热水地板辐射太阳能采暖

空调节能技术探讨与发展


常规采用U性或螺旋形的塑料管或铜埋管,由于热水温度35~50℃即可满足房间采暖需求,因此集热效率较高。

2. 太阳能热泵

近年来,多采用直膨式太阳能热泵,将太阳能集热器直接作为空调系统的蒸发器,这会提高系统的蒸发温度,使系统的性能得到提高。另外,可将直膨式太阳能热泵与热水、采暖和蓄能系统结合起来实现负荷能量系统,大幅提高太阳能利用。

3. 太阳能吸收式制冷

传统的以热制冷的制冷形式,以溴化锂吸收式制冷较为成熟。目前,单级溴化锂吸收式系统要求90℃左右的热源,这对太阳能集热装置来说很难实现。若采用两级系统则需求热源温度可低至65~75℃。另外采用高效的太阳能集热装置可获得130~150℃的热源并结合辅热热源,联合驱动双效两级溴化锂吸收机组。虽此方法对太阳能的利用率仍较低,但相比单独使用燃油、燃气等化石不可再生资源驱动溴化锂吸收机组来说,更具备污染低、可持续等优点。在一些特殊项目中应用前景比较广泛。

4. 太阳能吸附式制冷

空调节能技术探讨与发展


除了吸收式制冷以外,太阳能还可以驱动吸附式制冷系统,硅胶—水系统只需要65℃以上的热源即可驱动;活性炭—甲醇系统还可以用太阳能驱动制冰。另外,利用太阳能驱动吸附硅胶转轮,可实现转轮除湿空调,结合其他空调系统综合实现空气温、湿度的调节。

三、地源热泵

地源热泵作为低品位能源技术利用的一种,在目前的空调设计中被广泛使用。

根据利用不同形式的地能,大体可分为:

1. 土壤源热泵

地埋管通过中间流体与浅层岩土换热,也可使用直接膨胀式热管将制冷剂与岩土直接换热,系统可靠、稳定、效率高。但系统的效率受土壤性质,尤其是土壤含水量的影响较大,长时间运行后土壤性能将下降。同时,地埋管的回填材料对其换热的好坏有着较大的影响,掺入导热系数较大的材料,增大导热系数可提高土壤与管内流体的换热,提高效率。

2.  地下水热泵

采用埋管与地下水换热,地下水的温度常年基本保持不变,波动较小。地下水热泵存在地下水回灌等问题,其应用应该建立在获得准确地下水水文资料的基础上,而且,地下水回灌还有可能影响到地下水及周边水环境。

3. 地表水热泵

此类系统的热源采用地表水如:池塘、湖泊、河流或海洋。初投资较小,但应用受到水文条件的限制,对换热设备的设计要求也较高。此外,还要对生态环境的影响进行分析和监督。

四、蓄能技术

通常空调制冷负荷在高峰时占整个建筑的电力负荷的40%,这加剧了用电高峰的电力供需矛盾。使用蓄冷空调系统是有效缓解昼夜负荷峰谷差的手段之一。

蓄冷空调系统在夜间低谷电负荷时,将制冷机组产出的冷量以一定的方式储存起来,白天再将所储存的能量释放出来,实现了电力负荷的移峰填谷。另外,水蓄冷空调系统避免了制冷机组在极端恶劣的工况下低效率地工作,降低了机组的安装容量,使泵、风机等设备的容量和能耗也随之降低,且夜间的环境温度较低,使冷凝温度下降,系统的制冷效率得到提高。

传统的蓄冷技术包括水蓄冷冰蓄冷,近年来,发展了几种新型的蓄冷技术,比如:共晶盐蓄冷、冰浆蓄冷、水/油蓄冷材料、水合物浆体材料、微乳液和微胶囊乳液等材料越来越多地应用在工程实际中。

五、废热回收

废热回收是指将系统本身或其他系统的废弃携热媒介,通过换热再利用的技术。通常空调系统的废热回收可用于预热生活热水,预冷、预热室外新风等。

如空调机组冷凝热回收、空气处理机组热回收等都属于废热在利用。


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