新型空調設計與節(jié)能

吳和英

摘要:為降低空調耗能,保護環(huán)境為出發(fā)點,本文從空調設備、空調方式、空調自控三方面,介紹了空調節(jié)能的新技術和新措施,希望通過不斷地技術革新,空調在創(chuàng)造健康舒適室內(nèi)環(huán)境的同時,能最大限度地保護環(huán)境。

關鍵詞:新型空調;設計;節(jié)能

近年來由于能源短缺和環(huán)境惡化問題日趨嚴重,空調作為耗能大戶,在滿足人們健康、舒適要求的同時,節(jié)約能源和環(huán)境保護己成為暖通空調行業(yè)需要面對的一個重要問題。許多設備更新和技術創(chuàng)新都是圍繞節(jié)能與環(huán)保而進行的,主要有以下幾方面:

一.空調設備的技術創(chuàng)新

1.新型的空調末端裝置:由于變風量系統(tǒng)送風量減小,會影響室內(nèi)溫度和流速分布,于是產(chǎn)生了變一次風量定送風量的末端裝置。該裝置由風機一個出風口(可由軟管連接多個風口)和兩個進風口的箱體組成。一個為一次進風口,另一個為回風口(即二次風)。當室內(nèi)負荷變化時,通過改變一次進風量和回風量的比例,使送入房間的風量保持最大送風量(定風量)。如負荷減小,一次風量減小,回風量增大,兩者在箱內(nèi)混合后送入室內(nèi),可避免風量減小時引起氣流分布不均的現(xiàn)象。它與帶一次回風的誘導器空調系統(tǒng)相似。

2.改變氣流方向的送風口。在風口出口處,設有由室溫和送風溫差傳感器控制的上下左右可動的核體,通過改進風向板形狀,擴大了送風范圍。上下風向板和左右風向板采用一體化設計,左右風向板設在出風口前方。這樣,降低了傾斜調整左右風向時的風量減小狀況,左右方向的送風范圍可擴大約40%?？墒苟井a(chǎn)生下送氣流,夏季獲得擴散型氣流。

3.毛細管網(wǎng)換熱器:具備最大的換熱面積,而且作為集配式結構通水能力好散熱均勻,因而是一種高效的散熱器,可以有效利用低品位的能源并提高空調系統(tǒng)的能效。以毛細管網(wǎng)為末端采暖時只需要供水溫度32-35℃,制冷時供水溫度16-18℃,與地源熱泵結合可以讓系統(tǒng)比常規(guī)中央空調節(jié)能70%以上。這就是利用毛細管網(wǎng)實現(xiàn)節(jié)能的原理。對提高住宅品質來說,毛細管網(wǎng)只需要極小的安裝空間,提供極高的舒適度,沒有空氣對流或湍流,沒有噪音和灰塵污染,沒有過熱或過冷的局部區(qū)域,因而,毛細管網(wǎng)換熱器代表了未來空調的發(fā)展方向,可以替代散熱器、地板采暖和傳統(tǒng)空調。

4.兩個汽缸的雙轉子壓縮機。根據(jù)負荷大小停止一個汽缸的工作,可在低耗電量狀態(tài)下運行的雙壓縮機工作模式。 該汽缸連接壓縮室的吸入側和壓縮側,通過向壓縮側供給高壓制冷劑來停止工作。本來旋轉式壓縮機是通過高壓壓縮側和低壓吸入側的壓力差使葉片追隨滾輪,壓縮側和吸入側能夠分開。而此次通過消除吸入側和壓縮側的壓力差,使葉片自由運轉,葉片用磁鐵固定后呈打開狀態(tài),汽缸卸載,與原機型相比平均耗電量降低了約40%。

二、新型的空調方式

1.間接蒸發(fā)冷水機:采用自來水為制冷劑,以干空氣的吸水能力為制冷動力的方式,把室外新鮮空氣經(jīng)過加濕、除塵、過濾、制冷,處理完以后送到房間里來,污濁的空氣再由門窗排出去。對空氣干燥的區(qū)域,間接蒸發(fā)冷水機是最環(huán)保節(jié)能的“天然”空調。

2.蓄冷(熱)機組.利用夜間電力制冷并儲存在介質中,白天運行時制冷劑經(jīng)過蓄冰槽內(nèi)盤管而起了過冷的作用,使制冷量在相同條件下增加1.25倍?；驅⒁归g制造的冷氣儲存到混凝土頂棚的里面,在白天讓頂棚和室內(nèi)的空氣進行循環(huán)。這系統(tǒng)結構簡單,無需專門設安放空調機的機械室。與冰蓄能空調系統(tǒng)一同使用,可以節(jié)約電費約30%。而單純使用冰蓄能空調系統(tǒng),僅能節(jié)省24%左右。為了有效地利用這種新型空調系統(tǒng),頂棚在設計中盡可能減少了梁的使用,鋼筋的兩端留下了15米左右的無梁的空間。由于是空氣熱源方式,通過四通閥門的轉換亦可用于冬季制熱。對直接利用太陽熱量的冰蓄冷熱泵系統(tǒng),在屋頂上設具有制冷劑盤管的太陽能集熱板,建筑物內(nèi)設蓄冰槽,在冬夏季不同季節(jié)的晚上和白天,利用閥門的切換可實現(xiàn)蓄熱后放熱的工況。

3.水源/地源熱泵空調系統(tǒng):它冬季從大地吸收熱量(包括土壤、井水、湖泊等天然能源),夏季向大地放出熱量,與常規(guī)的空調系統(tǒng)相比約可節(jié)能50%,是一種利用可再生能源達到高效節(jié)能,無污染的新型空調系統(tǒng)。地源熱泵系統(tǒng)是可再生能源應用的主要途徑之一,也最利于與太陽能供熱系統(tǒng)相結合。

4.“一拖幾”機組,由一臺壓縮機帶多臺室內(nèi)機同時供冷(熱)的系統(tǒng)。采用電子膨脹閥調節(jié)各室內(nèi)機的制冷劑流量,以適應室內(nèi)不同的負荷變化;采用變頻調速方式對壓縮機進行能量調節(jié);該系統(tǒng)的配管長度可達l00m,最大的機組一臺壓縮機可拖十多臺室內(nèi)機。通過對室內(nèi)外風機轉速、四通閥、送風口風向調節(jié)板等部件的控制,可實現(xiàn)室內(nèi)環(huán)境的高舒適性和系統(tǒng)節(jié)能的完美結合。同中央空調相比,它具有易調節(jié),適應性強(能同時滿足不同室內(nèi)環(huán)境的要求),設備所占空間小,又避免了中央空調二次換熱的損失。

三、空調系統(tǒng)的自控

由于電子傳感器、微電腦、電子膨脹閥、變頻器等技術的發(fā)展,空調從單一的溫度控制到室內(nèi)熱環(huán)境的綜合控制,發(fā)展人工神經(jīng)網(wǎng)絡與模糊技術相結合的智能控制,空調傳統(tǒng)機械式控制系統(tǒng)逐漸由數(shù)字式控制系統(tǒng)取代,這不僅大大提高了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性、準確性和空調的舒適性,而且催促了新型空調設備和新的空調方式的出現(xiàn)。

1.變風量系統(tǒng)中,機械定靜壓節(jié)流型末端裝置損失大,準確性差,而電子變靜壓閥板型裝置(末端裝置內(nèi)設風里傳感器),采用直接數(shù)字控制系統(tǒng),閥板由室溫傳感器及風量傳感器所控制,而風機的轉速由各末端的開度傳感器經(jīng)微機處理后直接控制,風機轉速低,節(jié)能性好。

2.電子膨脹閥節(jié)流:節(jié)流機構為了節(jié)能降耗,應在不同工況、不同負荷下保證向蒸發(fā)器的供液量與蒸發(fā)負荷相匹配。節(jié)能的途徑是及時地控制過熱度(控制液位),實時有效地調節(jié)流量。熱力膨脹閥在變工況下供液量的調節(jié)較差,而電子膨脹閥在過熱度控制(液位控制)、流量調節(jié)均優(yōu)于傳統(tǒng)的節(jié)流機構,而且反應速度更快、調節(jié)范圍更廣,節(jié)能效果更加顯著。于是產(chǎn)生了“一拖幾”的新型空調機組。

我國的能源利用率非常低,能源結構不合理,在這種情況下,我們必須改變設計思路和設計方法,以盡快提高我們的設計水平。在暖通冷、熱源選擇上要充分考慮一次能源的利用率,力求對地球環(huán)境負荷降到最低。

參考文獻:

1.孫一堅.空調水系統(tǒng)變流量節(jié)能控制.暖通空調.2001.31(6).

2.殷平; 現(xiàn)代空調; 北京:中國建筑工業(yè)出版社.

3.范存養(yǎng),龍惟定; 面向地球環(huán)境時代的空調技術; 制冷與空調,2001.

4.王健夫,顧蘇林; 暖通空調技術的進步對現(xiàn)代建筑的影響; 森林工程,2002 (3).

5.計旭東; 綠色建筑的探討; 城市發(fā)展研究,2002 9(5).