淺談板管蒸發(fā)式冷凝空調(diào)節(jié)能改造

李健彬

摘 要：節(jié)能減排、提倡低碳生活在全國(guó)乃至全世界已成為當(dāng)今一個(gè)熱門話題，如何在生活及生產(chǎn)中提高能源利用率，減少污染物排放，已成為各領(lǐng)域急需解決的問(wèn)題。在空調(diào)領(lǐng)域，風(fēng)冷式空調(diào)機(jī)組是空調(diào)機(jī)最早的形式，其發(fā)明者為開(kāi)利，特點(diǎn)是：小型機(jī)組，系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠，至今仍是空調(diào)產(chǎn)品的主要形式。隨后，對(duì)空調(diào)主機(jī)的單機(jī)容量需求越來(lái)越大，同時(shí)對(duì)能效提出更高的要求，美國(guó)推出了水冷式空調(diào)系統(tǒng)。其特點(diǎn)是：制冷效率高，系統(tǒng)可以單機(jī)大到1000多冷噸，但是系統(tǒng)比風(fēng)冷系統(tǒng)復(fù)雜，冷源系統(tǒng)不是由單一機(jī)組提供，而要配套冷卻塔和冷卻水泵組成一個(gè)系統(tǒng)，系統(tǒng)復(fù)雜、設(shè)備多、維護(hù)費(fèi)用是主要缺點(diǎn)。隨著板管蒸發(fā)式冷凝技術(shù)的研究及發(fā)展，COP已高達(dá)4.6，且系統(tǒng)簡(jiǎn)單，安裝方便，無(wú)需冷卻水塔等設(shè)備，在節(jié)能方面已有顯著成效，它較傳統(tǒng)冷水機(jī)組節(jié)能高達(dá)15%，較傳統(tǒng)風(fēng)冷機(jī)組節(jié)能高達(dá)30%。板管蒸發(fā)式冷凝空調(diào)在舊工程改造以及新建工程方面的節(jié)能效果是立竿見(jiàn)影的。

關(guān)鍵詞：節(jié)能；蒸發(fā)式冷凝；空調(diào)；改造

前言

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)生活的質(zhì)量要求越來(lái)越高，特別是進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，人們?cè)谙硎芨咂肺簧畹耐瑫r(shí)卻在破壞著我們賴以生存的環(huán)境。2005年1月27日，評(píng)估世界各國(guó)（地區(qū)）環(huán)境質(zhì)量的“世界可持續(xù)指數(shù)”（ESI）在瑞士達(dá)沃斯正式對(duì)外發(fā)布，在全球144個(gè)國(guó)家當(dāng)中，中國(guó)排名倒數(shù)第8。2011年9月27日，國(guó)務(wù)院在北京召開(kāi)全國(guó)節(jié)能減排工作電視電話會(huì)議，溫家寶指出，“十一五”時(shí)期，我國(guó)節(jié)能減排取得顯著成效，我們以能源消費(fèi)年均6.6%的增速支撐了國(guó)民經(jīng)濟(jì)年均11.2%的增長(zhǎng)。節(jié)能減排工作有力促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和技術(shù)進(jìn)步，為應(yīng)對(duì)全球氣候變化做出了重要貢獻(xiàn)。當(dāng)前，節(jié)能減排形勢(shì)還相當(dāng)嚴(yán)峻。必須充分認(rèn)識(shí)節(jié)能減排的極端重要性和緊迫性，增強(qiáng)憂患意識(shí)、危機(jī)意識(shí)和責(zé)任意識(shí)，以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，堅(jiān)持節(jié)能減排思想不動(dòng)搖，工作不松懈，力度不減弱，步伐不放緩，全面落實(shí)“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案，務(wù)求取得預(yù)期成效。“十二五”期間，要實(shí)現(xiàn)節(jié)約能源6.7億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。在減排方面，提出2015年，全球化學(xué)需氧量和二氧化硫排放總量分別控制在2347.6萬(wàn)噸、2086.4萬(wàn)噸，比2010年的2551.7萬(wàn)噸、2267.8萬(wàn)噸分別下降8%；全國(guó)氨氮和氮氧化物排放總量分別控制在238.0萬(wàn)噸、2046.2萬(wàn)噸，比2010年的264.4萬(wàn)噸、2273.6萬(wàn)噸分別下降10%。如今可以說(shuō)我國(guó)有組織、有規(guī)模的節(jié)能減排工作已經(jīng)深入開(kāi)展，并取得良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效果，但形勢(shì)依然嚴(yán)峻，任務(wù)依然艱巨，節(jié)能減排已成為我國(guó)目前和今后社會(huì)發(fā)展的重要風(fēng)向標(biāo)。

1 制冷原理

目前，建筑耗能已與工業(yè)耗能、交通耗能并列，成為我國(guó)能源消耗的三大“耗能大戶”。尤其是建筑耗能伴隨著建筑總量的不斷攀升和居住舒適度的提升，呈急劇上揚(yáng)的趨勢(shì)。

建筑能耗分為建筑材料用能、建筑材料運(yùn)輸用能、房屋建造和維修過(guò)程中的用能以及建筑使用過(guò)程中的建筑運(yùn)行能耗。建筑材料和建造過(guò)程所消耗的能源一般只占建筑能耗的20%左右，大部分能耗發(fā)生在建筑物運(yùn)行過(guò)程中。建筑運(yùn)行能耗是建筑節(jié)能任務(wù)中最主要的關(guān)注點(diǎn)。建筑運(yùn)行能耗，即建筑物照明、采暖、空調(diào)和各類建筑內(nèi)使用電器耗能。采暖、空調(diào)作為建筑運(yùn)行能耗的一部分，對(duì)建筑節(jié)能減排起著舉足輕重的作用。

蒸發(fā)冷卻空調(diào)技術(shù)是利用水蒸發(fā)吸熱的制冷技術(shù)，在沒(méi)有任何熱源的條件下，水與空氣間的熱濕交換過(guò)程是空氣將顯熱傳遞給水，使空氣的溫度下降。只要空氣不是飽和的，利用循環(huán)水直接（或通過(guò)填料層）噴淋空氣就可獲得降溫的效果。在條件允許時(shí)，可以將降溫后的空氣作為送風(fēng)以降低室溫，這種處理空氣的方法稱為蒸發(fā)冷卻空調(diào)，蒸發(fā)冷卻空調(diào)技術(shù)是一種環(huán)保、高效、經(jīng)濟(jì)的冷卻方式，故它又被稱為“零費(fèi)用空調(diào)”、“綠色空調(diào)”和“仿生空調(diào)”，主要由于它具有以下特點(diǎn)：利用干燥空氣的干空氣能這種可再生能源，大幅度降低了用電量和用電高峰對(duì)電能的要求；設(shè)備簡(jiǎn)單，能降低冷卻設(shè)備成本，還可以采用全新風(fēng)，提高室內(nèi)舒適性。

2 案例應(yīng)用

我們以中山某空調(diào)改造項(xiàng)目為例，探討蒸發(fā)式冷凝空調(diào)與傳統(tǒng)空調(diào)的能耗對(duì)比。該項(xiàng)目為商場(chǎng)和酒店的大型綜合體，空調(diào)總面積為：72360m2，地上四層為功能商業(yè)中心，五層以上為公寓和酒店客房。該工程優(yōu)化設(shè)計(jì)采用板管蒸發(fā)式冷凝螺桿冷熱水機(jī)組+末端中央空調(diào)系統(tǒng)為系統(tǒng)提供集中供能（夏季制冷、冬季采暖功能）。該項(xiàng)目分為商場(chǎng)及酒店2部分，其中商場(chǎng)部分劃分為2塊，其中超市部分為自建系統(tǒng)。其他商場(chǎng)部分的空調(diào)總冷負(fù)荷為8400KW；酒店部分總冷負(fù)荷為2355KW。該工程原機(jī)組采用傳統(tǒng)冷水機(jī)組，現(xiàn)采用蒸發(fā)式冷凝空調(diào)改造，我們可以分析比較（見(jiàn)表1）。

表1 傳統(tǒng)冷水機(jī)組、采用蒸發(fā)式冷凝空調(diào)改造分析比較

從表1可以看出，原配置總制冷輸入功率為2703KW，采用蒸發(fā)式冷凝空調(diào)改造后的輸入功率為2363KW，節(jié)能率達(dá)到12.58%，假設(shè)全年制冷運(yùn)行210天，每天運(yùn)行12小時(shí)，機(jī)組全功率運(yùn)行，電費(fèi)按1元/kw.h計(jì)算，則改造后每年可節(jié)省85.68萬(wàn)元。采用蒸發(fā)式冷凝空調(diào)，可省去冷卻塔龐大的占地面積，從而達(dá)到節(jié)地的效果，且可完全杜絕冷卻塔的“飛水”現(xiàn)象，不但可以減少水資源的浪費(fèi)，還能減少?gòu)U水對(duì)環(huán)境的污染，從而達(dá)到節(jié)地的效果。

3 結(jié)束語(yǔ)

板管蒸發(fā)式冷凝空調(diào)以水和空氣作冷卻介質(zhì)，利用水的蒸發(fā)帶走汽態(tài)制冷劑的冷凝熱。工作時(shí)冷卻水由水泵送至冷凝管組上部噴嘴，均勻地噴淋在冷凝排管外表面，形成一層很薄的水膜，高溫汽態(tài)制冷劑由冷凝排管組上部進(jìn)入，被管外的冷卻水吸收熱量冷凝成液體從下部流出，吸收熱量的水一部分蒸發(fā)為水蒸汽，其余落在下部集水盤內(nèi)，供水泵循環(huán)使用，風(fēng)機(jī)強(qiáng)迫空氣以3-5m/s的速度掠過(guò)冷凝排管促使水膜蒸發(fā)，強(qiáng)化冷凝管外放熱，并使吸熱后的水滴在下落的進(jìn)程中被空氣冷卻，蒸發(fā)的水蒸汽隨從空氣被風(fēng)機(jī)排出，未被蒸發(fā)的水滴被脫水器阻擋住落回水盤。板管蒸發(fā)式冷凝空調(diào)的COP可達(dá)到4.4以上，結(jié)構(gòu)上將冷凝器和冷卻塔合二為一，省略冷卻水從冷凝器到冷卻塔的傳遞階段，系統(tǒng)安裝小，安裝方便，省去了冷卻水系統(tǒng)的安裝及調(diào)試，縮短設(shè)計(jì)周期，安裝工程量下降，更能達(dá)到節(jié)地、節(jié)水、節(jié)電的效果，完全符合現(xiàn)階段提倡的綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)。