暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)中的環(huán)保節(jié)能技術(shù)

劉 云

（合肥通用機(jī)械研究院有限公司，安徽合肥 230031）

0 引言

隨著社會(huì)的進(jìn)步，人們正在尋求更舒適的居住環(huán)境。多數(shù)商業(yè)、民用建筑都配備了空調(diào)，暖通空調(diào)中制冷系統(tǒng)的能耗約占總能耗的25%～50%。暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)是最耗能的組件。加強(qiáng)暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的優(yōu)化和新技術(shù)的應(yīng)用是減少系統(tǒng)能耗，提高運(yùn)行效率的最重要方法。

1 暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的工作原理

在暖通空調(diào)操作中，冷卻效果是通過(guò)熱交換實(shí)現(xiàn)的。由于制冷劑在冷凝器、壓縮機(jī)、加速器裝置等裝置中不斷循環(huán)，制冷劑狀態(tài)改變的同時(shí)，熱量的吸收得以完成，蒸發(fā)器吸收熱量。在收集熱量中，制冷劑從液體轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏貧怏w。這部分低溫的氣體進(jìn)入了空調(diào)的壓縮機(jī)，壓縮機(jī)內(nèi)的低溫氣體直接進(jìn)入冷凝器，將這些熱量傳遞給空氣，再將其返回液體，通過(guò)循環(huán)熱交換達(dá)到冷卻的目的。在實(shí)際的暖通空調(diào)操作中，不僅存在制冷循環(huán)，還存在冷卻水和空氣的有效循環(huán)。壓縮機(jī)將制冷劑轉(zhuǎn)化成液態(tài)，在此過(guò)程中進(jìn)入蒸發(fā)器，然后與設(shè)備內(nèi)的冷水結(jié)合。通過(guò)冷卻泵，冷水到達(dá)冷卻盤(pán)管，并通過(guò)吹氣冷卻。制冷劑蒸發(fā)后，冷凝器將其轉(zhuǎn)化為氣體，冷卻水通過(guò)冷卻泵送至冷卻塔，由水塔的風(fēng)扇噴灑，最后通過(guò)熱交換提供，通過(guò)空氣釋放出來(lái)。在循環(huán)和熱轉(zhuǎn)換過(guò)程中，制冷劑進(jìn)行熱交換，使循環(huán)達(dá)到制冷效果，降低室內(nèi)溫度以達(dá)到比較舒適的室溫。由此冷卻系統(tǒng)完成了空調(diào)過(guò)程，它是重要的組成部分，也是主要的動(dòng)力消耗。因此，如果要減少暖通空調(diào)能耗，達(dá)到減少能耗的目的，必須對(duì)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和控制，以提高運(yùn)行效率。

2 暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

空調(diào)必須通過(guò)制冷劑完成溫度調(diào)節(jié)，創(chuàng)造室內(nèi)中舒適的環(huán)境。氟利昂是最常見(jiàn)的制冷劑是一種無(wú)毒的化合物，具有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，在使用中還具有良好的熱力學(xué)性質(zhì)。在暖通空調(diào)中，該化學(xué)品可以提供良好的冷卻效果，因此，氟利昂適用于現(xiàn)代化的各種制冷設(shè)備。氟利昂也有一些缺點(diǎn)，在大氣中其中的一小部分會(huì)進(jìn)入空氣的平流層，并在強(qiáng)紫外線的作用下造成環(huán)境的污梁，會(huì)破壞臭氧層、影響植物的生長(zhǎng)。氟利昂在大氣中濃度的增加導(dǎo)致了溫室效應(yīng)。基于氟利昂對(duì)環(huán)境污染的負(fù)面影響，需要找到更合適的制冷劑。目前廣泛使用的R410A 制冷劑不僅性能穩(wěn)定，而且更清潔，不會(huì)引起臭氧孔或溫室效應(yīng)，獲得了業(yè)界的一致認(rèn)可。

3 環(huán)保節(jié)能在暖通空調(diào)制冷中的意義

3.1 減少暖通空調(diào)造成的環(huán)境污染

作為暖通空調(diào)系統(tǒng)的重要部分，冷卻和加熱系統(tǒng)具有許多結(jié)構(gòu)，因此操作原理相對(duì)復(fù)雜，冷卻系統(tǒng)中所需的制冷劑最常見(jiàn)的是氟利昂，但如果產(chǎn)生過(guò)量的氟利昂，容易導(dǎo)致全球變暖。因此，將節(jié)能技術(shù)應(yīng)用于暖通空調(diào)冷卻系統(tǒng)的主要目的是保護(hù)環(huán)境。環(huán)境保護(hù)和節(jié)能技術(shù)采用特殊的冷卻系統(tǒng)。另外，必須注意通過(guò)使用水資源來(lái)改善空調(diào)和空氣凈化。綠色節(jié)能技術(shù)在暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)中的應(yīng)用是減少環(huán)境污染的重要途徑。

3.2 有效的資源保護(hù)形式

隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)工作投入的日益重視，節(jié)能環(huán)保技術(shù)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。太陽(yáng)能技術(shù)可以將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能和電能，滿足人們的日常生活和其他需求，在很大程度上減少用電量。節(jié)能環(huán)保技術(shù)在暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)中的應(yīng)用可以減少電力的消耗，節(jié)能環(huán)保技術(shù)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)水的循環(huán)利用，資源利用率大大提高，達(dá)到了節(jié)能的目的。

3.3 積極建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)的有效途徑

目前國(guó)家相關(guān)部門采取了一系列措施，大大改善了資源稀缺性，主要原因是節(jié)能環(huán)保技術(shù)在許多領(lǐng)域的應(yīng)用。節(jié)能環(huán)保技術(shù)在暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)中的應(yīng)用是響應(yīng)建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)，更好地實(shí)現(xiàn)節(jié)約型社會(huì)的重要措施。

4 冷暖空調(diào)制冷應(yīng)用節(jié)能環(huán)保技術(shù)的要點(diǎn)

4.1 確?？照{(diào)制冷系統(tǒng)的環(huán)保節(jié)能設(shè)計(jì)

作為設(shè)計(jì)師，在將節(jié)能環(huán)保技術(shù)應(yīng)用于制冷系統(tǒng)時(shí)，必須充分考慮節(jié)能環(huán)保技術(shù)的長(zhǎng)期利益，從最大限度地提高經(jīng)濟(jì)效益的角度來(lái)設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，相關(guān)人員不僅必須具有扎實(shí)的制冷、供暖和空調(diào)基礎(chǔ)知識(shí)，還必須根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整設(shè)計(jì)，不是根據(jù)設(shè)計(jì)的工作經(jīng)驗(yàn)盲目設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保技術(shù)，而是將新的節(jié)能技術(shù)與新產(chǎn)品緊密結(jié)合起來(lái)。

4.2 保證冷暖空調(diào)系統(tǒng)與設(shè)備的安裝質(zhì)量

為了達(dá)到節(jié)能和保護(hù)環(huán)境的目的，必須在人員活動(dòng)的高峰期使用空調(diào)和冷卻系統(tǒng)。中央空調(diào)系統(tǒng)還可用于從熱源傳輸能量，從而提高空調(diào)的冷卻效率。要根據(jù)當(dāng)?shù)乇O(jiān)管機(jī)構(gòu)發(fā)布的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)安裝空調(diào)冷卻系統(tǒng)的設(shè)備和相關(guān)附件，以最大程度地減少能耗，并需要減少設(shè)備安裝和運(yùn)行過(guò)程中的能源消耗[1]。

4.3 確?？照{(diào)制冷系統(tǒng)的附件設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化

由于空調(diào)制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)水平直接決定節(jié)能和環(huán)保效果的水平，因此設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)使用少量投資和能耗設(shè)計(jì)的附件。空調(diào)制冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)師需要不斷提高節(jié)能和環(huán)保意識(shí)，并將這種意識(shí)應(yīng)用于空調(diào)制冷系統(tǒng)的不斷開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)研究中[2]。

5 節(jié)能環(huán)保技術(shù)在暖通空調(diào)中的應(yīng)用措施

5.1 做好暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)劃

暖通空調(diào)主要負(fù)責(zé)室內(nèi)空調(diào)的溫度，還可以保持環(huán)境溫度恒定，此過(guò)程必須通過(guò)能耗來(lái)完成。首先，必須仔細(xì)考慮建筑物的微觀經(jīng)濟(jì)環(huán)境，并考慮建筑物的位置、方向和距離，合理地對(duì)太陽(yáng)能的最佳利用，以及考慮相關(guān)的地形和輻射。窗戶和建筑物表面會(huì)影響建筑物的熱性能，因此應(yīng)采用高熱量的材料設(shè)計(jì)，以避免空調(diào)加熱產(chǎn)生不必要的熱量損失，降低空調(diào)能耗[3]。

5.2 技術(shù)與設(shè)備的有機(jī)結(jié)合

節(jié)能技術(shù)不僅體現(xiàn)在空調(diào)供暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)施中，還體現(xiàn)在空調(diào)制冷系統(tǒng)的實(shí)施中。將設(shè)備作為重要的載體工具與環(huán)保和節(jié)能技術(shù)相結(jié)合，可以更好地應(yīng)用環(huán)保節(jié)能技術(shù)。熱力空調(diào)系統(tǒng)是變頻技術(shù)和多循環(huán)技術(shù)的結(jié)合，是我國(guó)最常用的系統(tǒng)之一，并已在相關(guān)領(lǐng)域得到推廣。在現(xiàn)代供暖和空調(diào)系統(tǒng)中使用技術(shù)和設(shè)備組合可以有效擴(kuò)展產(chǎn)品范圍，不僅可以控制功耗，而且可以解決電壓不平衡問(wèn)題[4]。

5.3 優(yōu)化使用空氣源熱泵

在對(duì)環(huán)境有益的空調(diào)制冷系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)注意空氣源熱泵的最佳使用，它具有室內(nèi)制冷和室內(nèi)供暖功能。室外空氣源熱泵在冬天可以提供熱量，并且主要使用電力。外部空氣的轉(zhuǎn)化不會(huì)污染環(huán)境，空氣源熱泵已成為將煤轉(zhuǎn)化為電的重要選擇。在加熱狀態(tài)下，空氣源熱泵的COP 可以達(dá)到3。在室外溫度不斷升高的情況下，COP 值將相應(yīng)增加，從而發(fā)揮更大的節(jié)能效果。特別是在應(yīng)用新技術(shù)之后，在低于15 ℃的環(huán)境中COP 值可能會(huì)超過(guò)2.0。目前，華北地區(qū)廣泛使用氣源熱泵蓄熱或輔助加熱結(jié)合氣源熱泵+太陽(yáng)能集熱器的方式。

5.4 新風(fēng)預(yù)處理系統(tǒng)

新風(fēng)空氣預(yù)處理系統(tǒng)主要用于濕式空氣預(yù)處理系統(tǒng)和余熱回收空氣預(yù)處理系統(tǒng)，兩者均滿足實(shí)際應(yīng)用中濕度控制的環(huán)境要求。根據(jù)應(yīng)用可以有效控制加熱和空調(diào)的冷卻，同時(shí)可以通過(guò)控制能量避免冷熱補(bǔ)償。由于可以單獨(dú)控制溫度和濕度，因此可以提高整體調(diào)節(jié)的精度。新風(fēng)收集和熱回收預(yù)處理系統(tǒng)主要用于控制系統(tǒng)環(huán)境中的濕度和冷卻，精確控制空調(diào)系統(tǒng)。

5.5 空氣源熱泵在供暖和空調(diào)制冷系統(tǒng)中的應(yīng)用

在冷卻周期的影響下，空氣源熱泵可以在夏季高溫時(shí)通過(guò)吸收外界空氣中的冷氣來(lái)冷卻房間，吸收外界空氣中的熱量來(lái)加熱房間。冬季氣溫較低時(shí)，作為空氣源熱泵的原動(dòng)力的電能比傳統(tǒng)的電加熱更有效，因?yàn)樗诶錈醾鬟f中不會(huì)污染環(huán)境。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，環(huán)保節(jié)能技術(shù)在暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)中的使用具有非常突出的重要價(jià)值，有益于環(huán)境保護(hù)和提高經(jīng)濟(jì)效益。