中央空調(diào)系統(tǒng)制冷過程與能耗分析

楊裕佳

摘要：中央空調(diào)對(duì)于提高人們的生活質(zhì)量做出了重要的貢獻(xiàn)，但是中央空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生大量的能耗，不符合我國可持續(xù)發(fā)展原則。本文在此基礎(chǔ)上重點(diǎn)研究了中央空調(diào)工作的原理以及能耗的產(chǎn)生原因，并且根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)提出了幾點(diǎn)建議，從而更好促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展。

關(guān)鍵詞：中央空調(diào)系統(tǒng);制冷過程;能耗分析

近些年我國雖然在經(jīng)濟(jì)上取得了很大的發(fā)展，但是在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中破壞了我國的生態(tài)環(huán)境，如何解決經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)之間的矛盾是我國發(fā)展需要解決的重要難題。中央空調(diào)在制冷過程中會(huì)浪費(fèi)大量的電能，同時(shí)會(huì)將大量的熱量排到室外，加重溫室效應(yīng)，使得全球氣溫升高，減少中央空調(diào)制冷過程能耗的產(chǎn)生能夠有效減少熱量向大氣的排放，是符合我國五位一體的發(fā)展戰(zhàn)略，也是符合我國低碳生活的原則。因此本文在此基礎(chǔ)上做了一定的研究，從而更好促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)綠色發(fā)展。

1.中央空調(diào)分類

中央空調(diào)主要可以分為兩個(gè)系統(tǒng)，其中一個(gè)是中央空調(diào)水系統(tǒng)，另外一個(gè)是空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)，這兩個(gè)系統(tǒng)相互配合，從而保障了中央空調(diào)制冷的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，在進(jìn)行能耗優(yōu)化的過程中也是主要通過這個(gè)過程進(jìn)行優(yōu)化。

1.1中央空調(diào)水系統(tǒng)

中央空調(diào)水系統(tǒng)主要是由三個(gè)系統(tǒng)有機(jī)組合起來，他們分別是冷凍水循環(huán)系統(tǒng)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)以及主機(jī)系統(tǒng)。他們的任務(wù)分工存在著很大的差異，其中冷凍水循環(huán)系統(tǒng)主要石油冷凍水泵、冷凍水管和風(fēng)機(jī)等設(shè)備構(gòu)成的。而冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中主要是由冷凝器、冷卻塔、冷卻水管和冷卻泵組成。主系統(tǒng)的主要核心元件有制冷劑、節(jié)流器、壓縮機(jī)等工等構(gòu)成的。

中央空調(diào)水系統(tǒng)需要這三個(gè)系統(tǒng)的相互配合和相互協(xié)調(diào)來完成工作。水系統(tǒng)主要工作原理如下。水系統(tǒng)首先利用物體在汽化或者液化的過程中會(huì)吸收或者釋放的一定的熱量，先讓物體吸收一定的熱量處于汽化狀態(tài)，然后在制冷劑的作用下進(jìn)入到壓縮機(jī)設(shè)備中對(duì)于氣態(tài)物質(zhì)進(jìn)行加壓處理。在完成加壓過程后然后通過壓力作用將氣態(tài)物質(zhì)送入到冷凝器中，這樣使得進(jìn)入到冷凝器中的物質(zhì)逐漸增多，同時(shí)也是的冷凝器中的壓力越來越大，但是冷凝器的器壁和制冷劑之間存在著一定的溫差，在溫差的作用下就會(huì)使得氣體在冷凝器的壁上進(jìn)行液化，并且放出大量的熱量，釋放的熱量通過冷卻水以循環(huán)的方式送到外界進(jìn)行熱交換。制冷劑在冷凝器中會(huì)液化，然后以液體的形態(tài)通過節(jié)流器最終達(dá)到蒸發(fā)器中，當(dāng)制冷劑在流過節(jié)流器時(shí)，節(jié)流器使得制冷劑的壓力發(fā)生了很大的變化，這樣制冷劑的形態(tài)在壓力的過程下逐漸形成一種氣液混合體，然后以這種狀態(tài)進(jìn)入到蒸發(fā)器，制冷劑在蒸發(fā)器中氣液混合體逐漸轉(zhuǎn)化為氣體，在狀態(tài)和體積發(fā)生變化的同時(shí)會(huì)帶走大量的熱量，使得溫度迅速下降。由于制冷劑和冷凍水之間一直在發(fā)生著熱交換，從而使得熱量源源不斷的被冷凍水吸收，從而使得溫度下降到預(yù)設(shè)的溫度。

1.2中央空調(diào)水系統(tǒng)

空調(diào)空氣系統(tǒng)也是中央空調(diào)系統(tǒng)中一個(gè)重要的系統(tǒng)，它的主要功能就是完成空氣的凈化作用，主要是由三個(gè)主要裝置構(gòu)成的，分別是管道、端部裝置和空氣處理裝置。主要的工作過程如下，首先將目標(biāo)空氣過濾成潔凈空氣，然后通過風(fēng)管將其輸送到潔凈水中，再與冷凍水進(jìn)行換熱冷卻，在完成熱量交換之后，將空氣加工成所需的空氣，然后通過送風(fēng)狀態(tài)送到室內(nèi)的空調(diào)裝置中，從而滿足用戶對(duì)于室內(nèi)環(huán)境指標(biāo)（溫度、濕度）的需求等。可以看出，中央空調(diào)的冷卻過程是通過利用熱交換原理來將室內(nèi)的熱量不斷轉(zhuǎn)移到室外的過程。在中央空調(diào)系統(tǒng)，冷凍水循環(huán)系統(tǒng)和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)主要是完成熱量換，不斷將熱量從內(nèi)部轉(zhuǎn)移到外部。風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)設(shè)備用于室內(nèi)的冷卻和傳熱，并直接與室內(nèi)環(huán)境接觸，從而使得室內(nèi)溫度維持在一定的范圍。

2.中央空調(diào)系統(tǒng)主要能耗來源

中央空調(diào)系統(tǒng)中的各個(gè)環(huán)節(jié)尤其是在熱量交換的環(huán)節(jié)會(huì)消耗大量的電能。但是很多環(huán)節(jié)的能量的產(chǎn)生和消耗帶來了額外的浪費(fèi)，如果能夠?qū)⑦@些電能能夠有效的利用可以最大程度減少電能的浪費(fèi)。通過研究中央空調(diào)系統(tǒng)的能耗產(chǎn)生來源可以幫助我們最大程度減少能量的浪費(fèi)。中央空調(diào)的主要能耗產(chǎn)生主要的來源主要來自以下四個(gè)方面。第一個(gè)是冷水機(jī)組在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生大量的能耗，因?yàn)槔渌畽C(jī)組需要能夠制造足夠的地低溫水從而更好地將產(chǎn)生的熱量交換出去。第二是冷水泵會(huì)產(chǎn)生大量的能耗，冷水泵最重要的功能就是更好讓冷凍水更好進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)從而帶走大量的熱量，在這過程中會(huì)消耗大量的電能。第三能耗來源主要是冷卻水泵和冷卻塔風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的，主要是將房間中的熱量、中央空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量以及中央空調(diào)系統(tǒng)本身產(chǎn)生的熱量排到室外。第四個(gè)能耗消耗主要是來自風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)通過不斷運(yùn)行來將所需要的冷空氣不斷送入到室內(nèi)環(huán)境中而需要消耗大量的能量。

從上述分析主要看出大多數(shù)能源消耗是不可避免的，能源的消耗主要來自核心的裝置，包括了壓縮機(jī)、制冷泵、冷卻泵、冷卻塔、風(fēng)機(jī)等。因此在進(jìn)行中央空調(diào)的控制過程中需要在滿足用戶的需求上盡可能減少一些設(shè)備的啟動(dòng)和停止，最大限制來減少能源的損耗。可以從以下的方式來減少能源的消耗。第一，在中央空調(diào)的運(yùn)行過程中要能夠有效協(xié)調(diào)中央空調(diào)設(shè)備的工作，從而減少因?yàn)闇p少不必要的設(shè)備啟停時(shí)間而造成的能源浪費(fèi)。第二可以將變頻技術(shù)利用到中央空調(diào)系統(tǒng)中，電機(jī)變頻調(diào)速能夠根據(jù)更加室內(nèi)溫度和用戶需求來有效控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，通過有效控制電機(jī)運(yùn)行的頻率，從而減少電能的消耗。另外在室溫穩(wěn)定的時(shí)候，能夠保障電機(jī)能夠減少到最低水平，從而減少電機(jī)運(yùn)行滿負(fù)載運(yùn)行來有效降低空調(diào)系統(tǒng)的能耗。

3.減少能耗的幾點(diǎn)建議

電能是保障中央空調(diào)持續(xù)運(yùn)行的重要能源保障。中央空調(diào)在運(yùn)行過程中各個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)產(chǎn)生大量的能源消耗，因此如何有效減少電能的消耗是中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行需要考慮的方向。電能在使用過程中，人們通常是關(guān)注中央空調(diào)是否能夠正常運(yùn)行與操作，是否能夠調(diào)節(jié)溫度，卻忽略了電能消耗方面。由于電能能夠促使空調(diào)正常運(yùn)行，但是如果人們發(fā)現(xiàn)空調(diào)的電能消耗量較大，也會(huì)下意識(shí)的認(rèn)為空調(diào)產(chǎn)生的能源費(fèi)用較高，但是，空調(diào)的運(yùn)行過程中，部分電能雖然推動(dòng)了系統(tǒng)運(yùn)行，但是也有一部分電能是被浪費(fèi)的，所以本文研究如何降低能耗，減少空調(diào)電費(fèi)的投入，并且分析空調(diào)的制冷過程?？照{(diào)的冷水機(jī)組產(chǎn)生冷水，過程中需要一定的低溫冷凍水，智能水環(huán)節(jié)需要消耗能量，在空調(diào)能量消耗過程中占據(jù)較大的比例。冷水泵能夠促進(jìn)出水入水的有效循環(huán)，冷水泵運(yùn)行的能耗量較大。冷卻泵與冷卻塔風(fēng)機(jī)能夠促進(jìn)室內(nèi)的熱空氣有效排出，或者是排出空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的熱量，在此過程中，冷卻泵與冷卻塔風(fēng)機(jī)消耗的能量較多。風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)將空調(diào)中的冷風(fēng)循押送至室內(nèi)，風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中消耗的能量，也是空調(diào)能耗中的重要組成部分。

4.結(jié)束語

中央空調(diào)系統(tǒng)的使用能夠有效降低溫度，保障人們的生活質(zhì)量，但是在制冷的過程中會(huì)產(chǎn)生大量的能源浪費(fèi)，但是可以通過優(yōu)化中央空調(diào)的使用過程以及合理利用變頻技術(shù)來將能源浪費(fèi)降到最低，希望本文提出的幾點(diǎn)建議對(duì)于相關(guān)讀者有一定的參考作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李明亮，王莉.PLC 制冷機(jī)組控制系統(tǒng)開發(fā)[J].可編程控制器與工廠自動(dòng)化，2011（01）.

[2] 王潔.中央空調(diào)變水量節(jié)能控制研究與實(shí)現(xiàn)[D].西安：西安工業(yè)大學(xué)，2012.

[3] 曹清華.中央空調(diào)常見問題和解決方法[J].電子制作，2013（23）.

[4] 初彥廷.中央空調(diào)制冷機(jī)的使用及維護(hù)[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2012（06）.

（作者單位：深圳市天泉空氣水智能科技股份有限公司）