回收空調(diào)制冷設(shè)備凝結(jié)水的節(jié)能

吳凱 張小金

摘要：隨著溫室效應(yīng)的日益加重，每年夏季，我國消耗大量能源用于制冷，當(dāng)前空調(diào)使用的耗電量占建筑能耗的50%。所以降低建筑中的空調(diào)能耗將有效緩解建筑耗能的增長，促進(jìn)國家的節(jié)能減排和低碳發(fā)展。相比于傳統(tǒng)的蒸汽壓縮式制冷，太陽能制冷能有效緩解空調(diào)的能耗。本文對回收空調(diào)制冷設(shè)備凝結(jié)水的節(jié)能進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：回收空調(diào);制冷設(shè)備;凝結(jié)水節(jié)能

引言

全球氣候變化與能源日益緊缺的形勢導(dǎo)致了節(jié)能環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展成為世界上各國關(guān)注的重點(diǎn)。中國一方面在大力發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)，另一方面在不斷促進(jìn)技術(shù)革新提高現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)的節(jié)能水平。在制冷空調(diào)領(lǐng)域，2020年7月正式實(shí)施了號稱史上最嚴(yán)格的制冷空調(diào)能效限定國家標(biāo)準(zhǔn)（GB21455-2019《房間空氣調(diào)節(jié)器能效限定值及能效等級》），一舉淘汰了大批量低性能水平的制冷空調(diào)裝置，這充分表明了國家以政策手段激勵制冷空調(diào)行業(yè)實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新、節(jié)能降碳的決心。

1概述

隨著空調(diào)應(yīng)用越來越普及，其能源消耗在社會總能源消耗中所占比例越來越大。據(jù)不完全統(tǒng)計，上海夏季空調(diào)峰值能耗約占全市總能耗的1/3?？照{(diào)所消耗的電力或熱能大部分來自火力發(fā)電廠或獨(dú)立鍋爐舍，燃燒過程中的排放是大氣溫室效應(yīng)和污染的根源。因此，減少氣候和制冷設(shè)備的能耗不僅關(guān)系到合理的能源使用，而且關(guān)系到地球的環(huán)境保護(hù)。表面空氣冷卻器通常用于綜合空調(diào)、制冷和除濕設(shè)備、制冷機(jī)組和風(fēng)機(jī)盤管?？諝馔ㄟ^表面冷卻器中的“制冷劑”冷卻和除濕后，產(chǎn)生一定量的低溫凝結(jié)水。如果不能直接抽取或回收這部分凝結(jié)水，那就是浪費(fèi)能源。本文將分析凝析回收的節(jié)能效果，為凝析回收的設(shè)計計算提供理論依據(jù)，并指出提高節(jié)能效果的有效方法。

2冷凝熱回收的恒溫恒濕空調(diào)

在科技不斷發(fā)展的今天，空調(diào)系統(tǒng)的使用對人們生活及產(chǎn)品質(zhì)量影響越來越大，特別是在工藝性空調(diào)系統(tǒng)中，創(chuàng)造一個保證生產(chǎn)工藝精度要求、節(jié)能、舒適的微氣候環(huán)境，是保證產(chǎn)品質(zhì)量高精度、高純度、高成品率以及工作者健康工作的前提，但是要滿足空調(diào)精度要求，則會導(dǎo)致空調(diào)設(shè)備運(yùn)行能耗隨之增加。在傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行中，經(jīng)常采用表面冷卻器對混合空氣進(jìn)行降溫除濕到露點(diǎn)溫度后直接送入生產(chǎn)廠房，這種送風(fēng)方式存在送風(fēng)溫差過大、送風(fēng)溫度過低、送風(fēng)量過小，空調(diào)房間換氣次數(shù)較少，空氣品質(zhì)較差，達(dá)不到生產(chǎn)工藝和人們的舒適性要求。而要加大空調(diào)房間的送風(fēng)量、減少送風(fēng)溫差則需要對冷卻去濕后的低溫空氣進(jìn)行再熱。目前絕大多數(shù)工藝性空調(diào)再熱通常采用獨(dú)立熱源供熱，這樣不僅存在冷熱抵消的現(xiàn)象，而且耗能較大，不利于節(jié)能環(huán)保;同時傳統(tǒng)的工藝性空調(diào)對空氣降溫除濕后所產(chǎn)生的大量低溫冷凝水直接排放，未有效利用;且對于為空調(diào)提供冷源的冷水機(jī)組冷凝器散熱沒有回收利用，而是直接通過冷卻塔排放于大氣中而白白浪費(fèi)掉，從而降低了冷凝器的換熱效率，增加了冷水機(jī)組的運(yùn)行能耗為此本文提出基于冷凝熱回收的恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)方案，此方案不僅可以節(jié)能減排，符合節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的基本國策，還能有效降低空調(diào)系統(tǒng)的整體運(yùn)行能耗，最大程度增加空調(diào)送風(fēng)量，有效改善空調(diào)房間的空氣品質(zhì)。

3冷凝水回收利用系統(tǒng)

冷凝水回收利用系統(tǒng)主要由設(shè)置在空調(diào)處理箱中的表面冷卻器1-1、接水盤1-2、冷凝水管1-3、預(yù)冷器1-4、水過濾器1-5、冷凝水泵1-6和電動三通閥1-7組成。其主要作用是將新回風(fēng)空氣經(jīng)表冷器冷卻去濕后所產(chǎn)生的冷凝水進(jìn)行回收，并將對室外不果斷的新風(fēng)進(jìn)行預(yù)冷處理，從而節(jié)約空調(diào)新風(fēng)冷負(fù)荷。同時將對新風(fēng)預(yù)冷后的冷凝水進(jìn)一步回收用于補(bǔ)充空調(diào)冷源中的冷卻水在冷卻塔中噴淋所造成的損失。其工作過程為：將進(jìn)入空調(diào)處理箱1-8的新回風(fēng)混合空氣經(jīng)表面冷卻器冷卻去濕后所產(chǎn)生的冷凝水進(jìn)行回收，由接水盤1-2進(jìn)行收集，然后通過水過濾器1-5過濾，再經(jīng)冷凝水管1-3進(jìn)入新風(fēng)預(yù)冷器1-4中，對室外來的新風(fēng)先進(jìn)行預(yù)冷處理;同時將對新風(fēng)預(yù)冷后的冷凝水進(jìn)一步回收用利用，使其在冷凝水泵1-6的動力作用下通過電動三通閥1-7并入冷卻水回水管2-7中。

4設(shè)備控制系統(tǒng)

4.1空調(diào)的保養(yǎng)

空調(diào)系統(tǒng)和設(shè)備本身的良好運(yùn)行狀況是其安全、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行以及較長的使用壽命：確保制冷質(zhì)量和使用壽命期的基礎(chǔ)是做好空調(diào)系統(tǒng)的維護(hù)，這是系統(tǒng)和設(shè)備良好工作條件的重要條件之一。維護(hù)工作是預(yù)防性、計劃性和定期性工作。主要內(nèi)容是根據(jù)維護(hù)系統(tǒng)并根據(jù)具體情況進(jìn)行必要的更換潤滑油，更換易損材料和零件，并進(jìn)行清理清潔、擰緊、調(diào)整、小修和其他工作。忽略這些瑣碎而復(fù)雜的維護(hù)工作通常是導(dǎo)致系統(tǒng)和設(shè)備性能異常以及頻繁發(fā)生故障的主要原因之一。

4.2經(jīng)濟(jì)節(jié)能運(yùn)行措施

維護(hù)空調(diào)系統(tǒng)的成本相對較高，主要成本之一是運(yùn)行期間的能耗。為了降低空調(diào)運(yùn)行期間的成本，除了進(jìn)行復(fù)雜的管理工作外，主要重點(diǎn)是在確?？照{(diào)系統(tǒng)安全正常運(yùn)行，改善空調(diào)系統(tǒng)安全性的前提下，最大限度減少系統(tǒng)中的冷熱損失，提高各種設(shè)備的效率，并減少電力和水的消耗。合理的潤滑油和制冷劑消耗也能使系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行并最大限度降低了運(yùn)行成本。為此，有必要根據(jù)系統(tǒng)和設(shè)備的類型和特點(diǎn)，結(jié)合用戶對空調(diào)和控制標(biāo)準(zhǔn)的要求，建筑物的形狀和結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐膽敉馓鞖馇闆r，制定可能的經(jīng)濟(jì)和節(jié)能的運(yùn)營和管理措施。在系統(tǒng)運(yùn)行期間，必須將整個空氣系統(tǒng)的新風(fēng)消耗量保持在設(shè)計或規(guī)定要求的最低值;在春季和秋季，應(yīng)根據(jù)內(nèi)部和外部條件，甚至所有條件，盡可能只使用新風(fēng)系統(tǒng)，而不需要開啟空調(diào)主機(jī);當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)處于間歇運(yùn)行狀態(tài)時，應(yīng)根據(jù)天氣情況、內(nèi)部負(fù)載和建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)選擇適當(dāng)?shù)膯雍屯Ｖ箷r間;對于帶有一個冷卻塔和多個風(fēng)扇的矩形冷卻塔，應(yīng)根據(jù)外部天氣條件確定要開啟的風(fēng)扇數(shù)量，另外在確保冷卻水的回水溫度與空調(diào)主機(jī)正常運(yùn)行相一致的前提下，不應(yīng)打開風(fēng)扇或?qū)L(fēng)扇調(diào)到盡可能低的水平;要對冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行及時的水質(zhì)處理，最大限度降低空調(diào)主機(jī)冷凝器銅管內(nèi)壁結(jié)垢的速度，確保熱交換效率保持在較高的水平，減少電耗。

5回收凝結(jié)水的節(jié)能分析

5.1采用凝結(jié)水回收技術(shù)后制冷量的總增量ΔQ

由于冷卻除濕過程中產(chǎn)生的冷凝水溫度較低，如果回收到冷凝器出口，進(jìn)一步吸收制冷劑釋放的熱量，從而進(jìn)一步增加液體的過冷度，流經(jīng)節(jié)流閥的制冷劑干燥度會降低，循環(huán)的單位制冷量必然增加。因?yàn)槔淠鞯脑紵嵩从衅錅囟葮O限，所以冷凝器的出口狀態(tài)為點(diǎn)3，溫度為T3。

5.2采用凝結(jié)水回收技術(shù)的節(jié)能效果分析

（1）冷凝水除濕的熱量主要受水潛蒸發(fā)熱的影響。因此，冷凝水回收的關(guān)鍵技術(shù)是回收冷凝水蒸發(fā)相變的潛熱。因此，應(yīng)盡可能選擇高效相變蓄熱裝置，以提高回收效率。（2）目前，我國整體空調(diào)、制冷除濕設(shè)備和制冷機(jī)組的冷凝水基本上是在不發(fā)生相變的情況下直接衍生出來的，這不僅浪費(fèi)能源，而且給生活帶來諸多不便，污染了人們的日常生活環(huán)境。因此，從氣候和制冷設(shè)備中回收冷凝水不僅節(jié)約能源，而且有益于環(huán)境保護(hù)。

結(jié)束語

綜上所述，采用外部輔助循環(huán)系統(tǒng)雖然可以有效確保制冷循環(huán)能效水平的提升，但是采用的輔助系統(tǒng)可能具有投資高、占用空間大、性能水平低等問題，而且這種方式依賴于兩個系統(tǒng)間能量交換的配合情況，存在運(yùn)行效果不穩(wěn)定的可能。采用內(nèi)部循環(huán)的方式既可以對制冷工質(zhì)實(shí)現(xiàn)充分的過冷，系統(tǒng)運(yùn)行效果又不受制于除環(huán)境外的其它外部影響，且投資成本、占用空間都相對較小，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也更加簡單。

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