新型空调设计与节能

吴和英

摘要:为降低空调耗能,保护环境为出发点,本文从空调设备、空调方式、空调自控三方面,介绍了空调节能的新技术和新措施,希望通过不断地技术革新,空调在创造健康舒适室内环境的同时,能最大限度地保护环境。

关键词:新型空调;设计;节能

近年来由于能源短缺和环境恶化问题日趋严重,空调作为耗能大户,在满足人们健康、舒适要求的同时,节约能源和环境保护己成为暖通空调行业需要面对的一个重要问题。许多设备更新和技术创新都是围绕节能与环保而进行的,主要有以下几方面:

一.空调设备的技术创新

1.新型的空调末端装置:由于变风量系统送风量减小,会影响室内温度和流速分布,于是产生了变一次风量定送风量的末端装置。该装置由风机一个出风口(可由软管连接多个风口)和两个进风口的箱体组成。一个为一次进风口,另一个为回风口(即二次风)。当室内负荷变化时,通过改变一次进风量和回风量的比例,使送入房间的风量保持最大送风量(定风量)。如负荷减小,一次风量减小,回风量增大,两者在箱内混合后送入室内,可避免风量减小时引起气流分布不均的现象。它与带一次回风的诱导器空调系统相似。

2.改变气流方向的送风口。在风口出口处,设有由室温和送风温差传感器控制的上下左右可动的核体,通过改进风向板形状,扩大了送风范围。上下风向板和左右风向板采用一体化设计,左右风向板设在出风口前方。这样,降低了倾斜调整左右风向时的风量减小状况,左右方向的送风范围可扩大约40%。可使冬季产生下送气流,夏季获得扩散型气流。

3.毛细管网换热器:具备最大的换热面积,而且作为集配式结构通水能力好散热均匀,因而是一种高效的散热器,可以有效利用低品位的能源并提高空调系统的能效。以毛细管网为末端采暖时只需要供水温度32-35℃,制冷时供水温度16-18℃,与地源热泵结合可以让系统比常规中央空调节能70%以上。这就是利用毛细管网实现节能的原理。对提高住宅品质来说,毛细管网只需要极小的安装空间,提供极高的舒适度,没有空气对流或湍流,没有噪音和灰尘污染,没有过热或过冷的局部区域,因而,毛细管网换热器代表了未来空调的发展方向,可以替代散热器、地板采暖和传统空调。

4.两个汽缸的双转子压缩机。根据负荷大小停止一个汽缸的工作,可在低耗电量状态下运行的双压缩机工作模式。 该汽缸连接压缩室的吸入侧和压缩侧,通过向压缩侧供给高压制冷剂来停止工作。本来旋转式压缩机是通过高压压缩侧和低压吸入侧的压力差使叶片追随滚轮,压缩侧和吸入侧能够分开。而此次通过消除吸入侧和压缩侧的压力差,使叶片自由运转,叶片用磁铁固定后呈打开状态,汽缸卸载,与原机型相比平均耗电量降低了约40%。

二、新型的空调方式

1.间接蒸发冷水机:采用自来水为制冷剂,以干空气的吸水能力为制冷动力的方式,把室外新鲜空气经过加湿、除尘、过滤、制冷,处理完以后送到房间里来,污浊的空气再由门窗排出去。对空气干燥的区域,间接蒸发冷水机是最环保节能的“天然”空调。

2.蓄冷(热)机组.利用夜间电力制冷并储存在介质中,白天运行时制冷剂经过蓄冰槽内盘管而起了过冷的作用,使制冷量在相同条件下增加1.25倍。或将夜间制造的冷气储存到混凝土顶棚的里面,在白天让顶棚和室内的空气进行循环。这系统结构简单,无需专门设安放空调机的机械室。与冰蓄能空调系统一同使用,可以节约电费约30%。而单纯使用冰蓄能空调系统,仅能节省24%左右。为了有效地利用这种新型空调系统,顶棚在设计中尽可能减少了梁的使用,钢筋的两端留下了15米左右的无梁的空间。由于是空气热源方式,通过四通阀门的转换亦可用于冬季制热。对直接利用太阳热量的冰蓄冷热泵系统,在屋顶上设具有制冷剂盘管的太阳能集热板,建筑物内设蓄冰槽,在冬夏季不同季节的晚上和白天,利用阀门的切换可实现蓄热后放热的工况。

3.水源/地源热泵空调系统:它冬季从大地吸收热量(包括土壤、井水、湖泊等天然能源),夏季向大地放出热量,与常规的空调系统相比约可节能50%,是一种利用可再生能源达到高效节能,无污染的新型空调系统。地源热泵系统是可再生能源应用的主要途径之一,也最利于与太阳能供热系统相结合。

4.“一拖几”机组,由一台压缩机带多台室内机同时供冷(热)的系统。采用电子膨胀阀调节各室内机的制冷剂流量,以适应室内不同的负荷变化;采用变频调速方式对压缩机进行能量调节;该系统的配管长度可达l00m,最大的机组一台压缩机可拖十多台室内机。通过对室内外风机转速、四通阀、送风口风向调节板等部件的控制,可实现室内环境的高舒适性和系统节能的完美结合。同中央空调相比,它具有易调节,适应性强(能同时满足不同室内环境的要求),设备所占空间小,又避免了中央空调二次换热的损失。

三、空调系统的自控

由于电子传感器、微电脑、电子膨胀阀、变频器等技术的发展,空调从单一的温度控制到室内热环境的综合控制,发展人工神经网络与模糊技术相结合的智能控制,空调传统机械式控制系统逐渐由数字式控制系统取代,这不仅大大提高了控制系统的稳定性、快速性、准确性和空调的舒适性,而且催促了新型空调设备和新的空调方式的出现。

1.变风量系统中,机械定静压节流型末端装置损失大,准确性差,而电子变静压阀板型装置(末端装置内设风里传感器),采用直接数字控制系统,阀板由室温传感器及风量传感器所控制,而风机的转速由各末端的开度传感器经微机处理后直接控制,风机转速低,节能性好。

2.电子膨胀阀节流:节流机构为了节能降耗,应在不同工况、不同负荷下保证向蒸发器的供液量与蒸发负荷相匹配。节能的途径是及时地控制过热度(控制液位),实时有效地调节流量。热力膨胀阀在变工况下供液量的调节较差,而电子膨胀阀在过热度控制(液位控制)、流量调节均优于传统的节流机构,而且反应速度更快、调节范围更广,节能效果更加显著。于是产生了“一拖几”的新型空调机组。

我国的能源利用率非常低,能源结构不合理,在这种情况下,我们必须改变设计思路和设计方法,以尽快提高我们的设计水平。在暖通冷、热源选择上要充分考虑一次能源的利用率,力求对地球环境负荷降到最低。

参考文献:

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