淺談板管蒸發式冷凝空調節能改造

李健彬

摘 要：節能減排、提倡低碳生活在全國乃至全世界已成為當今一個熱門話題，如何在生活及生產中提高能源利用率，減少污染物排放，已成為各領域急需解決的問題。在空調領域，風冷式空調機組是空調機最早的形式，其發明者為開利，特點是：小型機組，系統簡單可靠，至今仍是空調產品的主要形式。隨后，對空調主機的單機容量需求越來越大，同時對能效提出更高的要求，美國推出了水冷式空調系統。其特點是：制冷效率高，系統可以單機大到1000多冷噸，但是系統比風冷系統復雜，冷源系統不是由單一機組提供，而要配套冷卻塔和冷卻水泵組成一個系統，系統復雜、設備多、維護費用是主要缺點。隨著板管蒸發式冷凝技術的研究及發展，COP已高達4.6，且系統簡單，安裝方便，無需冷卻水塔等設備，在節能方面已有顯著成效，它較傳統冷水機組節能高達15%，較傳統風冷機組節能高達30%。板管蒸發式冷凝空調在舊工程改造以及新建工程方面的節能效果是立竿見影的。

關鍵詞：節能；蒸發式冷凝；空調；改造

前言

隨著社會的發展，人們對生活的質量要求越來越高，特別是進入新世紀以來，人們在享受高品位生活的同時卻在破壞著我們賴以生存的環境。2005年1月27日，評估世界各國（地區）環境質量的“世界可持續指數”（ESI）在瑞士達沃斯正式對外發布，在全球144個國家當中，中國排名倒數第8。2011年9月27日，國務院在北京召開全國節能減排工作電視電話會議，溫家寶指出，“十一五”時期，我國節能減排取得顯著成效，我們以能源消費年均6.6%的增速支撐了國民經濟年均11.2%的增長。節能減排工作有力促進了產業結構調整和技術進步，為應對全球氣候變化做出了重要貢獻。當前，節能減排形勢還相當嚴峻。必須充分認識節能減排的極端重要性和緊迫性，增強憂患意識、危機意識和責任意識，以科學發展觀為指導，堅持節能減排思想不動搖，工作不松懈，力度不減弱，步伐不放緩，全面落實“十二五”節能減排綜合性工作方案，務求取得預期成效?！笆濉逼陂g，要實現節約能源6.7億噸標準煤。在減排方面，提出2015年，全球化學需氧量和二氧化硫排放總量分別控制在2347.6萬噸、2086.4萬噸，比2010年的2551.7萬噸、2267.8萬噸分別下降8%；全國氨氮和氮氧化物排放總量分別控制在238.0萬噸、2046.2萬噸，比2010年的264.4萬噸、2273.6萬噸分別下降10%。如今可以說我國有組織、有規模的節能減排工作已經深入開展，并取得良好的社會和經濟效果，但形勢依然嚴峻，任務依然艱巨，節能減排已成為我國目前和今后社會發展的重要風向標。

1 制冷原理

目前，建筑耗能已與工業耗能、交通耗能并列，成為我國能源消耗的三大“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，呈急劇上揚的趨勢。

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

蒸發冷卻空調技術是利用水蒸發吸熱的制冷技術，在沒有任何熱源的條件下，水與空氣間的熱濕交換過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，利用循環水直接（或通過填料層）噴淋空氣就可獲得降溫的效果。在條件允許時，可以將降溫后的空氣作為送風以降低室溫，這種處理空氣的方法稱為蒸發冷卻空調，蒸發冷卻空調技術是一種環保、高效、經濟的冷卻方式，故它又被稱為“零費用空調”、“綠色空調”和“仿生空調”，主要由于它具有以下特點：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電能的要求；設備簡單，能降低冷卻設備成本，還可以采用全新風，提高室內舒適性。

2 案例應用

我們以中山某空調改造項目為例，探討蒸發式冷凝空調與傳統空調的能耗對比。該項目為商場和酒店的大型綜合體，空調總面積為：72360m2，地上四層為功能商業中心，五層以上為公寓和酒店客房。該工程優化設計采用板管蒸發式冷凝螺桿冷熱水機組+末端中央空調系統為系統提供集中供能（夏季制冷、冬季采暖功能）。該項目分為商場及酒店2部分，其中商場部分劃分為2塊，其中超市部分為自建系統。其他商場部分的空調總冷負荷為8400KW；酒店部分總冷負荷為2355KW。該工程原機組采用傳統冷水機組，現采用蒸發式冷凝空調改造，我們可以分析比較（見表1）。

表1 傳統冷水機組、采用蒸發式冷凝空調改造分析比較

從表1可以看出，原配置總制冷輸入功率為2703KW，采用蒸發式冷凝空調改造后的輸入功率為2363KW，節能率達到12.58%，假設全年制冷運行210天，每天運行12小時，機組全功率運行，電費按1元/kw.h計算，則改造后每年可節省85.68萬元。采用蒸發式冷凝空調，可省去冷卻塔龐大的占地面積，從而達到節地的效果，且可完全杜絕冷卻塔的“飛水”現象，不但可以減少水資源的浪費，還能減少廢水對環境的污染，從而達到節地的效果。

3 結束語

板管蒸發式冷凝空調以水和空氣作冷卻介質，利用水的蒸發帶走汽態制冷劑的冷凝熱。工作時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，高溫汽態制冷劑由冷凝排管組上部進入，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為水蒸汽，其余落在下部集水盤內，供水泵循環使用，風機強迫空氣以3-5m/s的速度掠過冷凝排管促使水膜蒸發，強化冷凝管外放熱，并使吸熱后的水滴在下落的進程中被空氣冷卻，蒸發的水蒸汽隨從空氣被風機排出，未被蒸發的水滴被脫水器阻擋住落回水盤。板管蒸發式冷凝空調的COP可達到4.4以上，結構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，系統安裝小，安裝方便，省去了冷卻水系統的安裝及調試，縮短設計周期，安裝工程量下降，更能達到節地、節水、節電的效果，完全符合現階段提倡的綠色建筑標準。