暖通空調(diào)工程中換熱器的運行節(jié)能分析

趙建民

（撫順礦業(yè)中機熱力有限責(zé)任公司， 遼寧 撫順 113000）

引言

暖通空調(diào)中的換熱器承擔(dān)著熱流體和冷流體之間熱量的傳遞工作，其在整個暖通空調(diào)運行能耗中占據(jù)著較高的比例，想要提高此過程的能源利用率，就需要對換熱器節(jié)能控制工作引起重視，采取更為節(jié)能的運行方式，為換熱器節(jié)能降耗創(chuàng)造良好的運行條件。我國目前的暖通空調(diào)換熱器類型主要包含有板式、螺旋螺紋管式、波節(jié)管式以及螺紋擾動盤管式幾大類。

1 簡析暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計的必要性

據(jù)相關(guān)統(tǒng)計調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，暖通空調(diào)能源消耗比例在整個建筑能耗總量中幾乎占到了40%甚至更多，這就造成了能源的嚴(yán)重浪費，不斷激化能源供求關(guān)系矛盾[1]。隨著時代的發(fā)展和人們生活質(zhì)量的不斷提高，大家對居住環(huán)境的要求越來越高，特別是近些年人們越來越意識到保護自然生態(tài)環(huán)境的重要性，所以對暖通空調(diào)節(jié)能降耗設(shè)計工作也引起了高度重視，隨著我國人均居住面積的不斷持續(xù)增加，各家各戶基本上都會用到暖通空調(diào)，這就使能源消耗越加嚴(yán)重，能源供需不協(xié)調(diào)問題體現(xiàn)越來越明顯。除此之外，由于我國目前所使用的能源基本上都屬于不可再生能源，尤其是電能，過度的消耗就給能源生產(chǎn)帶來了更大的挑戰(zhàn)和壓力，同時還會引發(fā)一系列的生態(tài)污染問題。

暖通空調(diào)節(jié)能可以從以下兩個方面進行著手：第一，變頻系統(tǒng)。將變頻系統(tǒng)應(yīng)用到暖通空調(diào)工程當(dāng)中可以有效減少能源的損耗，同時還可以對暖通空調(diào)系統(tǒng)當(dāng)中存在的一些不足起到很好的補充作用，大大降低空調(diào)運行成本。在具體設(shè)計的時候，可以留出一定的空間，這樣就為設(shè)備負(fù)荷的有序平穩(wěn)運轉(zhuǎn)創(chuàng)造了良好的前提條件。比如，在建筑節(jié)能設(shè)計過程中就可以將變頻系統(tǒng)融入到暖通空調(diào)當(dāng)中，以對系統(tǒng)的輸出功率作出及時的調(diào)整，再加上對設(shè)備負(fù)荷變動的改變可以增強空調(diào)的節(jié)能效果[1]。第二，地源熱泵。這種系統(tǒng)在暖通空調(diào)工程中的應(yīng)用，由于其采用了埋管式系統(tǒng)，所以安裝操作更為靈活，易于控制。埋管一般都是采用立埋交換方式，在系統(tǒng)運行過程中將水作為冷熱量載體，實現(xiàn)土壤和機組之間熱量的有效交換。地源熱泵暖通空調(diào)系統(tǒng)通常情況下包含有三個組成部分，每個部分之間的熱量傳遞都是依靠空氣和水，地源熱泵和地能之間的換熱介質(zhì)為水，空調(diào)末端的換熱介質(zhì)既可以是水也可以是空氣，無論哪種方式都可以達到較好的恒溫和恒濕效果。

2 暖通空調(diào)工程中換熱器運行節(jié)能方法

2.1 蒸汽節(jié)能方法

蒸汽節(jié)能方法在暖通空調(diào)工程換熱器運行中的合理應(yīng)用可以大大減少暖通系統(tǒng)實際運行過程的能耗。在整個建筑工程中，暖通空調(diào)的主要作用就是提供生活熱水和采暖，蒸汽節(jié)能在換熱器中的運用可以對蒸汽資源實現(xiàn)重新利用，大大減輕了換熱器在實際運行過程的能耗壓力。我國目前常見的蒸汽節(jié)能措施主要包括蒸汽溫控節(jié)能、汽水加熱節(jié)能以及凝結(jié)水熱能回收節(jié)能幾種，主要是通過對蒸汽中的熱量進行重新回收利用而達到節(jié)能目標(biāo)。暖通空調(diào)供應(yīng)商可以采用調(diào)節(jié)蒸汽的方式使換熱器具備更好的節(jié)能條件，在換熱器實際應(yīng)用過程中對蒸汽進行二次回收利用，以達到節(jié)能效果。需要注意的是，針對工業(yè)建筑和民用建筑暖通空調(diào)，在應(yīng)用換熱器蒸汽節(jié)能方法的時候存在較大的差異，工業(yè)建筑暖通空調(diào)換熱器蒸汽節(jié)能措施一般都是通過對尾氣余熱的回收再利用實現(xiàn)節(jié)能。實踐證明通過對蒸汽節(jié)能方法的合理應(yīng)用可以達到非常不錯的節(jié)能效果。

2.2 電能節(jié)約方法

電能節(jié)約同樣也是我國目前一種主要的暖通空調(diào)換熱器運行節(jié)能方式，換熱器電能節(jié)約一半可以采用低沸點溶劑蒸餾回流和換熱器的精細(xì)化生產(chǎn)兩種工藝，第一種工藝在換熱器無冷卻介質(zhì)環(huán)境下就可以完成冷卻作業(yè)，從而大大降低了冷卻過程中電機的能耗，從而起到節(jié)約電能資源的效果。第二種是一種更為精細(xì)的生產(chǎn)工藝，通過精細(xì)化的生產(chǎn)流程將換熱器蒸餾時間縮到最短，有效提高了換熱器作業(yè)效率，從而達到電能節(jié)約效果[2]。

2.3 成本節(jié)約方法

1）不斷創(chuàng)新和完善換熱器生產(chǎn)工藝，在保證換熱器生產(chǎn)質(zhì)量基礎(chǔ)之上，盡可能降低生產(chǎn)成本，其結(jié)構(gòu)當(dāng)中的冷凝器最好選用一級設(shè)備。

2）結(jié)合暖通空調(diào)工程現(xiàn)場具體環(huán)境確定最為科學(xué)合理的換熱器安裝方式和安裝位置，由于換熱器安裝費用往往都比較高，所以一定要保證安裝管道和設(shè)備的合理性，盡可能避免返工。

3）節(jié)約換熱器運行期間溶劑和中間體的使用量，最好對溶劑進行回收再次利用。

4）做好換熱器后期維護保養(yǎng)工作，將換熱器各類故障發(fā)生幾率降至最低，延長其使用年限。

3 實驗案例分析

3.1 實驗分析

在開始模擬暖通空調(diào)換熱器運行之前，相關(guān)工作人員應(yīng)該做好換熱器的拼接工作，在換熱器的外部鋪設(shè)硬質(zhì)塑料，以盡可能減少其熱量的散失。在具體模擬過程中需要給換熱器接入加熱器和溫控器，從而為其運行創(chuàng)造一個持續(xù)不斷加熱的條件。本實驗選用的“水-水”換熱方式，利用熱水泵將換熱器當(dāng)中的水抽出，然后將水輸送到電加熱器當(dāng)中，當(dāng)水溫上升到一定數(shù)值的時候向其中加入冷水進行換熱[3]。本實驗當(dāng)中的兩種熱水器處于同一個并聯(lián)系統(tǒng)當(dāng)中，通過閥門實現(xiàn)對換熱器的控制，這樣便于記錄實驗數(shù)據(jù)。

3.2 數(shù)據(jù)處理

在本實驗中需要記錄的換熱器運行節(jié)能數(shù)據(jù)主要包括：換熱器熱水和冷水的具體流量、進口和出口溫度值、壓降數(shù)據(jù)以及冷水流量等，然后在此基礎(chǔ)之上對換熱器換熱量進行計算，具體計算公式為：

式中：Q1代表換熱器的平均放熱量，Q2代表冷水的平均吸熱量，M1代表熱水流量，M2代表冷水流量，Cp1代表熱水前提下的比定壓熱容，Cp2代表冷水前提下的比定壓熱容，T1代表熱水進口溫度，T2代表熱水出口溫度，t1代表冷水進口溫度，t2代表冷水出口溫度。

3.3 結(jié)果分析

經(jīng)過模擬實驗發(fā)現(xiàn)，暖通空調(diào)換熱器運行節(jié)能效果會受到換熱器阻力和流量、傳熱效果和流量以及最佳流速等相關(guān)參數(shù)的影響，換熱器最佳運行流量計算相關(guān)參數(shù)見表1所示。想要實現(xiàn)換熱器的節(jié)能運行，不管是上面所說的哪種節(jié)能方式，都可以參考實驗數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)換熱器節(jié)能效益的最大化。

表1 列管式換熱器最佳運行流量計算

4 結(jié)語

為了實現(xiàn)暖通空調(diào)換熱器的節(jié)能運行，降低空調(diào)實際運行過程的能耗，保證暖通空調(diào)工程經(jīng)濟效益和生態(tài)效益的最大化，還需要不斷深入研究，提出更加科學(xué)合理的節(jié)能運行方法。