回收空調制冷設備凝結水的節能

吳凱 張小金

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

關鍵詞：回收空調;制冷設備;凝結水節能

引言

全球氣候變化與能源日益緊缺的形勢導致了節能環保與可持續發展成為世界上各國關注的重點。中國一方面在大力發展新能源產業，另一方面在不斷促進技術革新提高現有產業的節能水平。在制冷空調領域，2020年7月正式實施了號稱史上最嚴格的制冷空調能效限定國家標準（GB21455-2019《房間空氣調節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裝置，這充分表明了國家以政策手段激勵制冷空調行業實現技術創新、節能降碳的決心。

1概述

隨著空調應用越來越普及，其能源消耗在社會總能源消耗中所占比例越來越大。據不完全統計，上海夏季空調峰值能耗約占全市總能耗的1/3。空調所消耗的電力或熱能大部分來自火力發電廠或獨立鍋爐舍，燃燒過程中的排放是大氣溫室效應和污染的根源。因此，減少氣候和制冷設備的能耗不僅關系到合理的能源使用，而且關系到地球的環境保護。表面空氣冷卻器通常用于綜合空調、制冷和除濕設備、制冷機組和風機盤管。空氣通過表面冷卻器中的“制冷劑”冷卻和除濕后，產生一定量的低溫凝結水。如果不能直接抽取或回收這部分凝結水，那就是浪費能源。本文將分析凝析回收的節能效果，為凝析回收的設計計算提供理論依據，并指出提高節能效果的有效方法。

2冷凝熱回收的恒溫恒濕空調

在科技不斷發展的今天，空調系統的使用對人們生活及產品質量影響越來越大，特別是在工藝性空調系統中，創造一個保證生產工藝精度要求、節能、舒適的微氣候環境，是保證產品質量高精度、高純度、高成品率以及工作者健康工作的前提，但是要滿足空調精度要求，則會導致空調設備運行能耗隨之增加。在傳統的空調系統運行中，經常采用表面冷卻器對混合空氣進行降溫除濕到露點溫度后直接送入生產廠房，這種送風方式存在送風溫差過大、送風溫度過低、送風量過小，空調房間換氣次數較少，空氣品質較差，達不到生產工藝和人們的舒適性要求。而要加大空調房間的送風量、減少送風溫差則需要對冷卻去濕后的低溫空氣進行再熱。目前絕大多數工藝性空調再熱通常采用獨立熱源供熱，這樣不僅存在冷熱抵消的現象，而且耗能較大，不利于節能環保;同時傳統的工藝性空調對空氣降溫除濕后所產生的大量低溫冷凝水直接排放，未有效利用;且對于為空調提供冷源的冷水機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掉，從而降低了冷凝器的換熱效率，增加了冷水機組的運行能耗為此本文提出基于冷凝熱回收的恒溫恒濕空調系統方案，此方案不僅可以節能減排，符合節約資源和保護環境的基本國策，還能有效降低空調系統的整體運行能耗，最大程度增加空調送風量，有效改善空調房間的空氣品質。

3冷凝水回收利用系統

冷凝水回收利用系統主要由設置在空調處理箱中的表面冷卻器1-1、接水盤1-2、冷凝水管1-3、預冷器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空氣經表冷器冷卻去濕后所產生的冷凝水進行回收，并將對室外不果斷的新風進行預冷處理，從而節約空調新風冷負荷。同時將對新風預冷后的冷凝水進一步回收用于補充空調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：將進入空調處理箱1-8的新回風混合空氣經表面冷卻器冷卻去濕后所產生的冷凝水進行回收，由接水盤1-2進行收集，然后通過水過濾器1-5過濾，再經冷凝水管1-3進入新風預冷器1-4中，對室外來的新風先進行預冷處理;同時將對新風預冷后的冷凝水進一步回收用利用，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設備控制系統

4.1空調的保養

空調系統和設備本身的良好運行狀況是其安全、經濟地運行以及較長的使用壽命：確保制冷質量和使用壽命期的基礎是做好空調系統的維護，這是系統和設備良好工作條件的重要條件之一。維護工作是預防性、計劃性和定期性工作。主要內容是根據維護系統并根據具體情況進行必要的更換潤滑油，更換易損材料和零件，并進行清理清潔、擰緊、調整、小修和其他工作。忽略這些瑣碎而復雜的維護工作通常是導致系統和設備性能異常以及頻繁發生故障的主要原因之一。

4.2經濟節能運行措施

維護空調系統的成本相對較高，主要成本之一是運行期間的能耗。為了降低空調運行期間的成本，除了進行復雜的管理工作外，主要重點是在確保空調系統安全正常運行，改善空調系統安全性的前提下，最大限度減少系統中的冷熱損失，提高各種設備的效率，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經濟運行并最大限度降低了運行成本。為此，有必要根據系統和設備的類型和特點，結合用戶對空調和控制標準的要求，建筑物的形狀和結構的特點，并結合當地的戶外天氣情況，制定可能的經濟和節能的運營和管理措施。在系統運行期間，必須將整個空氣系統的新風消耗量保持在設計或規定要求的最低值;在春季和秋季，應根據內部和外部條件，甚至所有條件，盡可能只使用新風系統，而不需要開啟空調主機;當空調系統處于間歇運行狀態時，應根據天氣情況、內部負載和建筑物圍護結構選擇適當的啟動和停止時間;對于帶有一個冷卻塔和多個風扇的矩形冷卻塔，應根據外部天氣條件確定要開啟的風扇數量，另外在確保冷卻水的回水溫度與空調主機正常運行相一致的前提下，不應打開風扇或將風扇調到盡可能低的水平;要對冷卻水系統進行及時的水質處理，最大限度降低空調主機冷凝器銅管內壁結垢的速度，確保熱交換效率保持在較高的水平，減少電耗。

5回收凝結水的節能分析

5.1采用凝結水回收技術后制冷量的總增量ΔQ

由于冷卻除濕過程中產生的冷凝水溫度較低，如果回收到冷凝器出口，進一步吸收制冷劑釋放的熱量，從而進一步增加液體的過冷度，流經節流閥的制冷劑干燥度會降低，循環的單位制冷量必然增加。因為冷凝器的原始熱源有其溫度極限，所以冷凝器的出口狀態為點3，溫度為T3。

5.2采用凝結水回收技術的節能效果分析

（1）冷凝水除濕的熱量主要受水潛蒸發熱的影響。因此，冷凝水回收的關鍵技術是回收冷凝水蒸發相變的潛熱。因此，應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、制冷除濕設備和制冷機組的冷凝水基本上是在不發生相變的情況下直接衍生出來的，這不僅浪費能源，而且給生活帶來諸多不便，污染了人們的日常生活環境。因此，從氣候和制冷設備中回收冷凝水不僅節約能源，而且有益于環境保護。

結束語

綜上所述，采用外部輔助循環系統雖然可以有效確保制冷循環能效水平的提升，但是采用的輔助系統可能具有投資高、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間能量交換的配合情況，存在運行效果不穩定的可能。采用內部循環的方式既可以對制冷工質實現充分的過冷，系統運行效果又不受制于除環境外的其它外部影響，且投資成本、占用空間都相對較小，系統結構也更加簡單。

參考文獻

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