中央空調(diào)技術(shù)原理、用水分析及節(jié)水對(duì)策

2020/12/30

一、中央空調(diào)的主要類型、原理與特點(diǎn)

中央空調(diào)是一種保障機(jī)場(chǎng)、車站、商場(chǎng)、娛樂、酒店、學(xué)校及辦公公共室內(nèi)場(chǎng)所空氣質(zhì)量的重要設(shè)施。包括室內(nèi)新風(fēng)處理、冷熱源、輸運(yùn)分配和自動(dòng)控制等部分組成。

大型中央空調(diào)(建筑面積10000平米以上)按空氣處理設(shè)備可分為集中式中央空調(diào)和半集中式中央空調(diào)兩種。集中式中央空調(diào)的新風(fēng)處理、冷熱空氣的送回風(fēng)機(jī)等集中在空調(diào)設(shè)備房?jī)?nèi)，通過送回風(fēng)管與被空調(diào)的場(chǎng)所相連接，對(duì)空氣進(jìn)行集中處理和分配，而半集中式中央空調(diào)只有新風(fēng)由空調(diào)設(shè)備房集中處理，房間內(nèi)的空氣由分散的房間內(nèi)裝置處理。集中式中央空調(diào)適用于公共場(chǎng)所面積較大的機(jī)場(chǎng)、車站、商場(chǎng)、娛樂等場(chǎng)所，而半集中式中央空調(diào)適用于酒店、學(xué)校、辦公等場(chǎng)所。

近年來對(duì)于建筑面積小于10000平米的中央空調(diào)多采用一種變制冷劑流量系統(tǒng)，也稱VRV空調(diào)系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為一臺(tái)室外機(jī)對(duì)應(yīng)一組可多達(dá)50臺(tái)室內(nèi)機(jī)，控制系統(tǒng)采用變頻抵制方式，這種系統(tǒng)也稱多聯(lián)機(jī)，是家用空調(diào)的一種增強(qiáng)型。系統(tǒng)具有節(jié)能、設(shè)備維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，適用于辦公樓宇等。

組成中央空調(diào)的冷熱源部分是中央空調(diào)系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備，分為兩類，一類是電動(dòng)壓縮式制冷;另一類是熱驅(qū)吸收式制冷。

電動(dòng)壓縮式制冷是氣體壓縮機(jī)在電力作用下將冷卻媒介由氣態(tài)進(jìn)行壓縮變?yōu)楦邷貧鈶B(tài)，冷凝器中與外界空氣換熱，冷卻后氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，由于節(jié)流閥作用閥后形成低壓液態(tài)，在蒸發(fā)中吸收空氣中的熱量，蒸發(fā)為氣態(tài)。通過壓縮、冷凝、蒸發(fā)、再壓縮，變可以把蒸發(fā)器吸收的熱量通過冷凝器散出去了。壓縮機(jī)按壓縮方式不同又有活塞式、螺桿式和離心式。

熱驅(qū)吸收式制冷是利用溴化鋰不變質(zhì)、不揮發(fā)、不分解、極易溶于水，20度時(shí)在水中的溶解度是食鹽的3倍具有很強(qiáng)的吸濕性，能夠吸收比其溫度低得多的蒸汽，其溫度越低嘗試越高吸濕性越強(qiáng)的特性進(jìn)行制冷。溴化鋰溶液在吸水器中吸收水蒸氣，蒸發(fā)器的水蒸發(fā)吸收冷水中的熱量，由于溴化鋰溶液吸收水分后，溶液濃度降低，吸濕能力也降低，這時(shí)將該溶液在進(jìn)行加熱使其中的水分蒸發(fā)，溴化鋰溶液重新變濃，蒸發(fā)的水分經(jīng)過與冷卻水換熱后凝結(jié)成水。這樣循環(huán)往復(fù)便可將冷水中的熱量由冷卻水傳給大氣，低溫冷水便是空調(diào)所需的冷源。按溴化鋰溶液的加熱方式不同可分為蒸汽型、熱水型、燃油型和燃?xì)庑汀?

熱驅(qū)吸收式制冷比電動(dòng)壓縮式制冷的運(yùn)行費(fèi)用高出60%以上，一般在沒有工業(yè)廢汽和廢熱的工業(yè)區(qū)多數(shù)采用電動(dòng)壓縮式制冷。

電動(dòng)壓縮式制冷按冷卻方式可分為水冷式和風(fēng)冷式，熱驅(qū)吸收式制冷只能采用水冷式，VRV系統(tǒng)為風(fēng)冷式。水冷式是將壓縮機(jī)中的熱量由敞開式冷卻塔傳向大氣，而風(fēng)冷式是通過空冷散熱器傳給大氣。

水冷式壓縮制冷初期投資比風(fēng)冷式低15~20%，運(yùn)行電耗低約25%，因此，中央空調(diào)基本采用水冷式壓縮制冷技術(shù)。

二、中央空調(diào)的用水情況分析

中央空調(diào)用主要是循環(huán)冷卻用水，風(fēng)冷式壓縮制冷系統(tǒng)采用了空冷散熱器方式散熱，循環(huán)冷卻不耗水。水冷卻壓縮制冷的用水集中在循環(huán)冷卻水系統(tǒng)，主要用水設(shè)備循環(huán)水泵、管路系統(tǒng)和冷卻塔。循環(huán)冷卻水系統(tǒng)水損失包括4部分，包括:蒸發(fā)、風(fēng)吹、排污以和泄漏。中央空調(diào)的循環(huán)冷卻用水量是蒸發(fā)、風(fēng)吹、排污以及和泄漏量的總和。

循環(huán)冷卻水四部分損失的水量中泄漏損失包括冷卻塔的濺散、管道和水泵等部件泄漏，在運(yùn)行管理好時(shí)，其量非常小,可忽略不計(jì)。

因此，中央空調(diào)的用水量主要是蒸發(fā)、風(fēng)吹和排污而損失的水量，蒸發(fā)和風(fēng)吹損失量與冷卻塔有關(guān)，排污損失量與循環(huán)水水質(zhì)相關(guān)。

循環(huán)冷卻水補(bǔ)水量=蒸發(fā)損失量+風(fēng)吹損失量+排污損失量。

蒸發(fā)損失量約為循環(huán)冷卻水的1.5%，風(fēng)吹損失可控制在循環(huán)水量的0.05%以下。排污量與濃縮倍率有關(guān)，量值為蒸發(fā)損失量除濃縮倍率減1，如濃縮倍率是2，則排污水量等于蒸發(fā)損失量，濃縮倍率為10，則排污損失為蒸發(fā)損失的0.1倍。新加波對(duì)于中央空調(diào)中的節(jié)水有一定的要求，在綠色建筑評(píng)價(jià)中濃縮倍率大于等于7才能得分。

綜上所述，水冷式中央空調(diào)用水量約為循環(huán)水量的3%~5%，主要是蒸發(fā)與排污損失。一個(gè)10000平米的辦公樓約需要配備1700千瓦的制冷量，相應(yīng)需要循環(huán)水量約280立方米每小時(shí)，即每小時(shí)的耗水量約5~8立方米。

三、節(jié)水潛力及改進(jìn)措施

中央空調(diào)的主要耗水是冷卻塔的蒸發(fā)損失與排污損失，其它耗水可通過加強(qiáng)管理得到改進(jìn)，所以，節(jié)水的主要方向是加強(qiáng)管理、采用減少蒸發(fā)排污技術(shù)。

循環(huán)水系統(tǒng)的管理要做好以下幾點(diǎn):

定期更換除水器及淋水填料等塔內(nèi)相關(guān)設(shè)備，減小風(fēng)吹損失。

經(jīng)常巡檢設(shè)備，杜絕滴漏跑冒。

對(duì)中央空調(diào)使用過程中產(chǎn)生的冷凝水進(jìn)行回收和再利用。

冷卻塔是以蒸發(fā)為主要散熱方式將熱量傳給大氣，在不改變散熱方式的前提下，減少蒸發(fā)損失有一定的困難?？蓢L試在增加能耗的情況下，采用以下方式減少冷卻塔的蒸發(fā)。

昌導(dǎo)綠色生活降低冷卻負(fù)荷從而減少蒸發(fā)用水。

選擇風(fēng)冷方式或其它冷卻方式。

采用干濕式冷卻方式，在循環(huán)水進(jìn)入蒸發(fā)冷卻前在空冷散熱器中先行冷卻，這部分冷卻的熱量不就產(chǎn)生蒸發(fā)損失，從而減少用水量。

研究采用經(jīng)濟(jì)合理的方法對(duì)出口飽和水蒸汽中的水進(jìn)行回收和再利用。

采用模塊式冷凝技術(shù)回收部分蒸發(fā)水。

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)排污量是一個(gè)比蒸發(fā)損失還大的用水量，減少排污可減少用水量。要減少排污量則要提高循環(huán)水的濃縮倍率，濃縮倍率的提高需要對(duì)循環(huán)水進(jìn)行水質(zhì)穩(wěn)定處理，以減少結(jié)垢和腐蝕。

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