淺談中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造

淺談中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造中達電通股份吳木榮摘要:利用變頻器和PLC的邏輯控制功能及通訊功能，對重要空調(diào)各個系統(tǒng)分析后做出節(jié)能改造的方案。關(guān)鍵詞：中央空調(diào)變頻技術(shù)PLC邏輯控制通訊能力一、前言中央空調(diào)是大廈里的耗電大戶，正常供暖或供冷季節(jié)每年的電費中空調(diào)耗電占60％左右，因此中央空調(diào)的節(jié)能改造顯得尤為重要。由于中央空調(diào)系統(tǒng)按最大負(fù)荷設(shè)計，并且留10-20％設(shè)計余量，而實際上絕大局部時間空調(diào)是不會運行在滿負(fù)荷狀態(tài)下，存在較大的冗余，所以節(jié)能的潛力很大。另外冷凍水泵和冷卻水泵不能隨負(fù)載變化作出相應(yīng)調(diào)節(jié)運行速度和合理數(shù)量，只能靠門和旁通來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的流量與壓差，因此不可防止地存在較大截流損失和大流量、高壓力、低溫差的現(xiàn)象，從而致使大量電能浪費〔冷凍水泵額外負(fù)載增多間接造成冷水機組負(fù)荷變大〕和造成中央空調(diào)最末端達不到合理效果的情況。本文針對某酒店改造工程的自身特點，利用變頻器和PLC的控制系統(tǒng)對原工程的中央空調(diào)系統(tǒng)進行節(jié)能改造，使其更加合理利用能量，對于減少能耗、提高效率具有重要意義。二、工程介紹廣東某酒店改造工程節(jié)能改造點如下:東樓/西樓的中央空調(diào)之冷凍水泵控制，改造原因：人工通過調(diào)整管阻調(diào)整供給冷量，雖然滿足使用但造成巨大的能量浪費。2、東樓/西樓中央空調(diào)之冷卻水泵控制，改造原因：人工通過調(diào)整管阻調(diào)整冷卻水流量〔熱交換量〕，雖然滿足使用但造成巨大的能量浪費。3、東樓/西樓的中央空調(diào)之冷卻塔風(fēng)機控制，改造原因：一是頻繁啟動，沖擊電流大，接觸器和電機壽命受影響；二是風(fēng)量不能根據(jù)送回水溫度自動調(diào)整而造成能量浪費。4、風(fēng)機盤管冷量交換控制，主要分布點為東樓5號會議廳、天波府和大堂及西樓的保齡球館、宴會廳、西餐廳、一樓大堂、天堂吧、潮洲城、二樓大堂、東大堂和會議室等地方，改造原因：目前熱交換和新風(fēng)供給不能根據(jù)人流的多寡作快速調(diào)整，并且溫控不精確〔采樣點在回風(fēng)口，冬天供暖，熱氣上升，人員活動區(qū)溫度較設(shè)定溫度低；反之，夏天供冷氣，冷氣下降，人員活動區(qū)溫度較設(shè)定溫度低。5、東樓/西樓的供水系統(tǒng)，改造原因：目前采用人工大幅容調(diào)，由于供水電機功率較大〔分別為55KW和30KW〕，大幅容調(diào)除了造成大的功率冗余和能量浪費，同時將會造成供水不穩(wěn)定、水錘和啟動電流沖擊，嚴(yán)重影響管件壽命和供水水質(zhì)。三、控制方案及實現(xiàn)方法酒店中央空調(diào)結(jié)構(gòu)分為供暖和供冷兩局部，其中供冷包含冷卻塔，冷水機組，冷凍水泵，冷卻水泵和末端，供暖局部包含熱水泵和加熱器。該中央空調(diào)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示：圖1中央空調(diào)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖該中央空調(diào)的西樓配置圖和東樓配置圖分別如圖2和圖3所示：圖2西樓配置圖圖3東樓配置圖〔1〕冷凍機組一般冷凍機組控制系統(tǒng)設(shè)計方式：在冷水機組的供/回水總管上分別設(shè)一個溫度傳感器〔T〕，在冷凍回水管上設(shè)一個流量計〔F〕，同時將此三種信號輸入到控制器，經(jīng)運算可得出大樓的冷負(fù)荷Q=F*△T，根據(jù)冷機組的效率曲線，經(jīng)過計算比擬，取各種組合中的能耗最小者，并根據(jù)設(shè)備累計運行時間，進而自動選擇冷機的最正確組合。使系統(tǒng)的總能耗保持在最小值，以到達最正確節(jié)能的效果。雖然大容調(diào)會產(chǎn)生大的功率冗余大的能量浪費，但從冷水機組的運行特性考慮，在沒有生產(chǎn)廠家配合處理的情況下不適宜進行變頻改造，故本方案暫不考慮?！?〕冷凍泵組/冷卻泵組控制方式：依據(jù)所送水/回水溫差、流量和供回水壓差，計算決定啟動機組臺數(shù)和變頻運行泵的運行頻率，自動調(diào)整到最正確熱交換量狀態(tài)；由于水泵采用的是Y—△起動方式，電機的起動電流均為其額定電流的3～4倍，在如此大的電流沖擊下，接觸器、電機的使用壽命將受到影響；起動時的機械沖及和停泵時水錘現(xiàn)象，容易對機械散件、軸承、閥門、管道等造成破壞而增加維修工作量和備品、備件費用，另外，僅因啟動需要將不得不使整棟大樓的配電容量增大假設(shè)干倍、投入本錢增加假設(shè)干倍。變頻器是軟啟動方式，采用變頻器控制電機后，電機在起動時及運轉(zhuǎn)過程中均無沖擊電流，而沖擊電流是影響接觸器、電機使用壽命最主要的因素，同時采用變頻器控制電機后還可防止水垂現(xiàn)象，因此可大大延長電機、接觸器及機械散件，軸承、閥門、管道的使用壽命。在無旁通閥作用的情況下，變頻器能根據(jù)冷凍水泵和冷卻水泵負(fù)載變化相應(yīng)調(diào)整冷凍水泵電機和冷卻水泵電機的轉(zhuǎn)速，滿足中央空調(diào)系統(tǒng)正常工作而到達節(jié)能目的。水泵電機轉(zhuǎn)速下降，電機從電網(wǎng)吸收的電能就會大大減少。減少的功耗△P=PO(1—(Nl／N0)^3)；減少的流量△Q＝Q0(1－(N1／N0))-------N1為改變后的轉(zhuǎn)速，N0為電機原轉(zhuǎn)速，P0為原電機轉(zhuǎn)速下的電機軸功率消耗，Q0為原電機轉(zhuǎn)速下所產(chǎn)生的水泵流量。由上式可以看出流量Q與轉(zhuǎn)速N一次方成正比，功耗P與轉(zhuǎn)速N三次方成正比。假設(shè)原流量為100個單位，耗能也為100個單位，如果轉(zhuǎn)速降低10個單位，由△Q＝Q0〔1-〔N1/N0〕〕＝100*〔1—〔90／100〕〕＝10可得出流量改變了10個單位，△P＝P0[1－〔Nl／N0〕^3]＝100×(1—(90／100)^3)＝27．1，可以得出，功率將減少27．1個單位，即流量減少10%能耗減少了27．1％。當(dāng)用蝶閥的開度來控制冷凍、冷卻水流量大小時，蝶閥阻管與功率P變化〔如圖3所示〕由曲線1到曲線2，流量減小，但功率卻沒有減小多少。假設(shè)通過調(diào)整轉(zhuǎn)速〔如圖4所示〕，H-Q曲線由曲線1到曲線2，蝶閥開度100%時，蝶閥阻力為零，管道阻不變，功率省很多。圖5東樓冷凍冷卻泵控制原理圖圖6西樓冷凍冷卻泵控制原理圖〔3〕冷卻塔風(fēng)機控制方式：控制送水/回水溫差為恒值為目標(biāo)，調(diào)整冷卻塔風(fēng)機風(fēng)量；外界氣溫的變化或者使用場合熱交換量的變化，大局部時間并不要求冷卻塔風(fēng)機和全速運轉(zhuǎn)，由于n=60f(1-s)/p;-----p：電機極數(shù)根據(jù)流體力學(xué)知：風(fēng)壓H正比于轉(zhuǎn)速n2;所消耗的功率P等于風(fēng)量Q與風(fēng)壓H之積〔即輸出功率P正比于轉(zhuǎn)速n3〕，即Q=K1n;H=K2n2;P=Q*H=K1K2n3風(fēng)量減小20℅，即轉(zhuǎn)速降低20℅，節(jié)省功率ΔP=K[n3-(0.8n)3]=0.438K1K2n風(fēng)量減小50℅，即轉(zhuǎn)速降低50℅，節(jié)省功率ΔP=K[n3-(0.5n)3]=0.875K1K2n可見，大局部情況冷卻塔風(fēng)機處于做無用功狀態(tài)，并且浪費的能量較大。因而，在保證系統(tǒng)正常散熱風(fēng)量的前提下調(diào)速，即使扣除實際上由于轉(zhuǎn)速下降可能引起的電機和風(fēng)機效率降低這一因素，采用變頻器調(diào)速，風(fēng)機的節(jié)能效果還是非常顯著的。改造方式如圖7所示：圖7冷卻塔風(fēng)機系統(tǒng)改造圖控制結(jié)果：大幅降低能耗；無啟動電流沖擊?！?〕風(fēng)機盤管冷/熱量交換控制在中央空調(diào)系統(tǒng)中，各種用房冷暖設(shè)備除新風(fēng)機組和空調(diào)機組外，還大量使用風(fēng)機盤管。它只有盤管、三速風(fēng)機、電動調(diào)節(jié)閥，感溫組件、控制器等組成。一般三速風(fēng)機開關(guān)，感溫組件、控制器等制成一個整件設(shè)備，目前，市場上有兩種，一種是盤管控制器為DDC控制，并具備與主機通訊功能。這種控制器可通過計算原那么中心控制，西樓使用這種方式。另一種是不具備通訊功能的盤管控制器，可以按照水系統(tǒng)的連接情況的將風(fēng)機盤管分為假設(shè)干組，每組的支路入口處安裝流量計、供回水壓差變送器及供回水溫度傳感器。從而可計算出風(fēng)機盤管水閥的開度，并給電動調(diào)節(jié)閥一個指令，從而將電動閥調(diào)節(jié)至相應(yīng)的開啟度，使盤管中流過所需要的水流量，東樓使用這種方式。為解決面臨的問題，可以通過對采樣到的回風(fēng)溫度及其二氧化碳焓量控制調(diào)整加熱盤管及表冷盤管二通電動調(diào)節(jié)閥開度和送風(fēng)風(fēng)量〔風(fēng)機轉(zhuǎn)速〕，實現(xiàn)對送風(fēng)溫度〔設(shè)定點可調(diào)整〕的控制。方式如圖8所示：圖8風(fēng)機盤管冷/熱量交換控制改造圖另外，要提供一個舒適的環(huán)境，除控制室溫外，還需對室外溫/濕度進行監(jiān)測，通過室環(huán)境溫/濕度檢測，實時調(diào)整空調(diào)機和新風(fēng)機的新風(fēng)量，進行過渡季節(jié)的全新風(fēng)和空調(diào)季節(jié)的小新風(fēng)控制。根據(jù)監(jiān)測環(huán)境的CO2濃度自動調(diào)節(jié)空調(diào)機的新/回風(fēng)混合比，提供長期舒適的活動環(huán)境，同時可到達節(jié)能效果?！?〕供水以設(shè)定供水壓力為目標(biāo)，根據(jù)實際用水量，利用VFD-F的自動加減泵功能和調(diào)頻功能，合理利用能量，維持供水壓力的恒定，同時能實現(xiàn)無沖擊啟動和防止水錘效應(yīng)。其改造圖如圖9所示：圖9供水系統(tǒng)改造圖四、結(jié)語本文基于客戶設(shè)備的實際特點，利用變頻技術(shù)和PLC的強大的邏輯控制功能及通訊功能，為客戶提供了一套完整的控制系統(tǒng)改造方案，使中央空調(diào)系統(tǒng)能更合理利用能量，防止了能量的不必要浪費。運行實踐說明，系統(tǒng)性能穩(wěn)定，平安可靠，性價比高，值得業(yè)界同行借鑒和推廣?！緟⒖嘉墨I】[1]可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計及通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù).郭宗仁等.人民郵電出版社，2002[2]變頻器在工業(yè)中的選擇與應(yīng)用劉繼黨等科技信息2009年第23期[3]變頻器應(yīng)用中的干擾及其抑制翟章志中國科技博覽2009年第02期暖通空調(diào)中的傳感器應(yīng)用李方園暖通空調(diào)的概念包括采暖〔Heating〕、通風(fēng)〔Ventilation〕、空調(diào)〔AirCondition〕，因此與中央空調(diào)相比具有更廣義的概念。從圖1可以看出，暖通空調(diào)是人與環(huán)境這對矛盾對立統(tǒng)一關(guān)系歷經(jīng)漫長歲月開展所凝聚而成的一種重要的環(huán)境與保障技術(shù)。經(jīng)過多年的開展，暖通空調(diào)的應(yīng)用已經(jīng)深入到國民經(jīng)濟的各個部門，對促進經(jīng)濟開展、提高人民生活水平起到重要的保證作用，有時甚至是關(guān)鍵性的保證作用。供暖系統(tǒng)組成包括熱源、散熱設(shè)備、輸熱管道、調(diào)控構(gòu)件等，它的技術(shù)職能是輸入熱能至空間，補償其熱損失，到達室內(nèi)溫度要求。而通風(fēng)系統(tǒng)組成那么由通風(fēng)機、進排或送回口、凈化裝置、風(fēng)道與調(diào)控構(gòu)件等組成，其技術(shù)職能是通風(fēng)換氣、防暑降溫、改善室內(nèi)環(huán)境、防止內(nèi)外環(huán)境污染。至于空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成是由冷熱源、空氣出來設(shè)備與末端裝置、風(fēng)機、水泵、管道、風(fēng)口、調(diào)控構(gòu)件等組成，依靠經(jīng)過全面處理并且適宜參數(shù)與良好品質(zhì)的空調(diào)介質(zhì)與受控環(huán)境空間進行能量、質(zhì)量的傳遞與交換，實現(xiàn)對室內(nèi)空氣溫度、濕度、潔凈度和其它參數(shù)的按需調(diào)控。在暖通空調(diào)中，越來越多的新興傳感器得到了開發(fā)與應(yīng)用，本文將主要介紹濕度傳感器及CO2傳感器在暖通空調(diào)中的應(yīng)用。濕度傳感器的應(yīng)用方興未艾濕度測量從原理上劃分有20-30種之多，但濕度測量始終是世界計量領(lǐng)域中的難題之一。一個看似簡單的量值，深究起來，涉及相當(dāng)復(fù)雜的物理-化學(xué)理論分析和計算，初涉者可能會忽略濕度測量中必需注意的許多因素，因而影響傳感器的合理使用。常見的濕度測量方法有：動態(tài)法〔雙壓法、雙溫法、分流法〕，靜態(tài)法〔飽和鹽法、硫酸法〕，露點法，干濕球法和電子式傳感器法。但是對于在暖通空調(diào)控制中需要精確感應(yīng)、實時控制的要求來說，電子式濕度傳感器法是一種開展趨勢。電子式濕度傳感器產(chǎn)品及濕度測量屬于90年代興起的行業(yè),近年來，國內(nèi)外在濕度傳感器研發(fā)領(lǐng)域取得了長足進步。濕敏傳感器正從簡單的濕敏元件向集成化、智能化、多參數(shù)檢測的方向迅速開展，為開發(fā)新一代濕度測控系統(tǒng)創(chuàng)造了有利條件，也將濕度測量技術(shù)提高到新的水平。第一個基于電阻-濕度特性原理的氯化鋰電濕敏元件是美國標(biāo)準(zhǔn)局的F.W.Dunmore研制出來的。這種元件具有較高的精度，同時結(jié)構(gòu)簡單、價廉，適用于常溫常濕的測控等一系列優(yōu)點。氯化鋰元件的測量范圍與濕敏層的氯化鋰濃度及其它成分有關(guān)。單個元件的有效感濕范圍一般在20％RH以內(nèi)。例如0.05％的濃度對應(yīng)的感濕范圍約為〔80～100〕％RH，0.2％的濃度對應(yīng)范圍是〔60～80〕％RH等。由此可見，要測量較寬的濕度范圍時，必須把不同濃度的元件組合在一起使用?？捎糜谌砍虦y量的濕度計組合的元件數(shù)一般為5個，采用元件組合法的氯化鋰濕度計可測范圍通常為〔15～100〕％RH，國外有些產(chǎn)品聲稱其測量范圍可達〔2～100〕%RH。HS1101濕度傳感器采用專利設(shè)計的固態(tài)聚合物結(jié)構(gòu)，具有響應(yīng)時間快、高可靠性和長期穩(wěn)定性特點，不需要校準(zhǔn)的完全互換性。HS1101濕度傳感器在電路中等效于一個電容器Cx，其電容隨所測空氣的濕度增大而增大，在相對濕度為0%-100%RH的范圍內(nèi)，電容的容量由160pF變化到200pF，其誤差不大于±2%RH，響應(yīng)時間小于5s，溫度系數(shù)為0.04pF/℃。圖1、暖通空調(diào)的定義CO2傳感器在暖通控制中越來越重要二氧化碳〔CO2〕在空氣中的含量越高，對人體的影響就越大，當(dāng)二氧化碳含量高出0.7％時，人體就會感到不舒服，當(dāng)超過10％時，人體就會出現(xiàn)昏迷和死亡。到達20％，人就會在幾秒內(nèi)死亡。因此在人群比擬密集的地方，二氧化碳含量是一個非常重要的參數(shù)，直接關(guān)系到人體舒適度和平安。而對于控制二氧化碳，必不可少的是進行檢測和計算的二氧化碳傳感器。對于一座大樓的暖通空調(diào)系統(tǒng)來說，使用二氧化碳傳感器所能表達出的優(yōu)勢，主要表現(xiàn)在以下三點：●改善居住環(huán)境，使人感到更為舒適?！窠档湍茉聪?。像通過在每個點上控制濕度，實際需求的來照明一樣，通過二氧化碳含量來控制新風(fēng)的換送，使環(huán)境保持最正確舒適度時，而運行費用被減到最小?！窀偷木S修費用。在暖通空調(diào)的管理中，通過監(jiān)控整個系統(tǒng)組件，大樓管理者可以更有效地設(shè)計并且執(zhí)行維修。這里TGS4160型CO2傳感器是一種電化學(xué)型氣體的敏感元件，當(dāng)該元件暴露在CO2氣體環(huán)境中時，就會產(chǎn)生電化學(xué)反響。為了使該傳感器保持在最敏感的溫度上，一般需要給加熱器提供加熱電壓進行加熱，但加熱電壓的變化將直接影響傳感器的穩(wěn)定性，因此加熱電壓必須穩(wěn)定，其范圍應(yīng)在5.0±0.2VDC之內(nèi)。為了保證CO2的準(zhǔn)確測量，除了保證加熱電壓穩(wěn)定及對環(huán)境溫度的變化進行溫度補償外，更主要的是要測量兩電極之間變化的電勢值ΔＥＭＦ，而不是絕對電勢值ＥＭＦ，因為ΔＥＭＦ與CO2濃度變化之間有一個較好的線性關(guān)系。雖然ＥＭＦ絕對值隨環(huán)境溫度的上升而上升，ΔＥＭＦ卻保持常量，而且它在-10℃～+50℃溫度范圍內(nèi)，根本不受溫度的影響。ΔＥＭＦ值可由下式求得：ΔＥＭＦ＝ＥＭＦ１－ＥＭＦ2其中，ＥＭＦ１為350ppm的CO2中的ＥＭＦ值；ＥＭＦ2為所測量的CO2的ＥＭＦ值。在溫度為20℃±2℃、濕度為65±5％ＲＨ、加熱電壓為5.0±0.05VDC、預(yù)熱時間為7天或大于7天的條件下，測得傳感器在濃度為350ppm中的ＥＭＦ值是220～490mV，而ΔＥＭＦ在350～3500ppm的CO2濃度中的值是44～72mV，因此在實際測量應(yīng)用電路中，要根據(jù)傳感器的特點要求，除使用高輸入阻抗〔≥100ＧΩ〕、低偏置電流〔≤1pA〕的運算放大器外，還要對測得的信號進行處理。處理該信號通常選用單片機并通過自己編程進行信號處理。太陽能制冷空調(diào)研究與開展廣州能源研究所李戩洪黃志成利用太陽能制冷空調(diào)不外有兩種方法，一是先實現(xiàn)光一電轉(zhuǎn)換，再以電力推動常規(guī)的壓縮式制冷機制冷；二是進行光一熱轉(zhuǎn)換，以熱能制冷。前者系統(tǒng)比擬簡單，但以目前的價格計算，其造價約為后者的3—4倍，因此國內(nèi)外的太陽能空調(diào)系統(tǒng)至今仍以第二種為主。這也是本文所討論的太陽能制冷空調(diào)的主要內(nèi)容。太陽能光一熱轉(zhuǎn)換利用已經(jīng)有了很大的開展，特別是在解決生活的需要方面，如生活熱水、采暖、太陽房等。但這些應(yīng)用在需求上其實與大自然的賜予并不完全一致：當(dāng)天氣越冷、人們越需要溫暖的時候，太陽能量的提供往往缺乏。而太陽能空調(diào)的應(yīng)用那么正好與太陽能的供給大體上保持很好的一致性：當(dāng)天氣越熱、太陽輻射越強的時候，空調(diào)的負(fù)荷也越大。這正是太陽能空調(diào)應(yīng)用最有利的因素。我國太陽能資源十分豐富，其中三分之二以上的地區(qū)利用太陽能的條件都相當(dāng)好。隨著經(jīng)濟的開展和人們生活水平的提高，空調(diào)的需求量越來越大。一般民用建筑物，如酒店、辦公樓、醫(yī)院等，空調(diào)耗能已占總耗能的50％以上，給能源、電力和環(huán)境造成了很大的壓力。電力的開展伴隨著廢氣排放、溫室效應(yīng)和酸雨等環(huán)境問題，而空調(diào)機的制冷劑〔CFC8〕還會對大氣臭氧層造成破壞。因此不管在國外還是國內(nèi)，太陽能制冷空調(diào)一直是受到重視的研究課題。與光一熱轉(zhuǎn)換直接利用不同，太陽能制冷空調(diào)是一個光一熱一冷的轉(zhuǎn)換過程，實際上是太陽能的間接利用。它不象熱水、枯燥等低溫直接利用那樣容易實現(xiàn)，在技術(shù)上比擬復(fù)雜。除了對太陽能要求較高的溫度作為動力之外，還需要經(jīng)過一個制冷循環(huán)的能量轉(zhuǎn)換過程才能實現(xiàn)。因此這方面的開展需要更長的時間、投入更多的資金、更多的科研力量和完成更多的技術(shù)準(zhǔn)備工作。在我國，對太陽能空調(diào)的研究始于1975年在安陽召開全國第一次太陽能利用工作經(jīng)驗交流會議以后的七十年代后期。1974年中東石油危機發(fā)生以后，不少科研機構(gòu)、高等院校和企業(yè)單位紛紛投入一定的人力和物力研制太陽能制冷〔空調(diào)〕機，其中多數(shù)是小型的氨一水吸收式制冷試驗樣機。由于當(dāng)時還有許多技術(shù)難題沒有來得及解決，再加上科研撥款制度改革，太陽能空調(diào)工程的研究經(jīng)費因一時難以形成效益而被削減，研究工作的隊伍和規(guī)模就大大縮小，僅存少數(shù)單位仍堅持根底性研究和樣機試制，經(jīng)歷了一段非常困難的時期。盡管如此，20年來，經(jīng)過廣闊科技工作者的不懈努力，我國在這一領(lǐng)域還是進行了不少研究工作，探索過各種各樣利用太陽能降溫的途徑，在技術(shù)上取得一定的進展，并且在推廣應(yīng)用方面取得了重要成果。下面將對對國內(nèi)有關(guān)太陽能制冷空調(diào)研究與應(yīng)用的開展情況作簡單介紹和報道。一、太陽能液體吸收式制冷1．1氨-水吸收式制冷機70年代后期，世界各國對太陽能利用的研究蓬勃開展，我國太陽能制冷空調(diào)的研究也在此期間起步，其中對太陽能驅(qū)動的氨。水吸收式制冷系統(tǒng)的研究最為活潑，先后有20多個單位開展過工作，積累了珍貴的經(jīng)驗，他們是我國太陽能制冷與空調(diào)研究的先行者。天津大學(xué)1975年研制的連續(xù)式氨一水吸收式太陽能制冰機，7月首次制出冰，該裝置有效集熱面積1.33m2，由集熱器〔發(fā)生器〕、冷凝器、節(jié)流閥、蒸發(fā)器、熱交換器、氨液循環(huán)泵、吸收器組成，不設(shè)蒸餾器，有水平轉(zhuǎn)盤，可手動調(diào)節(jié)方位角。經(jīng)改良后，1979年試驗結(jié)果：日產(chǎn)冰量可達5.4kg，制冰機總效率為6.24％。北京師范學(xué)院〔現(xiàn)首都師范大學(xué)〕與北京市建筑安裝工程公司等單位于1977年研制成功1.5m2平板型間歇式太陽能制冰機，利用氨一水為工質(zhì)，不需外加動力，在北京地區(qū)夏季晴天每天可制冰6．8一8kg，整機效率10．5％左右。集熱器采用套管結(jié)構(gòu)，以便可利用多種能源。只要冷卻水溫不超過25°C，都可利用太陽能制冷。1979年又研制出8m2平板型自動跟蹤連續(xù)式太陽能冷藏柜，利用兩對光電管分別控制集熱器的方位角和傾角，并考慮了采用多種能源的需要，制冷量可達5024kJ／h。華中工學(xué)院〔現(xiàn)華中理工大學(xué)〕研制了采光面積為1．5m2、冰箱容積為70L，以氨。水為工質(zhì)對的小型太陽能制冷裝置，間歇方式制冷。集熱器內(nèi)的氨。水溶液經(jīng)太陽能加熱，氨蒸發(fā)經(jīng)冷凝器冷卻進入冰箱中蒸發(fā)器儲存，制冷時蒸發(fā)器中的氨溶液汽化回到集熱器〔此時為吸收器〕為稀溶液所吸收，從而使冰箱內(nèi)部的溫度降低。試驗結(jié)果，在制冷階段可維持冰箱0°Cl0h左右。華中理工大學(xué)的太陽能冰箱和天津大學(xué)的太陽能制冷裝置曾在1979年中國太陽能學(xué)會成立大會〔西安〕展覽會上展出。原五機部第五設(shè)計院于1979年試驗成功他們所研制的無泵循環(huán)氨一水吸收式太陽能制冰裝置，其特點是將收集到的太陽能大局部用于制冷，一小局部用于工質(zhì)的循環(huán)，取消了電動的循環(huán)泵，采用透光面積2．74m2的扁管式太陽能平板集熱器。氨一水吸收式制冷裝置設(shè)置兩個吸收器，按一定的循環(huán)周期交替進行壓送或吸收，以完成工質(zhì)的連續(xù)循環(huán)。試驗證明，該系統(tǒng)能連續(xù)循環(huán)制冷，制冰量每天13—16kg，全天COP值0.1—0．14〔冷卻水溫度16—22℃〕。在此根底上，他們又于1983年完成一臺透光面積10m2的太陽能冷飲設(shè)備的研制。試驗結(jié)果是：制冷量4187kI匕制冷溫度6—10°C，冷卻水流量約350L／h，全天實際COP值0.12一0．17。1．2溴化鋰-水吸收式制冷機對于另一類適于太陽能利用的制冷機——由熱水驅(qū)動的以溴化鋰。水為工質(zhì)對的吸收式制冷機，中國科學(xué)院廣州能源研究所、上海交通大學(xué)、華南理工大學(xué)、浙江大學(xué)等都做過不少的研究工作。上海交通大學(xué)和浙江大學(xué)考慮配合太陽能驅(qū)動運行，對無泵溴化鋰吸收式空調(diào)系統(tǒng)，特別是對其技術(shù)關(guān)鍵——系統(tǒng)內(nèi)溴化鋰溶液和冷劑水循環(huán)的熱虹吸泵原理的研究做過大量的工作。華南理工大學(xué)對溴化鋰吸收過程和強化傳熱機理也作了不少研究。進入90年代，溴化鋰吸收式制冷機在國內(nèi)已成為成熟的產(chǎn)品，而且形成了一個頗具規(guī)模的產(chǎn)業(yè)。目前全國有近百家生產(chǎn)溴化鋰制冷機的工廠，其中熱水型的溴化鋰吸收式制冷機產(chǎn)品全都是一種單級吸收式制冷機。該產(chǎn)品也可以應(yīng)用于太陽能系統(tǒng)，實現(xiàn)太陽能空調(diào)。由于這種制冷機要求熱源熱水溫度在88℃以上，普通的太陽能熱水器不能滿足要求，需要配合真空管型集熱器或高效平板型中溫集熱器。迄今為止，國外的太陽能空調(diào)系統(tǒng)通常都采用這種熱水型單級吸收式澳化銀制冷機。該類制冷機在熱源溫度足夠高及冷卻水溫度比擬低的場合，性能良好：假設(shè)熱源溫度降低而冷卻水溫度較高，它的效率將大大下降，甚至不能正常制冷。單級吸收式制冷機還有一個很大的缺點，就是熱源的利用溫差小，一般只有6一8℃。例如，如果輸入制冷機的熱水溫度為90°C，那么經(jīng)過制冷以后輸出的熱水仍有82°C以上。換言之，82°C的熱水要送到太陽能集熱器加熱升溫，太陽能系統(tǒng)的平均工作溫度一直要保持在很高的水平，它的效率相應(yīng)要降低。為了適應(yīng)低溫余熱和太陽能的利用，中國科學(xué)院廣州能源研究所從1982年開始進行了新型熱水型兩級吸收式溴化鋰制冷機的研制工作。1987年研制成功一臺制冷能力為6kW的兩級吸收式溴化鋰制冷機試驗裝置。1990年，廣州能源所與香港理工大學(xué)簽訂了聯(lián)合開發(fā)太陽能吸收式制冷機的合作協(xié)議，由香港裘搓基金會出資資助，并于1994年制造了一臺70kW兩級吸收式制冷機組在廣州鋼鐵廠投人生產(chǎn)運行，以焦化分廠的低溫?zé)崴迫±鋬鏊?，測試說明、機組在65一85°C范圍內(nèi)均能穩(wěn)定運行，熱水的利用溫差達15一18°C，充分顯示這種新型機組對太陽能利用的適應(yīng)性。1993年，為北京熱電總廠制造了一臺350kw的兩級吸收式制冷機組，利用熱電廠86°C的熱水制冷，供5000m2的辦公大樓空調(diào)，實現(xiàn)了熱一電一冷聯(lián)供，該機組一直運行至今。1997年，又為國家“九五”科技攻關(guān)工程“太陽能空調(diào)及供熱示范系統(tǒng)”研制了一臺100kW的兩級吸收式制冷機，并成功地應(yīng)用于太陽能系統(tǒng)中，系統(tǒng)于1998年投入運行。這是我國第一次采用自己制造的制冷機應(yīng)用于大型太陽能空調(diào)系統(tǒng)。這種新型的兩級吸收式制冷機有兩個顯著的特點，一是所要求的熱源溫度低，在65°C以上的溫度范圍內(nèi)均能穩(wěn)定地制冷，甚至低至60°C時仍可到達80％的制冷量和性能系數(shù)；二是熱源的利用溫差大，為12—24°C〔隨熱源溫度而變〕。對熱源溫度有較寬的適應(yīng)范圍，可以使制冷機在較低的太陽輻照度和比擬不穩(wěn)定的太陽能輸入情況下，適應(yīng)其引起的溫度波動，實現(xiàn)穩(wěn)定的運行。運行溫度的降低可顯著提高太陽能集熱器系統(tǒng)的瞬時效率和日效率，能充分利用過去不能利用的低強度太陽輻射熱來制冷。此外，較低的運行溫度使得有可能采用造價較低的太陽能集熱器，可以降低本錢，提高經(jīng)濟性。由于工作溫度低，這種制冷機的COP值相應(yīng)也要降低〔0．40左右〕，但其熱源的利用溫差大的優(yōu)勢足以彌補這個缺乏。舉例來說，對于同樣為88°C的熱水，單級吸收式制冷機的COp約為0．6，但它只利用了8℃〔回水溫度80°C〕，實際利用為4．8°C；而兩級吸收式制冷機能利用24°c〔回水溫度64°c〕，以0．4的COP值計算，實際利用為9．6°C，利用的能量高出一倍。因此，單以COP值來衡量這種制冷機的性能是不全面的，還應(yīng)該看它的傭效率。此外，回水溫度低的特點，使得它更適合太陽能的利用，也有助于提高大陽能系統(tǒng)的效率。二、太陽能固體吸附式制冷太陽能固體吸附式制冷是利用固體吸附劑〔例如沸石分子篩、硅膠、活性炭、氯化鈣等〕對制冷劑〔水、甲醇、氨等〕的吸附〔或化學(xué)吸收〕和解吸作用實現(xiàn)制冷循環(huán)的。吸附劑的再生溫度可在80—150℃之間，也適合干太陽能的利用。太陽能吸附式制冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、沒有運動部件，能制作成小型裝置。太陽能吸附式制冷循環(huán)為問歇性運行，多用于制冰工況。國外對太陽能吸附式制冷進行了大量的研究和應(yīng)用開發(fā)工作。國內(nèi)開展研究的單位也很多，從理論研究到實際應(yīng)用都作過全面的探索，如中國建筑科學(xué)研究院空調(diào)所、西安交通大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、上海交通大學(xué)、中國科技大學(xué)、南京大學(xué)、華南理工大學(xué)、中國科學(xué)院廣州能源研究所、北京航空航天大學(xué)等，取得了不少成果?！熬瓢步煌ù髮W(xué)研究了以沸石13X-水為工質(zhì)對的制冷系統(tǒng)。他們采用單元管式，用燒結(jié)方法將小沸石顆粒燒結(jié)在銅管內(nèi)壁上，減少了管壁與顆粒之間的熱阻，提高了系統(tǒng)的制冷性能。另外還作了太陽能冷飲箱的研究與設(shè)計。中國科學(xué)院廣州能源研究所于1990年研制成功一種以活性滲甲醇為工質(zhì)對的太陽能吸附式制冰機。制冰機集熱面積1m2〔透光面積0．92m2〕。集熱器與吸附器合為一體，采用帶透光隔熱結(jié)構(gòu)的平板型太陽能中溫集熱器。冷凝器為氣冷式，利用環(huán)境空氣來冷卻冷凝器。按晝夜變換周期實現(xiàn)間歇式制冰，其特點是沒有運動部件，操作簡便，不需要其它能源，也不需要冷卻水，單靠太陽能便可獨立制冰。1m2集熱面積在太陽輻射日總量17一19MJ／m2下，日產(chǎn)冰量可達4—5kg，COP值達0．10—0．12。這種制冰機特別適合于晝夜溫差大的地區(qū)使用。華南理工大學(xué)對活性務(wù)甲醇，沸石-水為工質(zhì)對的吸收式制冷系統(tǒng)進行了大量的研究，他們先以水蒸氣為動力作試驗，在此根底上試制了一臺太陽能吸附制冷的樣機，采光面積為1m2，活性務(wù)甲醇為工質(zhì)對，冰箱有效容積為103L。實驗得到一天最大制冰量為6kg。最近他們又提出了一種新的太陽能制冷熱水系統(tǒng)，并集中該校傳熱節(jié)能〔高分子材料、塑料機械三個博士點共同進行技術(shù)攻關(guān)。在集熱器方面，采用納米級高分子材料為吸熱板，在吸附劑床層方面，采用功能性導(dǎo)熱高分子材料將吸附劑成型，并利用導(dǎo)熱粘膠將吸附塊與換熱器粘接，強化床層傳熱，以期使整個系統(tǒng)高效實用。北京航空航天大學(xué)研究了一種以氯化鈣一氨為工質(zhì)對的化學(xué)吸附太陽能制冰機。1992年試驗了一臺集熱面積為1.6m2的樣機，在水平面太陽輻射氏總量20MJ／m2下，一天產(chǎn)冰量3．2kg以折合2kg／m2〕。之后他們又采取了一些改良的措施：如增加吸附劑填充量為原來的1．5倍，使溫度維持在反響的第一步，結(jié)果發(fā)現(xiàn)顯熱損失增加不大，但COp值和產(chǎn)冰量有所提高；又采用了一種低密度、各向異性及導(dǎo)熱性良好的添加劑，強化床層傳熱，改良了吸附劑的加工成型，日產(chǎn)冰量由2kg／m2提高到3．5kg／m2。上海交通大學(xué)對太陽能固體吸附式制冷的根底理論和關(guān)鍵技術(shù)進行了大量的研究，特別是吸附式制冷循環(huán)理論及其試驗的研究，例如連續(xù)回?zé)崾窖h(huán)、雙效復(fù)疊式循環(huán)、對流熱波循環(huán)等。除此之外，還對吸附床的強化傳熱及結(jié)構(gòu)、各種工質(zhì)對的吸附性能、最正確循環(huán)周期等關(guān)鍵技術(shù)問題作了深入的研究。他們的研究對于豐富太陽能吸附制冷理論、提高吸附制冷的技術(shù)水平作出了有益的奉獻。三、太陽能〔吸收式制冷〕空調(diào)系統(tǒng)在太陽能空調(diào)方面，從70年代開始就有不少單位作過不同程度的研究和試驗。由于太陽能空調(diào)技術(shù)要求較高，各方面的技術(shù)尚未成熟，而且需要投入的資金量很大，因此許多研究一直停留在試驗階段，但同時也為太陽能空調(diào)的實際應(yīng)用做好了技術(shù)準(zhǔn)備工作。直到“九五”方案期間，作為太陽能空調(diào)應(yīng)用根底的太陽能熱水器已經(jīng)在全國蓬勃開展，漠化貍吸收式制冷機產(chǎn)品也已成熟和穩(wěn)定，經(jīng)過國家科委〔科技部〕和中國太陽能學(xué)會熱利用專業(yè)委員會組織專家研討、論證，認(rèn)為太陽能空調(diào)進入實際應(yīng)用的時機已經(jīng)成熟。國家科委把“太陽能空調(diào)示范系統(tǒng)”列入“九五”重點科技攻關(guān)工程方案，在我國南方和北方各建一座大型實用性的太陽能空調(diào)系統(tǒng)。下面介紹幾個在不同年代有代表性的太陽能空調(diào)系統(tǒng)：1〕根據(jù)國家建委下達的研究任務(wù)，中國建筑科學(xué)研究院與北京市第三棉紡織廠共同協(xié)作，以京棉三廠計量室〔面積64m2，高4.1m〕為制冷空調(diào)試驗對象，研究試制了利用太陽能和工業(yè)余熱〔輔助熱源〕的氨冰吸收式制冷裝置，用了近三年的時間，于1979年10月完成全部研究試驗任務(wù)，11月召開了成果鑒定會。該太陽能制冷系統(tǒng)由氨。水吸收式制冷裝置配以平板式太陽能集熱器組成。系統(tǒng)中氨的發(fā)生過程考慮了可進行“直接發(fā)生”〔氨水溶液在集熱器內(nèi)直接由太陽輻射熱加熱〕和“間接發(fā)生”〔利用太陽熱水在發(fā)生器中進行加熱〕兩種發(fā)生過程的性能試驗，也考慮了工業(yè)余熱利用的研究。系統(tǒng)設(shè)計指標(biāo)為：利用工業(yè)余熱制冷產(chǎn)冷量為41868kJ／h，太陽能制冷產(chǎn)冷量29308klh冷凍水溫5〔冷卻水15°C，冷凝溫度20°c;太陽能集熱器加熱水溫75°C，發(fā)生器內(nèi)溶液最高溫度70°C。采用40m2自動跟蹤平板型太陽能集熱器。試驗說明，利用太陽能制冷空調(diào)在技術(shù)上是可行的。該太陽能裝置產(chǎn)冷量可達29308kFh，太陽能集熱器效率20％一38％，制冷系統(tǒng)的熱利用系數(shù)0.36一0.63，總熱力系數(shù)為0.12一0.20。這是一次應(yīng)用于小型工業(yè)廠房較完整配套的實用性太陽能空調(diào)系統(tǒng)的可貴的探索和實踐。2〕華中工學(xué)院〔華中理工大學(xué)〕也于1978年研制了一套小型太陽能空調(diào)裝置，1980年夏季試驗成功。所建造的太陽能空調(diào)裝置供空調(diào)房面積12m2，室外計算溫度35．2°C，濕球溫度28．2°C，室內(nèi)溫度26°C，計算冷負(fù)荷5024kJ/h采用氨-水吸收式制冷機組制冷，蒸發(fā)溫度4°C，發(fā)生器溶液出口溫度78°C，冷凝溫度37℃，稀溶液濃度0．49，濃溶液濃度0．525，循環(huán)倍率14，制冷劑流量5kg／h采用太陽能平板集熱器加熱，采光面積12m2。該裝置經(jīng)過屢次運行試驗，結(jié)果說明，采用氨一水吸收式制冷機組配合平板集熱器能穩(wěn)定運行。在室外氣溫高達39°C，冷卻水溫度為28°C時，空調(diào)室內(nèi)溫度可維持在24°C。3〕中國科學(xué)院廣州能源研究所與香港理工學(xué)院合作于1987年在深圳科技開展中心招待所建成了一套科研與實用相結(jié)合的示范性太陽能空調(diào)與熱水綜合系統(tǒng)，并成功投入運行。它能對總面積為80m2的4間客房晝夜進行供冷，空調(diào)溫度26士1°C，制冷能力14kW，非空調(diào)期每天可提供45—60°C的生活熱水10—12噸。該系統(tǒng)由以下局部組成：太陽能集熱器系統(tǒng)：采用自行研制的三種太陽能中溫集熱器，集熱面積共120m2，包括：玻璃與金屬封接的帶黑鎳選擇性鍍層的直通式真空管集熱器40m2；熱管型真空管集熱器40m2，也帶黑鎳鍍層；V形隔熱膜平板型集熱器40m2。吸收式制冷機：采用兩臺2冷噸日本矢崎公司生產(chǎn)的單級溴化鋰吸收式制冷機，總制冷能力14kW，熱源溫度要求88°C以上。儲能裝置：儲熱及儲冷水箱容積各為5m3微處理機自動采集數(shù)據(jù)及控制系統(tǒng)：能自動收集和處理數(shù)據(jù)，系統(tǒng)根據(jù)太陽輻射和儲熱裝置的情況，自動選擇單臺制冷機運行或兩臺同時運行方案。自動熱水鍋爐作為輔助能源。試驗結(jié)果說明，制冷系統(tǒng)在晴天單靠太陽能運行時，儲熱水箱溫度在85—95°C之間，集熱系統(tǒng)全日熱效率33％—42％〔平板型略低〕，對客房的供冷可晝夜進行。該系統(tǒng)的成功運行顯示了太陽能空調(diào)應(yīng)用的可能性并積累了有益的經(jīng)驗。4〕根據(jù)國家“九五”攻關(guān)工程方案，中國科學(xué)院廣州能源研究所負(fù)責(zé)在南方建立太陽能空調(diào)示范系統(tǒng)。工程于1996年8月正式啟動，1998年2月系統(tǒng)主體工程完成，并開始供給熱水，4月試運行供冷，6月正式投入使用。大型太陽能空調(diào)系統(tǒng)建造于廣東省江門市一棟24層綜合大樓上。該大樓是一座多功能的綜合性商用、辦公大樓，有寫字樓、營業(yè)廳、招待所、運動娛樂場所、培訓(xùn)中心等。利用太陽能全年提供大樓每天所需的生活用熱水，除此之外，在夏天以太陽能熱水制冷，供其中一層空調(diào)。主要技術(shù)參數(shù)為：太陽能集熱器：高效平板式集熱器〔帶透明隔熱板〕集熱面積：500m2制冷機：兩級吸收式澳化鉀制冷機制冷功率：100kW制冷熱源溫度：75°C〔設(shè)計工況〕冷凍水溫度：9℃供空調(diào)用戶面積：600m2系統(tǒng)運行調(diào)試取得令人滿意的結(jié)果：〔1〕太陽能集熱系統(tǒng)效率很高，能滿足制冷及生活熱水需求?！?〕制冷機各項指標(biāo)均超過設(shè)計要求。運行測試結(jié)果如下：驅(qū)動熱源溫度低，在65一75°C范圍內(nèi)都能到達設(shè)計要求。熱源溫度低至60°C左右時，仍有較高的制冷能力〔80％〕。熱水利用溫差大，可高達15°C。制冷能力可超過設(shè)計指標(biāo)〔最高達112kW〕。冷凍水溫度可低至6一7°C〔設(shè)計工況為9°C〕。性能系數(shù)〔COP〕較高〔可大于0．4〕。江門100kW太陽能空調(diào)系統(tǒng)是我國首座大型實用性的太陽能空調(diào)系統(tǒng)，它的建成標(biāo)志著我國太陽能熱利用技術(shù)上了一個新的臺階。系統(tǒng)有以下特點：〔i〕太陽能空調(diào)系統(tǒng)成功地全部采用高效平板集熱器，使常規(guī)的太陽能熱水系統(tǒng)能夠與太陽能空調(diào)系統(tǒng)“接軌”，同時也開拓了太陽能熱水器更廣闊的市場?！瞚i〕100kW兩級吸收式漠化理制冷機各項指標(biāo)均到達設(shè)計要求。其驅(qū)動熱源溫度之低〔65一75°C〕及熱源利用溫差大的特點特別適合太陽能利用?！瞚ii〕系統(tǒng)兼顧了生活熱水與制冷空調(diào)的能量需求，合理分配利用太陽能，使太陽能日利用效率提高?！耙龂摇熬盼濉惫リP(guān)工程方案太陽能空調(diào)系統(tǒng)在北方的示范點由北京市太陽能研究所負(fù)責(zé)。該工程正在山東省實施。太陽能空調(diào)系統(tǒng)的技術(shù)方案采用北京市太陽能研究所自己研制的一種玻璃。金屬封接的熱管式真空管集熱器，采用國產(chǎn)的熱水型澳化貍〔單級〕吸收式制冷機，系統(tǒng)供冷100kW〔機組制冷能力150kw〕。由于熱管式真空管集熱器有良好的高溫性能，能提供溫度足夠高的熱水〔90°C以上〕帶動單級吸收式澳化錘制冷機制冷。四、太陽能除濕式空調(diào)除濕式空調(diào)系統(tǒng)是利用吸濕劑〔例如氯化鋰、硅膠等〕對空氣進行減濕，然后蒸發(fā)降溫，對房間進行溫度和濕度的調(diào)節(jié)，用過的吸附劑被加熱進行再生。再生過程可以利用較低品位熱能，因此也很適合于太陽能利用。該方法有利于保護大氣環(huán)境，還有利于改善室內(nèi)空氣品質(zhì)。西北工業(yè)大學(xué)、清華大學(xué)等對除濕式空調(diào)的研究，已經(jīng)做了不少工作。為了對除濕空調(diào)系統(tǒng)和其中的關(guān)鍵部件進行研究，促進這一技術(shù)領(lǐng)域的開展，清華大學(xué)興建了一座利用太陽能再生的枯燥劑除濕復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)試驗裝置。該裝置由空氣預(yù)處理段、太陽熱能加熱段、枯燥劑除濕冷卻系統(tǒng)和常規(guī)制冷機組成。系統(tǒng)具有營造所要求的試驗工況、利用太陽熱能以及進行各種設(shè)備性能試驗等多種功能，包括構(gòu)成與壓縮式制冷系統(tǒng)相結(jié)合的復(fù)合式空調(diào)系統(tǒng)。該裝置參照國際上類似對象的試驗標(biāo)準(zhǔn)和方法，實現(xiàn)設(shè)備的自動調(diào)節(jié)與控制及數(shù)據(jù)自動巡檢與處理。試驗結(jié)果說明，裝置到達了所述試驗功能和指標(biāo)。西北工業(yè)大學(xué)對吸附劑的除濕性能、吸附除濕換熱器及除濕空調(diào)系統(tǒng)等都作了充分的研究，并且在實用性產(chǎn)品開發(fā)方面取得了成果。西安交通大學(xué)與北京市太陽能研究所聯(lián)合研制了一套敞開式吸收式空調(diào)系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用氯化鈣水溶液作吸收劑，由濃溶液在吸收器中吸收來自空調(diào)房間內(nèi)空氣的水分，并經(jīng)絕熱加濕使空氣加濕來到達空調(diào)目的。吸收水分后的稀溶液到再生器中通過太陽能加熱而解吸變回濃溶液，再返回吸收器繼續(xù)進行吸收。據(jù)報道，當(dāng)空調(diào)房間溫度維持25°C，相對濕度為60％時，系統(tǒng)的運行參數(shù)為：制冷量2kW，單位質(zhì)量空氣制冷量是13kW／kg，循環(huán)空氣量0．1538kg/s，加濕量與除濕量均為4．71kg/h吸收器熱負(fù)荷2.69kw，含濕量差8．5g／kg干空氣。五、被動式降溫談到空調(diào)，就不能不考慮空調(diào)的對象——建筑物的結(jié)構(gòu)與冷負(fù)荷的關(guān)系，尤其是太陽能空調(diào)的應(yīng)用，更要特別重視減小空調(diào)冷負(fù)荷的問題。因此，減小冷負(fù)荷、被動式降溫以及利用自然冷源的降溫方法，都是值得研究的課題。被動式降溫是對通過太陽能輻射和熱輻射進行有選擇的、合理的利用，到達建筑物自身降溫或減少冷負(fù)荷的目的。建筑物與外界的熱交換主要通過門窗和外墻進行。窗戶是建筑物隔熱保溫的最薄弱環(huán)節(jié)，也是太陽輻射光和熱的進入渠道。一些反光膜、濾光膜、藍(lán)玻璃等主要是解決遮光問題，但仍有一局部紅外輻射透過。而對于降溫來說，反射紅外輻射比反射可見光更為重要?？梢?，按不同需要，采用有嚴(yán)格光譜選擇性的涂層、薄膜或功能性玻璃，對于建筑物的降溫和節(jié)能是很有意義的。建筑物外墻一方面吸收太陽輻射，另一方面也向外界散發(fā)熱量。要到達降溫的目的，必須要對太陽輻射中的可見光及紅外輻射有根強的反射率，減少墻體的吸熱和蓄熱，加速建筑物的放熱，到達降溫的效果。研究這類光譜選擇性涂料并結(jié)合建筑物外墻的裝飾，將有助于建筑物的降溫。清華大學(xué)對光譜選擇性涂層有全面、深入的研究，特別是玻璃的鍍膜方面矽口變色玻璃，各種選擇性透過、吸收和反射玻璃等，都已經(jīng)取得了不同程度的進展。輻射致冷也是建筑物被動式降溫的一種新方法。大氣外層空間是一個接近絕對零度的天然巨大冷庫。根據(jù)輻射換熱的原理，兩個有溫度差的物體之間，會以輻射的形式交換能量。這樣就有可能把地面上的熱能以輻射的形式釋放出去，到達自身冷卻降溫的目的。但并不是所有輻射都能自由地穿過大氣層，只有某些波長段的輻射穿透大氣層的能力比擬強，氣象學(xué)上稱為“大氣窗口”。因此，要求輻射體要有嚴(yán)格的光譜選擇特性，在對應(yīng)“大氣窗口”，的波長段上有很強的輻射率，同時在這以外有極高的反射率，熱能傳到輻射體上，以特定的波長向天空輻射出去，輻射體由于釋放了能量而得到降溫。近二十年來輻射致冷研究在國外取得不少進展。在國內(nèi)，中國科技大學(xué)長期以來進行過大量的理論和實驗研究，特別是理論計算模型方面有獨特的創(chuàng)新性。中國科學(xué)院廣州能源研究所等單位在試驗和應(yīng)用方面也做了不少工作。中國科學(xué)院廣州能源研究所在輻射制冷研究中，通過對光譜選擇性輻射致冷材料進行篩選，以及對致冷輻射體制備工藝進行反復(fù)試驗，得出了既簡單、效果也好，又容易實現(xiàn)的輻射致冷新方法，并已實際應(yīng)用于解決電視中轉(zhuǎn)微波站儀器室的降溫問題。在輻射致冷試驗臺上，他們測得致冷空間某點與環(huán)境溫度最大溫差為9．6℃，平均最大溫差為9．2°C，在不同季節(jié)的晴天，所作的結(jié)果一般都在7．5—8°C之間，與天氣的相對濕度有一定關(guān)系。他們還進行了輻射致冷技術(shù)實際應(yīng)用的嘗試，在不允許消耗任何電力的情況下，利用輻射致冷的原理和技術(shù)巧妙地解決了電視中轉(zhuǎn)微波站的降溫難題。1998年為某公司建造了12套輻射致冷被動降溫裝置。該系統(tǒng)由輻射致冷器、水箱、循環(huán)回路等組成，致冷器面積2m2，儀器房面積約7m2。據(jù)該公司驗收降溫裝置的實測效果為：夏日中午環(huán)境溫度35°C時，儀器房內(nèi)僅為28°c環(huán)境溫度30°C時，房內(nèi)為26°c。在光譜選擇性涂料方面，廣州能源研究所研究成功一種船用的熱反射涂料。熱反射涂料與輻射致冷在原理上雖然不盡相同，但對輻射波長選擇性〔反射和吸收〕這個本質(zhì)問題上是一致的。所研究的熱反射涂料的熱性能指標(biāo)到達：紅外反射率大于80％，與標(biāo)準(zhǔn)板相比，板溫可降低20°C〔標(biāo)準(zhǔn)板64°c，樣本板44°C〕。六、地下冷源降溫利用地球上的自然冷源進行空調(diào)降溫也是一種廣義的太陽能空調(diào)方法。地冷降溫就是其中的一種。地冷降溫系統(tǒng)簡單、造價不高、不需耗能制冷，只用很少的電力，是一種有實用意義的降溫途徑，已有成功應(yīng)用的實例。華南理工大學(xué)1990年試驗成功了地冷空調(diào)系統(tǒng)，通過在地下2—3m深處埋上空氣換熱管道，把新鮮空氣或室內(nèi)空氣送入地下埋管，放熱冷卻后送回室內(nèi)。據(jù)報道，在夏天，地下冷風(fēng)溫度為23．4-27．3°C，在室外氣溫高達35°C下能保持室內(nèi)溫度26—28°C，到達空調(diào)效果。已經(jīng)完成幾個試點工程。中國科學(xué)院廣州能源研究所采用另一種方式，在地下5米深處建造地下水池，抽出地下冷水在室內(nèi)進行空氣換熱，1992年應(yīng)用在廣東水稻育種玻璃溫室內(nèi)，冬夏季進行溫度調(diào)節(jié)。地下水初溫24．5°C，可維持溫室所要求的溫度29-31°C，經(jīng)過夏季整整5個月降溫運行，池水最終升溫到28．8°c，這時仍可保持溫室在32—33°C，滿足水稻育種要求。降溫季節(jié)結(jié)束后，冬季已臨近，正好利用池水對溫室供熱升溫，使其溫度保持在20°C以上。該系統(tǒng)還配有一無鹽太陽池進行輔助加熱。這樣，溫室全年的溫度調(diào)節(jié)全部利用自然能源。七、結(jié)語隨著我國國民經(jīng)濟的開展和人民生活水平的提高，制冷和空調(diào)的需求會越來越大，特別是建筑物降溫的能耗巨大，給能源、電力、環(huán)境等方面帶來越來越大的壓力。利用太陽能來解決這個問題值得重視，但太陽能空調(diào)應(yīng)根據(jù)不同地區(qū)的氣候特點，不同的使用要求，綜合采取多種技術(shù)措施〔如主動式制冷與被動式降溫相結(jié)合〕，才能解決好這個問題。雖然經(jīng)過20多年試驗研究和技術(shù)攻關(guān)，我國的太陽能制冷及空調(diào)事業(yè)某些方面已取得了很大的進展，一些應(yīng)用技術(shù)正開始邁入實用化階段，但是由于過去投入不夠，許多有研究根底的單位不得不放棄了已經(jīng)取得進展的工作，只有少數(shù)單位堅持了下來。此外，技術(shù)上仍存在不少問題需要加大科研攻關(guān)力度予以解決，即使某些較為成功的技術(shù)，在推廣應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化方面仍面臨艱巨的工作。因此，太陽能制冷空調(diào)事業(yè)要取得穩(wěn)步開展，還需要政府和社會的大力支持，需要科技人員不斷的研究和創(chuàng)新，經(jīng)過各方面的共同努力，相信一定能夠取得成功。太陽能熱利用技術(shù)的開展歷程，是從低溫?zé)崂谩踩鐭崴?、枯燥、溫室等〕方面開始，逐步向較高溫度和技術(shù)較復(fù)雜的各領(lǐng)域〔如制冷、發(fā)電〕展開的。隨著我國經(jīng)濟的開展和整體技術(shù)水平的提高，開展太陽能制冷空調(diào)的條件和時機已趨成熟，開展步伐應(yīng)該加‘決，太陽能熱水器的成功經(jīng)驗告訴我們，太陽能空調(diào)的開展應(yīng)當(dāng)走產(chǎn)業(yè)化的道路，同時要緊緊依托太陽能熱水器這個已經(jīng)成熟了的大市場，以熱水應(yīng)用為根底，配合空調(diào)綜合利用，就一定會有廣闊的應(yīng)用前景?？照{(diào)送風(fēng)控制系統(tǒng)的改造北汽福田汽車股份付建林國家“十一五”規(guī)劃綱要提出了節(jié)能減排的目標(biāo)，企業(yè)位于節(jié)能減排最前沿，同樣責(zé)無旁貸。針對我廠耗能較大的涂裝車間，筆者進行了能耗分析，發(fā)現(xiàn)其耗能較大的用電設(shè)備是各類風(fēng)機。根據(jù)汽車生產(chǎn)中涂裝工藝的要求，需要在特定的工位配置相應(yīng)數(shù)量的空調(diào)送風(fēng)和排風(fēng)用的風(fēng)機。由于風(fēng)機功率較大，大多采用軟啟動器以實現(xiàn)平穩(wěn)啟動，在風(fēng)機啟動完成后就以額定轉(zhuǎn)速運行。但是，涂裝工藝對送風(fēng)量有嚴(yán)格的要求，風(fēng)量的控制要通過出風(fēng)口的風(fēng)閥進行調(diào)節(jié)，這樣就造成強制送風(fēng)與被迫節(jié)流之間存在能源浪費，而出風(fēng)口的風(fēng)閥一般靠人工調(diào)節(jié)，這就加大了保障工藝參數(shù)的難度。如何使空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)既滿足工藝參數(shù)需求又實現(xiàn)節(jié)能降耗，是本改造工程要解決的主要問題。一、空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)分析1.空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)構(gòu)成〔1〕工藝流程：根據(jù)汽車涂裝工藝要求，空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)由以下局部構(gòu)成〔見圖1〕：圖1空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)工藝流程進風(fēng)室—一次加熱段—中間段—初效段—中間段—加濕段—中間段—二次蒸汽間接加熱段—風(fēng)機段—均流段—消聲段—中間段—中效段—送風(fēng)段?！?〕設(shè)備構(gòu)成：該空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)主要有進風(fēng)室、空調(diào)器、送風(fēng)管和調(diào)節(jié)風(fēng)閥等組成?？照{(diào)器出風(fēng)口設(shè)有調(diào)節(jié)風(fēng)閥。噴漆、晾干設(shè)備送風(fēng)口設(shè)有調(diào)節(jié)風(fēng)閥及防火調(diào)節(jié)風(fēng)閥。2.設(shè)備工作原理該設(shè)備工作時，送到噴漆室的風(fēng)由置于空調(diào)器內(nèi)的風(fēng)機將室外新鮮空氣抽到空調(diào)器內(nèi)，經(jīng)空調(diào)器一次加熱，初效過濾，噴淋加濕〔僅限噴漆室空調(diào)器〕，二次蒸汽間接加熱除濕〔僅限噴漆室空調(diào)器〕，中效過濾，消聲處理后，再通過送風(fēng)管送到各需要送風(fēng)的工位，其送風(fēng)量可由安裝在送風(fēng)系統(tǒng)出風(fēng)口的調(diào)節(jié)風(fēng)閥進行控制。空調(diào)送風(fēng)的溫濕度能夠通過人工手動控制。二、控制系統(tǒng)現(xiàn)狀分析送風(fēng)電機情況額定功率：130kW；額定電流：249A；轉(zhuǎn)速：730r/min。電機極數(shù)：8極；接法：Y；類型：異步電機。啟動方式：原控制柜配有軟啟動器，電機采用軟起動方式啟動。電機啟動后就以額定轉(zhuǎn)速運行，根據(jù)負(fù)載情況，電流在200～240A之間變化。風(fēng)量的調(diào)節(jié)空調(diào)器送風(fēng)出口設(shè)有調(diào)節(jié)風(fēng)閥，送風(fēng)量可由該調(diào)節(jié)風(fēng)閥進行控制。由于風(fēng)閥的控制采用人工根據(jù)工藝要求進行調(diào)節(jié)，對工藝參數(shù)的保證比擬困難。過濾器對風(fēng)量的影響汽車生產(chǎn)的涂裝工藝對空氣的潔凈度要求較高，在空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)中室外新風(fēng)進入車間需要進行3道過濾。通過濾網(wǎng)上的慮棉或慮袋，過濾掉進入車間的空氣中的灰塵。隨著灰塵在濾網(wǎng)或慮袋上的積累，過濾器對空氣的阻力會逐漸增大，使空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)的送風(fēng)量降低。當(dāng)送風(fēng)量不能滿足工藝要求時，就要通過風(fēng)閥進行調(diào)節(jié)。如此反復(fù)調(diào)節(jié)，當(dāng)無法通過調(diào)節(jié)風(fēng)閥來滿足風(fēng)量時，就要對慮棉進行清洗或更換，而后又要重新調(diào)節(jié)送風(fēng)量。風(fēng)閥的調(diào)節(jié)給工人帶來較大的工作量。原系統(tǒng)的缺點送風(fēng)工藝參數(shù)依靠人工檢測和調(diào)節(jié)來完成，工藝條件不容易保證。電機的全速送風(fēng)會消耗大量的電能來產(chǎn)生風(fēng)能，而風(fēng)閥的節(jié)流調(diào)節(jié)限制對風(fēng)能的利用，因此產(chǎn)生較大的能源浪費。當(dāng)進風(fēng)口過濾器的灰塵漸漸增多后阻力增大時，在風(fēng)機段會產(chǎn)生較大的負(fù)壓，而系統(tǒng)沒有報警裝置，如果操作人員不能及時發(fā)現(xiàn)，將會對該段室體造成損壞。當(dāng)風(fēng)機后的第二層慮網(wǎng)隨著灰塵增多而阻力增大時，可能造成連接段壓力升高，引起平安事故。缺乏必要的檢測和自動控制系統(tǒng)，不能對空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)的送風(fēng)量進行自動控制調(diào)節(jié)。三、控制系統(tǒng)的改造方案方案原理應(yīng)用變頻技術(shù)，采用變頻器對送風(fēng)風(fēng)機的速度進行控制，通過手動或自動調(diào)整風(fēng)機的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)對送風(fēng)量的調(diào)節(jié)。在風(fēng)機進風(fēng)口過濾器后的風(fēng)機段裝設(shè)壓力傳感器，用于采集該處的壓力值。在風(fēng)機出風(fēng)口裝設(shè)壓力傳感器，用于采集該處的壓力值。在空調(diào)送風(fēng)口處裝設(shè)壓力傳感器和溫度傳感器，用來采集最終的空調(diào)送風(fēng)的壓力和溫度值。采用PLC作為控制器，應(yīng)用自動控制原理實現(xiàn)閉環(huán)控制，同時對各點壓力值進行監(jiān)控，實現(xiàn)控制調(diào)節(jié)、報警等功能。通過增加觸摸顯示屏實現(xiàn)人機對話，完成控制參數(shù)、運行狀態(tài)的顯示，操作人員可通過觸摸顯示屏進行控制參數(shù)的調(diào)整或設(shè)定。控制功能說明按照上述方案組建的控制系統(tǒng)圖〔見圖2〕。圖2控制系統(tǒng)示意〔1〕將送風(fēng)口的風(fēng)閥完全翻開，以工藝要求的送風(fēng)量所對應(yīng)的送風(fēng)口處壓力值作為給定值，通過PLC進行閉環(huán)調(diào)節(jié)。通過保證出風(fēng)口壓力值，來滿足生產(chǎn)現(xiàn)場的送風(fēng)量需求。〔2〕PLC監(jiān)控風(fēng)機出口壓力，當(dāng)出口壓力和第二層濾網(wǎng)出口壓力的差值超過了設(shè)定值，PLC在進行反復(fù)判斷后進行報警，提示操作人員檢查第二層濾網(wǎng)是否堵塞?！?〕PLC監(jiān)控第一層濾網(wǎng)出口處的負(fù)壓值，當(dāng)負(fù)壓值大于設(shè)定值時，PLC在進行反復(fù)判斷后進行報警，提示操作人員檢查第一層濾網(wǎng)是否堵塞，并采取處理措施?！?〕PLC同時也提供一個點溫度測量，測量第二層濾網(wǎng)出口后的送風(fēng)溫度，按照設(shè)定的上下限報警值，比擬后發(fā)出溫度上下限報警?！?〕PLC選用西門子S7-200系列產(chǎn)品，變頻器選用ABB公司ACS510系列產(chǎn)品。控制方式〔1〕手動運行。手動運行時變頻器的轉(zhuǎn)速可以由人工通過觸摸屏進行操作，人工輸入運行頻率，變頻器按照人工設(shè)定頻率運行。這種操作方式一般情況不用，只有當(dāng)環(huán)境比擬特殊，自動調(diào)節(jié)無法實現(xiàn)時才采用，此時觸摸屏上的顯示和故障判斷仍然有效?！?〕自動運行。自動運行時由PLC自動按掃描周期進行邏輯運算并進行閉環(huán)控制，智能地判斷各種故障，并將運行數(shù)據(jù)及報警信息傳送給觸摸屏，由觸摸屏進行動態(tài)顯示。顯示的故障主要有第二層濾網(wǎng)出口溫度的上下限報警，第一層濾網(wǎng)出口處的負(fù)壓值上下限報警，第二層濾網(wǎng)后與風(fēng)機室之間的壓差極限報警，接觸器故障、變頻器故障等報警信號。四、工程實施的結(jié)果1、工藝設(shè)備通過PLC對安裝在現(xiàn)場的傳感器信號〔溫度和壓力〕進行采集，并動態(tài)顯示在觸摸顯示屏上，便于設(shè)備操作者對空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行監(jiān)控。通過進入觸摸顯示屏上的參數(shù)設(shè)定畫面，操作者可對空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)的工藝參數(shù)和送風(fēng)系統(tǒng)的各點壓力的上下限報警點進行設(shè)定，系統(tǒng)發(fā)生報警后提醒操作工及時做出處理，保證了空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備平安有效地運行。工程實施后實現(xiàn)空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)自動控制，及時有效地保證生產(chǎn)工藝參數(shù)，為車身涂裝提供了理想的生產(chǎn)環(huán)境。通過編制監(jiān)控畫面使空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)實現(xiàn)目視化，監(jiān)控畫面包括：工藝流程圖畫面〔見圖3〕，參數(shù)設(shè)定畫面〔見圖4〕。圖3工藝流程圖畫面圖4參數(shù)設(shè)定畫面2、節(jié)能降耗〔1〕工程實施后將送風(fēng)系統(tǒng)出風(fēng)口的調(diào)節(jié)風(fēng)閥完全翻開，降低了送風(fēng)損耗；通過PLC對風(fēng)機速度的控制，實現(xiàn)了自動調(diào)速，節(jié)省了人工對風(fēng)閥的調(diào)節(jié)工作量?！?〕通過變頻調(diào)速自動控制，降低了電機的運行速度，電機運行頻率由原來的50Hz降至40Hz左右；負(fù)載電流由原來的210A降至160A左右，降低了電能的消耗，節(jié)能比例為30％以上。3、綜合效果通過此次改造有效地實現(xiàn)了空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)既滿足工藝參數(shù)需求又實現(xiàn)節(jié)能降耗的雙重效果，此工程的投資兩年內(nèi)可收回，投資回報率較高。工廠還有類似風(fēng)機假設(shè)干臺，方案在近期改造完成，將來會有效地降低涂裝車間的電能消耗，從而降低生產(chǎn)本錢，提高產(chǎn)品的競爭力。此工程的實施是對國家節(jié)能減排宏偉目標(biāo)在實踐中的響應(yīng)，實現(xiàn)了工廠、國家利益的統(tǒng)一，具有良好的社會效益。五、結(jié)語早期的生產(chǎn)設(shè)備在設(shè)計時主要以滿足工藝參數(shù)為主，再由于當(dāng)時技術(shù)水平的限制，對能源的損耗重視不夠，局部設(shè)備存在能源浪費現(xiàn)象。文中所述工程的實施給我們以啟示，就是我們在進行新設(shè)備設(shè)計時，應(yīng)該對以上兩個方面進行統(tǒng)籌考慮，防止造成能源和資源浪費。定風(fēng)量閥的特點及在通風(fēng)空調(diào)中的應(yīng)用摘要：定風(fēng)量閥，是一種機械式自力裝置，適用于需要定風(fēng)量的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中。定風(fēng)量閥風(fēng)量控制不需要外加動力，它依靠風(fēng)管內(nèi)氣流力來定位控制閥門的位置，從而在整個壓力差范圍內(nèi)將氣流保持在預(yù)先設(shè)定的流量上。關(guān)鍵詞：定風(fēng)量閥控制流量定風(fēng)量閥，是一種機械式自力裝置，適用于需要定風(fēng)量的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)中。定風(fēng)量閥風(fēng)量控制不需要外加動力，它依靠風(fēng)管內(nèi)氣流力來定位控制閥門的位置，從而在整個壓力差范圍內(nèi)將氣流保持在預(yù)先設(shè)定的流量上。〔一〕在新風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用目前，在國內(nèi)，風(fēng)機盤管加新風(fēng)系統(tǒng)的空調(diào)方式還是較普遍，尤其是賓館客房局部，大局部寫字樓、辦公樓都采用這種方式。通常做法是每層設(shè)新風(fēng)機組，走道敷設(shè)新風(fēng)干管，幾十根支管分別從總管上接入各房間。以賓館客房為例，每間客房新風(fēng)量一般為100m3/h，如何做到各支管的風(fēng)量一致呢？一般來說，設(shè)計師往往會在新風(fēng)支管上加設(shè)一只風(fēng)量調(diào)節(jié)閥，期望通過后期調(diào)試手段來完成風(fēng)量分配。由于新風(fēng)系統(tǒng)一般情況下均為干管長，支管短，而風(fēng)量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)既不直觀，調(diào)節(jié)精度又不理想，況且每間客房新風(fēng)量只有100m3/h，風(fēng)量很小，這樣的調(diào)試幾乎是無法完成的。施工單位只能做到測一下新風(fēng)干管的總送風(fēng)量，保證各送風(fēng)支管有風(fēng)感這樣的地步。為了能保證各房間所送新風(fēng)量能到達設(shè)計值，也無需施工單位再去一個房間一個房間的平衡，我們只需在每支新風(fēng)支管上加設(shè)一只定風(fēng)量閥，以上問題就迎刃而解。在高層建筑內(nèi)居住、辦公的人常常抱憂新風(fēng)量缺乏，而設(shè)計師往往感到很委屈。因為從圖紙上看，新風(fēng)量標(biāo)準(zhǔn)的取值并不低，但我們往往忽略了一個問題，如何從設(shè)計角度來保證實際效果，而定風(fēng)量閥在新風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用，就是一個有力的措施。因目前定風(fēng)量閥主要還是依靠進口，價格較貴，筆者建議在四、五星級賓館，高檔寫字樓運用比擬適宜。(二)在排風(fēng)系統(tǒng)中的應(yīng)用一個好的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計，它的排風(fēng)系統(tǒng)必須很合理，而這一點往往得不到重視。在民用建筑特別是在高層建筑里，圍護結(jié)構(gòu)的氣密性很好，只需較少的風(fēng)量就可以維護房間的正壓值。大約新風(fēng)量的85～90%必須通過有組織的排風(fēng)排出室外，這樣才能保證送風(fēng)、排風(fēng)的風(fēng)量平衡，否那么再多的新風(fēng)量也無法送進房間。在民用建筑里，排風(fēng)一般通過衛(wèi)生間、開水間等輔助用房排出室外。除此之外，有時還應(yīng)再增加一套排風(fēng)系統(tǒng)，才能保證送、排風(fēng)平衡。對于衛(wèi)生間排風(fēng)，通常做法是每間衛(wèi)生間設(shè)一、二只衛(wèi)生間通風(fēng)器，與排風(fēng)豎井上的排風(fēng)機聯(lián)鎖。我們知道，高層建筑內(nèi)新風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)該是一年四季都運行的，相應(yīng)排風(fēng)系統(tǒng)也應(yīng)該是一年四季都運行的。也就是說，使用衛(wèi)生間的人不可以去控制衛(wèi)生間通風(fēng)器的開啟，設(shè)衛(wèi)生間通風(fēng)器的必要性就沒有了。況且一個大風(fēng)機帶幾十個小風(fēng)機這樣的排風(fēng)系統(tǒng)運行既難匹配，又不經(jīng)濟。排風(fēng)量為400m3/h的衛(wèi)生間通風(fēng)器噪音就有40dB左右，使衛(wèi)生間失去寧靜。大量的衛(wèi)生間通風(fēng)器也給維護帶來很大的麻煩。為解決這個問題，我們可以取消衛(wèi)生間通風(fēng)器，在排風(fēng)豎井每層支管上加設(shè)一只定風(fēng)量閥，豎井頂部設(shè)一只排風(fēng)機。這樣的排風(fēng)系統(tǒng)，能保證各層所排風(fēng)量大致相等，而系統(tǒng)控制簡單，運行可靠，衛(wèi)生間可以很寧靜。(三)在變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用在變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)中，一般外區(qū)采用變風(fēng)量方式，內(nèi)區(qū)采用定風(fēng)量方式，在一個風(fēng)量、風(fēng)壓不斷變化的送風(fēng)系統(tǒng)中，內(nèi)區(qū)定風(fēng)量設(shè)計是離不開定風(fēng)量閥的。(四)在凈化空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用在凈化空調(diào)系統(tǒng)中維持潔凈房間的正壓值至關(guān)重要，在排風(fēng)或送排風(fēng)系統(tǒng)中加設(shè)定風(fēng)量閥，就能有效保證潔凈房間的正壓值。潔凈手術(shù)室手術(shù)進行時與不進行時均需保持手術(shù)室正壓，手術(shù)進行時新風(fēng)量為保證正壓所需的新風(fēng)量加人員所需新風(fēng)量，手術(shù)不進行時新風(fēng)量為只保證正壓所需的新風(fēng)量，所以新風(fēng)管上需要設(shè)雙位定風(fēng)量閥。(五)在風(fēng)管管路平衡上的應(yīng)用在全空氣系統(tǒng)中，由于受建筑條件的影響，各支管之間阻力肯定不均衡，一般采用三通調(diào)節(jié)閥或?qū)﹂_多葉調(diào)節(jié)閥來完成風(fēng)量分配。為保證重要房間或主要支管上的風(fēng)量不致于過大或過小，減少調(diào)試的盲目性，可適當(dāng)加設(shè)定風(fēng)量閥來取代三通調(diào)節(jié)閥或?qū)﹂_多葉調(diào)節(jié)閥。(六)定風(fēng)量使用上的特點定風(fēng)量閥是自動機械機構(gòu)，無需外部動力，可另加電動執(zhí)行器通過遙控信號改變流量設(shè)定。定風(fēng)量閥在送、排風(fēng)系統(tǒng)中均可應(yīng)用，工作溫度一般為10～50℃，壓差范圍為50～1000Pa，即閥前閥后至少應(yīng)用50Pa壓差，否那么定風(fēng)量閥不能工作。這點應(yīng)注意，因為新風(fēng)系統(tǒng)新風(fēng)機組的風(fēng)壓值一般都不大。定風(fēng)量閥安裝時不受位置限制，但閥片軸應(yīng)保證水平，一般要求有閥門長邊1.5倍距離的直線入口風(fēng)管及0.5倍距離的直線出口風(fēng)管。定風(fēng)量閥控制精度高，有外部指針顯示流量刻度，調(diào)節(jié)精度約為±4%，限流機構(gòu)無需維護，為與系統(tǒng)配套，定風(fēng)量閥矩形、圓形、保溫、消聲型均可選擇。(七)結(jié)束語正如平衡閥在空調(diào)水系統(tǒng)中越來越被廣闊設(shè)計師所采用一樣，定風(fēng)量閥由于它能精確可調(diào)，自動平衡的特點，也將會在送、排風(fēng)系統(tǒng)中得到了廣泛運用。高溫?zé)峄厥招偷卦礋岜每照{(diào)機組解析2010/9/7/15:27來源：莊合熱泵企業(yè)網(wǎng)站唐旻1、技術(shù)背景

1.1建筑物供熱及空調(diào)的節(jié)能問題亟待解決隨著國民經(jīng)濟迅速開展和人民生活水平的提高，采暖、空調(diào)、生活熱水等對能源需求越來越大，是一般民用建筑物能源消費的主要局部。在興旺城市，夏季空調(diào)、冬季采暖與供熱所消耗的能量已占建筑物總能耗的40-50%。特別是冬季采暖一般用的燃煤/燃油，給大氣環(huán)境造成了極大的污染。因此，建筑節(jié)能與環(huán)保已是國民經(jīng)濟開展的一個重大問題。

1.2環(huán)保節(jié)能的地源熱泵技術(shù)應(yīng)用前景廣闊地源熱泵是一種熱量提升裝置，正如人們見到的自然現(xiàn)象——水由高處流向低處一樣，熱量也總是從高溫物體向低溫物體傳遞。水泵可以將水從低處提升到高處，采用熱泵技術(shù)可以將熱量從低溫環(huán)境提升到高溫環(huán)境。地源熱泵不僅可以用于冬季采暖，也可以用于夏季制冷空調(diào)和全年提供生活熱水，實現(xiàn)一機多用。實踐證明，以地下水、土壤、地表水等作為熱泵夏季制冷的冷卻源、冬季采暖供熱的低溫?zé)嵩矗娲鷤鹘y(tǒng)的制冷機+鍋爐的建筑物空調(diào)、采暖模式，是改善城市大氣環(huán)境、節(jié)約能源的一條有效途徑，也是我國地溫能利用一個新的開展方向。地球淺表層〔10m~400m〕是一個巨大的恒溫體系，溫度幾乎不受環(huán)境氣候變化的影響，如北京地區(qū)年平均溫度為13-15℃，其能量的來源主要是太陽光及其轉(zhuǎn)化的熱能，因此，地溫能也是一種潔凈的可再生能源，在利用時，不象化石燃料向環(huán)境排放大量的燃燒產(chǎn)物，如CO2、SO2、NOx、粉塵等，對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，引起溫室效應(yīng)、酸雨、土地沙漠化等災(zāi)害，也嚴(yán)重影響了人們的身心健康。因此，開發(fā)利用清潔無污染的地溫能已是社會開展的必然趨勢。高溫?zé)岜?.1高溫?zé)岜玫母拍钅壳笆袌錾辖^大多數(shù)熱泵采用的是R22制冷劑，因該類熱泵的工作范圍：蒸發(fā)器進水不超過20度，冷凝器出水不超過55度。這是因為R22壓縮機的能承受的最高蒸發(fā)溫度12度〔如果蒸發(fā)器進水20度那么蒸發(fā)器出水16度，那么按照過熱度4度考慮那么蒸發(fā)溫度12度，到達壓縮機允許的極限〕；壓縮機最大承受壓力24公斤，〔R22在60度冷凝溫度下冷凝壓力即到達24公斤〕因此，我們把采用R22制冷劑的，蒸發(fā)器進水極限20度，冷凝器制熱出水溫度極限為55度的熱泵，稱之為普通熱泵或者常溫?zé)岜谩?/p>

高溫地源熱泵的“高溫”是相對于目前占市場主導(dǎo)地位的最高熱水出水溫度在55℃以下的地源熱泵產(chǎn)品而言。一般而言，高溫?zé)岜檬侵钢茻岢鏊疁囟饶軌虻竭_80度以上的熱泵，而對制熱出水溫度到達65度的熱泵稱為中溫?zé)岜没蛘咧懈邷責(zé)岜?。在地〔水〕源溫?0-15℃時，供熱溫度在60℃以上的產(chǎn)品，其正常運行出水溫度范圍在62-72℃，可以滿足所有的中央空調(diào)和生活熱水系統(tǒng)的水溫要求。雖然在供熱出水溫度上只有十幾度的提高，但對于熱泵技術(shù)來說卻是一個極大的突破，一般的地源熱泵機組在該工況下，性能會極大衰減甚至無法正常運行。歐洲的高溫?zé)岜酶牧茧x心壓縮機的性能，采用R134a制冷劑，三級離心壓縮模式，制熱出水溫度可以到達85度。日本在1980年代開展了超級熱泵方案，開發(fā)出4類熱泵，其中有利用45度余熱水，出水溫度85的高溫?zé)岜?，以及利?0度余熱水，產(chǎn)出150度蒸汽的超高溫?zé)岜谩?.2高溫地源熱泵技術(shù)優(yōu)勢商用和民用熱泵技術(shù)在國外已相當(dāng)普及，以其高效、節(jié)能、環(huán)保、利用可再生資源等眾多優(yōu)勢在近幾年得到了迅速的開展。目前市場上的熱泵設(shè)備主要以風(fēng)冷熱泵和常溫地源熱泵為主，熱泵的輸出溫度低于55℃，主要以R22為工質(zhì)，其主要缺點是出水溫度低，受到地區(qū)性和工程特性的限制，使用范圍不廣，高溫?zé)岜眉夹g(shù)在這方面取得了一定的突破，其主要表現(xiàn)在于：〔1〕輸出熱水溫度高：最高輸出熱水溫度為75℃。我國目前正在對城市燃煤采暖系統(tǒng)進行改造，為了適應(yīng)原采暖系統(tǒng)的室內(nèi)末端設(shè)備，必須有較高的熱水溫度，高溫?zé)岜镁途哂羞@一特性；〔2〕運行費用低。采用高溫?zé)岜貌膳到y(tǒng)，一個冬季供暖費〔4個月〕13.2元/平方米，接近燃煤采暖費用，比燃油〔氣〕采暖費用低約40%?！?〕采用專用制冷劑，對環(huán)境沒有污染，綠色環(huán)保?！?〕一機多用，可滿足不同用戶的空調(diào)、采暖、制備生活熱水的要求。3、高溫?zé)峄厥招偷卦礋岜每照{(diào)機組3.1高溫?zé)峄厥招偷卦礋岜每照{(diào)機組筆者開發(fā)的高溫?zé)峄厥招偷卦礋岜脵C組屬于空調(diào)設(shè)備領(lǐng)域，綜合利用了地源熱泵技術(shù)和高效熱回收技術(shù)。附圖1，該熱泵空調(diào)循環(huán)系統(tǒng)系統(tǒng)包括用銅管依次連接的壓縮機、油分、電磁閥、四通閥、冷凝器、單向閥、熱力膨脹閥、蒸發(fā)器和氣液別離器，還包括高效熱回收換熱器，其與電子膨脹閥相連，連接于高壓恒壓裝置與四通閥在之間，用于回收空調(diào)冷凝廢熱，從而減少了制熱本錢，提高了能效比，具有節(jié)能、環(huán)保、平安等優(yōu)點。說明附圖13.2技術(shù)說明〔1〕壓縮機所產(chǎn)生的高壓冷媒，經(jīng)油別離器一方面將含油量較高的高溫高壓氣態(tài)冷媒進行油氣別離，另一方面由于使用油別離氣容積比常用制冷機組要大，將高溫高壓且含油量較低的氣態(tài)冷媒維持在比常用制冷機組高的壓力，使得超熱態(tài)的冷媒蒸汽能在高壓下，在熱回收器處進行散熱。由于壓力蓄積且保持一個恒定的壓力，使得裝有本裝置的空調(diào)機組比沒有本裝置的空調(diào)機組冷媒保持在更接近壓縮機出口處的高溫高壓狀態(tài)，因此熱回收器中的冷媒與外界冷源的溫差變大，使得在相同冷源條件下可以散去更多的熱量。〔2〕超熱態(tài)冷媒蒸汽，經(jīng)過熱回收器后可以在比常用技術(shù)更高溫高壓的狀態(tài)下進入飽和狀態(tài)，故不僅蒸汽壓力可以保持，且液態(tài)冷媒壓力亦較常用的空調(diào)機組高，飽和狀態(tài)亦在低壓降的情況，可以使冷媒的液氣比逐步提高?！?〕冷媒經(jīng)電子膨脹閥后對高溫高壓的超熱態(tài)冷媒進行預(yù)冷使之進入飽和狀態(tài)。整個空調(diào)制冷機組的冷媒密閉系統(tǒng)中，高壓側(cè)的壓力得以保證，低壓側(cè)亦因而比常用技術(shù)的壓力更高，液態(tài)冷媒更容易被汽化，制冷效率因此提升，不僅制冷效果佳，且EER值亦可明顯提高，到達節(jié)能的目的。3.3技術(shù)特點〔1〕壓縮機的選擇：目前熱泵設(shè)備常用壓縮機類型主要有螺桿壓縮機、全封閉渦旋壓縮機與半封閉活塞壓縮機等，經(jīng)過對不同類型壓縮機工作特性進行比擬研究，目前者一般選用全封閉渦旋壓縮機；〔2〕工質(zhì)的選擇：根據(jù)高溫?zé)岜迷O(shè)備最大工作壓力≤25bar，采用對環(huán)境友好的R134a作為制冷劑為工質(zhì)，對臭氧層無破壞作用；

〔3〕在設(shè)備內(nèi)部增設(shè)一電子膨脹閥與油分互相配合，增加設(shè)備運行時壓力的穩(wěn)定性；由于油別離器容積比常用制冷機組大，相同時間下容納的高溫高壓冷媒蒸汽比常用制冷機組大，壓縮機啟動是阻力小，啟動電流低，螺桿機組啟動電流是額定運行電流的1.1倍以下，渦旋機是額定運轉(zhuǎn)電流的2.0倍以下，不僅省電，而且有效地保護壓縮機平安，用戶不需要因電流大而增容；〔4〕運行穩(wěn)定，壓縮機使用壽命長，特別是制冷供回水溫度低于7℃、產(chǎn)生80℃以上的高溫?zé)崴畷r，其運行電流仍在額定電流的88%以內(nèi),不會跳機或燒機，突破了以往熱泵主機熱水到達65℃會燒機的瓶頸；〔5〕熱回收效率高，通過較大的油別離器與電子流量控制閥的流量控制，可獲得較常規(guī)雙效熱泵機組更高的熱回收率；〔6〕整個機組的冷媒密閉系統(tǒng)中，高壓側(cè)的壓力得以保持，低壓側(cè)亦因而較常用技術(shù)的壓力更高，在低壓側(cè)的飽和態(tài)冷媒，完全被汽化，無液體冷媒存在，防止了不可壓縮性的液態(tài)冷媒進入壓縮機，造成負(fù)荷過重而損壞壓縮機，也就是通常所說的液擊現(xiàn)象。〔7〕系統(tǒng)控制的優(yōu)化：采用平均壓縮機運行時間的優(yōu)化控制模式，保證整體機組的長時間高溫穩(wěn)定運行和使用壽命，并根據(jù)地源溫度和冬季熱源溫度，調(diào)節(jié)高溫?zé)岜眠\行工作狀態(tài)和條件。

3.4高溫?zé)峄厥招偷卦礋岜每照{(diào)機組的應(yīng)用形式高溫?zé)峄厥招偷卦礋岜每照{(diào)機組作為一種高效、環(huán)保、節(jié)能的供熱制冷設(shè)備，可以應(yīng)用于多種采暖空調(diào)和熱水供給系統(tǒng)，并可以和其它新能源技術(shù)有機結(jié)合，提高綜合利用效率。目前，高溫地源熱泵在工程中的實際應(yīng)用主要有如下幾種途徑：〔1〕燃煤或燃油〔氣〕鍋爐改造工程。直接替代供熱鍋爐，具有占地少，工程量小，環(huán)保，平安，運行費用低等優(yōu)勢，可以直接連接散熱器采暖系統(tǒng)而不需要改造末端系統(tǒng)，雖然一次投資高于普通供熱鍋爐，但因其運行費用僅相當(dāng)于燃煤鍋爐1/3，其增加的投資可以在3-5年內(nèi)收回；〔2〕建筑采暖、空調(diào)和衛(wèi)生熱水三聯(lián)供。衛(wèi)生熱水供水溫度60℃以上，特別是在夏季，制冷的同時回收空調(diào)余熱免費提供衛(wèi)生熱水，經(jīng)濟效益顯著；〔3〕低溫地?zé)岷偷責(zé)嵛菜谩τ谠S多溫度在50℃以下的地?zé)豳Y源，直接利用效益不佳，可以采用高溫地源熱泵，以其作為熱源，向采暖系統(tǒng)供熱或提供生活熱水。對于50℃以上的地?zé)豳Y源，一般地?zé)崴诮?jīng)過采暖系統(tǒng)或生活熱水系統(tǒng)后直接排放或回灌，地?zé)嵛菜臏囟仍?0℃左右，可以利用高溫地源熱泵回收地?zé)嵛菜械臒崃肯蛳到y(tǒng)供熱，使地?zé)嵛菜欧艤囟冉档椎?0℃左右，大大提高地?zé)豳Y源的利用率，使一眼地?zé)峋a(chǎn)生兩眼井的效益?！?〕與太陽能供熱系統(tǒng)的結(jié)合。目前太陽能越來越多的應(yīng)用到建筑熱水供給和空調(diào)采暖系統(tǒng)之中，但是因為太陽能資源的不穩(wěn)定性，根本上需要常規(guī)能源作為輔助，如采用電鍋爐、染油〔氣〕鍋爐輔助加熱。將高溫地源熱泵與太陽能結(jié)合用于建筑熱水供給和采暖系統(tǒng)，一方面可以節(jié)省大量的能源費用，減少對環(huán)境的污染，另一方面，對太陽能熱水的溫度要求降低，在滿足用戶供熱溫度的同時極大的提高了太陽能集熱器的吸熱效率，減少集熱器的投資。

4、高溫地源熱泵技術(shù)的開展隨著各科研單位對地源熱泵研究力度的深入和大量新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，高溫地源熱泵技術(shù)將不斷開展，其運行效率、出水溫度、應(yīng)用范圍將會不斷的改良，滿足各種方面的空調(diào)供熱需求。相信在不久的將來，在地源熱泵市場上將會有越來越多的產(chǎn)品供供熱空調(diào)設(shè)計師和用戶選擇。地源熱泵技術(shù)對鍋爐替代可行性探討2009/2/5/11:33來源：論文天下論文網(wǎng)厲建國隨著能源的日趨緊張，地源熱泵的的研究和應(yīng)用會更加引起政府和用戶的關(guān)注。本文就地源熱泵作簡單介紹，并對其在實際應(yīng)用中存在的問題以及對鍋爐替代的可行性進行探討。摘要：隨著能源的日趨緊張，地源熱泵的的研究和應(yīng)用會更加引起政府和用戶的關(guān)注。本文就地源熱泵作簡單介紹，并對其在實際應(yīng)用中存在的問題以及對鍋爐替代的可行性進行探討。

關(guān)鍵詞：地源熱泵鍋爐替代1、引言隨著全球能源的日趨緊張，節(jié)能降耗要求日益緊迫。表1為地球可利用能源數(shù)量及使用年限的列表，可見人類能源節(jié)約是關(guān)系到人類可持續(xù)開展的關(guān)鍵因素。節(jié)能降耗，不能只是停留在政府政府宣傳和倡導(dǎo)上，政策和法規(guī)或許是解決該問題的最好方法。表1地球可用能源統(tǒng)計種類工程煤石油天然氣備注總儲量7691.80億t105.2億t301000億m3截止96年12月可開采量3100億t53億t181000億m3估計值已開采量約120億t約15.13億t約5100億m3不準(zhǔn)確數(shù)據(jù)人均余量212〔t/p〕2.7〔t/p〕12929m3/p人均年耗量0.67〔t/p.y〕0.063〔t/p.y〕18m3/p.y96年耗12.6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤可用年數(shù)316〔y〕43〔y〕718〔y〕可延至年份2312年2039年2714年

樓宇系統(tǒng)日常運行能耗中，空調(diào)、取暖系統(tǒng)占有半壁江山。如何減少能源消耗，降低樓宇運營本錢，是國家和工程設(shè)計人員的主要工作和任務(wù)之一。目前主要從兩個方面著手解決樓宇節(jié)能降耗的問題：開發(fā)和使用隔熱性能好的新型建筑材料，減少維護結(jié)構(gòu)傳熱，如：隔熱門窗結(jié)構(gòu)，環(huán)保隔熱墻體等，這是我國建設(shè)部竭力支持和推廣的建筑節(jié)能方法之一。提高能源綜合利用效率、加強能量回收利用〔充分利用廢熱、廢冷，提高機組效率等〕技術(shù)的開展，是節(jié)能降耗的重要突破環(huán)節(jié)。地源熱泵是一種利用地下淺層地?zé)豳Y源〔也稱地能，包括地下水、土壤或地表水等〕的既可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。地源熱泵利用地能一年四季溫度穩(wěn)定的特性，冬季把地能作為熱泵供暖的熱源，夏季把地能作為空調(diào)的冷源；即在冬季把高于環(huán)境溫度的地能中的熱能取出來供給室內(nèi)采暖，夏季把室內(nèi)的熱能取出來釋放到低于環(huán)境溫度的地能中。

通常地源熱泵消耗1kW的能量，用戶可以得到4kW左右的熱量或冷量。在節(jié)能環(huán)保要求日益提高的今天，地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)正以其不可替