中央空調(diào)如何節(jié)電

   空氣調(diào)節(jié)的種類繁多，按溫度調(diào)節(jié)的范圍來看基本上有兩種類型：一種是只有降溫調(diào)節(jié)功能的稱為冷氣空調(diào)；另一種是除有降溫調(diào)節(jié)功能外還具有升溫調(diào)節(jié)功能的稱為冷暖空調(diào)。按空調(diào)的規(guī)模大小劃分也有兩大類：一類是集中冷源的中央空間，主要用于大面積多房間的空氣調(diào)節(jié)，如賓館、商廈、公寓、酒樓、寫字樓、展覽館、圖書館、體育館、醫(yī)院、影劇院、康樂中心、車間等大中型活動場所；另一類是自帶冷源的分散空調(diào)，如柜式、窗式、分體式空調(diào)器等，主要用于小面積單房間的空氣調(diào)節(jié)，如居室、旅館、飯館、商店、寫字間等小型活動場所。蓄冷空調(diào)指的是在傳統(tǒng)中央冷氣空調(diào)裝置系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加裝一套蓄冷設(shè)備所組成的蓄冷中央冷氣空調(diào)，它的主要節(jié)電功能不是節(jié)約電量，而是在用戶終端為電網(wǎng)移峰填谷節(jié)約電力。
 
    一、空氣調(diào)節(jié)的工作原理
 
    1.空氣調(diào)節(jié)裝置的基本結(jié)構(gòu)
 
    空氣調(diào)節(jié)裝置主要由三部分組成。
 
   (1)制冷系統(tǒng)：它包括壓縮機、膨脹閥(或毛細管)、蒸發(fā)器、冷凝器和連接管路組成的封閉系統(tǒng)，其中充灌制冷劑，一般用氟里昂，通常把壓縮機、膨脹閥、蒸發(fā)器、冷凝器幾大部件稱之為制冷機組，完成制冷功能和向空調(diào)箱輸送冷媒的任務(wù)。
 
   (2)空氣系統(tǒng)：它主要包括空氣處理設(shè)備、管道送風設(shè)備和末端設(shè)備，完成空氣凈化功能和向空調(diào)室送風、回風的任務(wù)。
 
   (3)電氣控制系統(tǒng)：它主要包括對空氣凈化和溫、濕度的控制，各種閥門和風門的調(diào)節(jié)，以及完成各種保護功能和操作監(jiān)控的任務(wù)。
 
    二.空氣調(diào)節(jié)的工作循環(huán)
 
    空氣調(diào)節(jié)的工作過程就是制冷系統(tǒng)和空氣系統(tǒng)不斷循環(huán)的過程。
 
   (1)蒸發(fā)器是制冷劑從冷凍水回水攝取熱量的裝置。在蒸發(fā)器中，低壓液態(tài)制冷劑從冷凍水回水攝取熱量后蒸發(fā)為低溫低壓的蒸汽。
 
   (2)壓縮機是提高蒸發(fā)后的低溫低壓制冷劑蒸汽壓力，使其在冷凝器中容易液化的裝置。在壓縮機中，蒸發(fā)后的低溫低壓蒸汽制冷劑被壓縮到可以液化的高溫高壓蒸汽。
 
   (3)冷凝器是把壓縮后的高溫高壓蒸汽制冷劑進行冷卻液化的裝置。在冷凝器中，把制冷劑從冷凍水回水攝取的汽化潛熱和壓縮機產(chǎn)生的壓縮熱傳遞給冷卻水，使制冷劑冷凝為高壓液體
 
   (4)膨脹閥(或毛細管)是把冷凝后的液化制冷劑的壓力降到能使其達到蒸發(fā)壓力狀態(tài)的裝置。高壓液態(tài)制冷劑經(jīng)過膨脹閥(或毛細管)降到低壓制冷劑，以便使它能夠在低壓蒸發(fā)器中膨脹蒸發(fā)，從而完成制冷循環(huán)。
 
   (5)冷卻塔是冷卻循環(huán)水的裝置。經(jīng)過冷凝器的冷卻水吸收了制冷劑的冷凝熱而升溫，為了使冷卻水能循環(huán)使用，使它在流經(jīng)冷卻塔的過程中進行強制降溫，然后返回冷凝器，從而完成冷卻水的循環(huán)。
 
   (6)在完成上述制冷工作循環(huán)的同時，經(jīng)蒸發(fā)器降溫了的冷凍水進入空調(diào)箱，在其中把空氣系統(tǒng)中的回風和新風冷卻后送入風道至末端空調(diào)室，在空調(diào)室升溫的空氣進入回風道，經(jīng)過部分減排后回到空調(diào)箱與新風一起再行冷卻，從而完成空氣循環(huán)。周而復始，空氣調(diào)節(jié)工作過程持續(xù)不斷地進行下去。

 三、蓄冷系統(tǒng)的類別
 
    1.蓄冷方式
 
   蓄冷方式是指從熱力學角度觀察所采用的蓄冷方法。蓄冷空調(diào)的蓄冷方式基本上有兩種：一種是顯熱蓄冷，它是在蓄冷介質(zhì)狀態(tài)不變的情況下，使其降溫釋放熱量后蓄存冷量的方法；另一種是潛熱蓄冷，它是在蓄冷介質(zhì)溫度不變的情況下，使其狀態(tài)變化釋放相變潛熱后蓄存冷量的方法。
 
   根據(jù)蓄冷介質(zhì)的不同，蓄冷系統(tǒng)分為三種基本類型：一類是水蓄冷，即以水作為蓄冷介質(zhì)的蓄冷系統(tǒng)；另一類是冰蓄冷，即以冰作為蓄冷介質(zhì)的蓄冷系統(tǒng)；再一類是共晶鹽蓄冷，即以共晶鹽作為蓄冷介質(zhì)的蓄冷系統(tǒng)。水蓄冷屬于顯熱蓄冷，冰蓄冷和共晶鹽蓄冷屬于潛熱蓄冷。
 
   水的熱容量較大，冰的相變潛熱很高，而且都是易于獲取和廉價的物質(zhì)，是采用*多的蓄冷介質(zhì)，因此水蓄冷和冰蓄冷是應(yīng)用*廣的兩種蓄冷系統(tǒng)。
 
    2.蓄冷方式的分類
 
   蓄冷方式的分類方法有多種。按蓄冷設(shè)備結(jié)構(gòu)的不同來區(qū)分，水蓄冷主要有迷宮式、隔膜式、多槽式和水溫分層式幾種,冰蓄冷主要有冰盤管式、容積式(封裝式、冰球式)、冰片滑落式和冰晶式(冰泥式)幾種。冰蓄冷是蓄冷空調(diào)發(fā)展的主流。蓄冷方式各種設(shè)備的結(jié)構(gòu)和工作特性這里不作介紹，請參閱有關(guān)專業(yè)文獻。
 

四.蓄冰系統(tǒng)的工作過程
 
    蓄冰系統(tǒng)的工作過程，有以下四種典型運行工況。
 
   (l)單蓄冷工況：單蓄冷工況是空調(diào)終端不需冷量時的運行工況。如寫字樓和商務(wù)大廈等一般在上夜或下夜電網(wǎng)負荷低落或負荷谷期停止工作不需空調(diào)的時候，關(guān)閉放冷回路，蓄冷回路投入運行，起全量填谷作用。
 
   此時，次級泵P2停止運轉(zhuǎn)，三通閥V3的第1通道關(guān)閉，以隔斷制冷機與次極回路的聯(lián)系，形成制冷機、蓄冷罐與水泵P1之間的循環(huán)。制冷機首先使蓄冷回路的冷凍液降溫，直到蓄冷球的相變溫度，蓄冷球吸收冷凍液的冷量后蓄冷介質(zhì)開始發(fā)生相變固化結(jié)冰。隨著冷凍液溫度的降低*終到蓄冷球的蓄冷介質(zhì)完全固化為止，此時冷凍液的降溫速度很快，表明蓄冷階段的結(jié)束，從而完成了蓄冷循環(huán)。單蓄冷循環(huán)的路線。
 
   (2)蓄冷和直供冷工況：蓄冷和直供冷工況是空調(diào)終端需冷量低于制冷機過冷能力時的運行工況。如歌舞廳、建身房、寫字樓、夜總會、商廈、酒樓、車間等，在清晨或午夜前的一段時間常常出現(xiàn)的空調(diào)工況。此時，蓄冷回路和放冷回路均投入運行，起部分填谷作用，有較大的填谷能力。
 
   這時，初級泵和次級泵均處于運行狀態(tài)，三通伐V3調(diào)節(jié)第1、2通道的開通狀況，以便使第1通道的流量低于初級泵P2通過的流量，多出的部分流經(jīng)蓄冷罐已進行蓄冷，從而達到制冷機的一部分冷量直供空調(diào)，多余的冷量用于蓄冷的目的，使制冷機也得到了充分的利用。蓄冷和直供冷循環(huán)的路線。
 
   (3)放冷和直供冷工況：放冷和直供冷工況是空調(diào)終端所需冷量大于制冷機能力時的運行工況。在通常情況下，中央空調(diào)*大需量時段正處于電網(wǎng)負荷的高峰期，是蓄冷空調(diào)發(fā)揮削峰作用的*好機會，此時制冷機和放冷回路均投入運行。
 
   這時，初級泵P1和次級泵P2均處于運行狀態(tài)，三通閥V3調(diào)節(jié)第1、2通道的開通狀況，在*大需量時以便使**通道的流量大于初級泵P1通過的流量。除制冷機將全部制冷量直供空調(diào)外，放冷回路將增補短缺的空調(diào)負荷，起部分削峰的作用，從而完成放冷和直供冷循環(huán)。它主要應(yīng)用在電網(wǎng)負荷峰期的空調(diào)利用時間長，蓄冷容量小于空調(diào)時段需冷量的場合。它能夠充分利用制冷能力和蓄冷容量，是蓄冷空調(diào)*多見的一種運用方式。
 
   (4)單放冷工況：單放冷工況是停用制冷機，終端需冷量只用蓄冷設(shè)備供冷的運行工況。主要應(yīng)用在電網(wǎng)負荷峰期的空調(diào)時間不長，但空調(diào)負荷很大，蓄冷容量大于或等于空調(diào)時段需冷量的場合，如體育場館、大會堂等的空調(diào)會遇到這種運用方式。

   五.蓄冷空調(diào)的特點
 
   (l)蓄冷中央空調(diào)系統(tǒng)：蓄冷中央空調(diào)系統(tǒng)是在傳統(tǒng)中央空調(diào)裝置中，加裝一套蓄冷裝置形成蓄放冷循環(huán)后的空調(diào)系統(tǒng)。
 
   蓄冷中央空調(diào)系統(tǒng)與傳統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng)相比，*突出的優(yōu)點是：可全部或部分地轉(zhuǎn)移制冷設(shè)備的運行時間，從而能較大幅度地降低電網(wǎng)的高峰負荷、充填低谷負荷、進行移峰填谷，是在終端用戶移峰填谷的主要技術(shù)手段。它一方面可在供電方提高電網(wǎng)運行的可靠性和經(jīng)濟性，降低了供電成本；另一方面可在需電方使空調(diào)用電避開電網(wǎng)負荷高峰時段的高價電力，充分利用負荷低谷時段的廉價電力，節(jié)省了電費開支。對于供電資源短缺的電網(wǎng)還可以部分地緩解電力供應(yīng)的壓力，對于負荷增長較快的電網(wǎng)會減少增建電廠和輸配電系統(tǒng)的電力投資。對于要求較高的空調(diào)用戶，采用蓄冷空調(diào)相當設(shè)置一個備用冷源，一旦臨時停電可作為應(yīng)急冷源，啟用蓄冷裝置和自備電源投入運行，可以保障主要部位的空調(diào)負荷。蓄冷空調(diào)能給電力供需雙方帶來更多的功效，為供需雙方開展合作共同推動蓄冷空間的應(yīng)用創(chuàng)造了更多的機會，這也是為什么近六年來我國蓄冷空調(diào)起步較快的重要因素。隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展和勞動生活條件的改善，電網(wǎng)負荷的峰谷差還會增大，尤其是南方大中城市的空調(diào)負荷估計要占地區(qū)電網(wǎng)的20%～40%，其中中央空調(diào)將占相當大的比例，蓄冷空調(diào)必將成為需求方管理在節(jié)約電力方面一個重要的技術(shù)支持手段。
 
   當然，蓄冷空間也存在明顯的缺欠：一是它的系統(tǒng)運行效率比傳統(tǒng)中央空調(diào)要低，主要是增添了蓄冷系統(tǒng)后增加了換熱、傳熱和工質(zhì)損失，以及冰蓄冷制冷機蒸發(fā)溫度低導致制冷效率下降；二是它的占地比傳統(tǒng)中央空調(diào)要大，主要是增加了蓄冷設(shè)備及其管路和附屬部件等。
 
   (2)水蓄冷中央空調(diào)系統(tǒng)：水蓄冷與冰蓄冷相比，它的主要優(yōu)點是它的制冷效率高、蓄冷設(shè)備簡單、易于改造、見效快。其一，傳統(tǒng)中央空調(diào)的制冷機、風機、水泵、空調(diào)箱、管路等主要部件不必更換，可直接使用；
 
    其二，以水作為蓄冷介質(zhì)，它的獲取方便，價格低廉；
 
    其三，不需降低制冷機的蒸發(fā)溫度，制冷深度不變，可保持較高的制冷效率；
 
   其四，蓄冷設(shè)備比較簡單，容易將傳統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng)改造為水蓄冷空間系統(tǒng)，投資少，工期短，見效快。
 
    它的主要缺欠是蓄冷介質(zhì)的蓄冷密度低，蓄冷設(shè)備占地大和蓄冷效率低。
 
   水的比熱是4.1868kJ/(kg·K)(1.0kcal/kg·℃)，冰的相變溫度是O℃、相變潛熱333.3kJ/kg(79.6kcal/kg)。在水蓄冷方式中，通常的蓄冷溫差在5℃左右，lm3水的蓄冷能力為20.9×103kJ，相當5.8kW·h。在冰蓄冷方式中，lm3的冰(相當924kg)其蓄冷能力為308×103kJ，相當85.6kW·h。理論上，在水和冰兩種蓄冷介質(zhì)同樣體積下，冰蓄冷能力約為水蓄冷能力的15倍。因此，在提供相同蓄冷量條件下，水蓄冷設(shè)備用占地要比冰蓄冷占地大得多，因而受場地條件約束大。若能夠與消費水池共用，不但可以節(jié)省占地，而且還可以減少投資。
 
   蓄冰系統(tǒng)的工作過程是由兩個并聯(lián)的蓄冷回路和釋冷回路完成的。蓄冷回路(abcd)又稱初級回路，主要完成蓄冷功能；釋冷或放冷回路(biefghjc)又稱次級回路，主要完成釋冷或放冷功能。它們的載冷介質(zhì)為乙二醇水溶準的冷凍液，在次級回路它通過板式換熱器與以水為介質(zhì)的空調(diào)用冷凍水分開。整個蓄冰系統(tǒng)的工作循環(huán)是在自動控制下完成的。