浅谈板管蒸发式冷凝空调节能改造

李健彬

摘 要：节能减排、提倡低碳生活在全国乃至全世界已成为当今一个热门话题，如何在生活及生产中提高能源利用率，减少污染物排放，已成为各领域急需解决的问题。在空调领域，风冷式空调机组是空调机最早的形式，其发明者为开利，特点是：小型机组，系统简单可靠，至今仍是空调产品的主要形式。随后，对空调主机的单机容量需求越来越大，同时对能效提出更高的要求，美国推出了水冷式空调系统。其特点是：制冷效率高，系统可以单机大到1000多冷吨，但是系统比风冷系统复杂，冷源系统不是由单一机组提供，而要配套冷却塔和冷却水泵组成一个系统，系统复杂、设备多、维护费用是主要缺点。随着板管蒸发式冷凝技术的研究及发展，COP已高达4.6，且系统简单，安装方便，无需冷却水塔等设备，在节能方面已有显著成效，它较传统冷水机组节能高达15%，较传统风冷机组节能高达30%。板管蒸发式冷凝空调在旧工程改造以及新建工程方面的节能效果是立竿见影的。

关键词：节能；蒸发式冷凝；空调；改造

前言

随着社会的发展，人们对生活的质量要求越来越高，特别是进入新世纪以来，人们在享受高品位生活的同时却在破坏着我们赖以生存的环境。2005年1月27日，评估世界各国（地区）环境质量的“世界可持续指数”（ESI）在瑞士达沃斯正式对外发布，在全球144个国家当中，中国排名倒数第8。2011年9月27日，国务院在北京召开全国节能减排工作电视电话会议，温家宝指出，“十一五”时期，我国节能减排取得显著成效，我们以能源消费年均6.6%的增速支撑了国民经济年均11.2%的增长。节能减排工作有力促进了产业结构调整和技术进步，为应对全球气候变化做出了重要贡献。当前，节能减排形势还相当严峻。必须充分认识节能减排的极端重要性和紧迫性，增强忧患意识、危机意识和责任意识，以科学发展观为指导，坚持节能减排思想不动摇，工作不松懈，力度不减弱，步伐不放缓，全面落实“十二五”节能减排综合性工作方案，务求取得预期成效。“十二五”期间，要实现节约能源6.7亿吨标准煤。在减排方面，提出2015年，全球化学需氧量和二氧化硫排放总量分别控制在2347.6万吨、2086.4万吨，比2010年的2551.7万吨、2267.8万吨分别下降8%；全国氨氮和氮氧化物排放总量分别控制在238.0万吨、2046.2万吨，比2010年的264.4万吨、2273.6万吨分别下降10%。如今可以说我国有组织、有规模的节能减排工作已经深入开展，并取得良好的社会和经济效果，但形势依然严峻，任务依然艰巨，节能减排已成为我国目前和今后社会发展的重要风向标。

1 制冷原理

目前，建筑耗能已与工业耗能、交通耗能并列，成为我国能源消耗的三大“耗能大户”。尤其是建筑耗能伴随着建筑总量的不断攀升和居住舒适度的提升，呈急剧上扬的趋势。

建筑能耗分为建筑材料用能、建筑材料运输用能、房屋建造和维修过程中的用能以及建筑使用过程中的建筑运行能耗。建筑材料和建造过程所消耗的能源一般只占建筑能耗的20%左右，大部分能耗发生在建筑物运行过程中。建筑运行能耗是建筑节能任务中最主要的关注点。建筑运行能耗，即建筑物照明、采暖、空调和各类建筑内使用电器耗能。采暖、空调作为建筑运行能耗的一部分，对建筑节能减排起着举足轻重的作用。

蒸发冷却空调技术是利用水蒸发吸热的制冷技术，在没有任何热源的条件下，水与空气间的热湿交换过程是空气将显热传递给水，使空气的温度下降。只要空气不是饱和的，利用循环水直接（或通过填料层）喷淋空气就可获得降温的效果。在条件允许时，可以将降温后的空气作为送风以降低室温，这种处理空气的方法称为蒸发冷却空调，蒸发冷却空调技术是一种环保、高效、经济的冷却方式，故它又被称为“零费用空调”、“绿色空调”和“仿生空调”，主要由于它具有以下特点：利用干燥空气的干空气能这种可再生能源，大幅度降低了用电量和用电高峰对电能的要求；设备简单，能降低冷却设备成本，还可以采用全新风，提高室内舒适性。

2 案例应用

我们以中山某空调改造项目为例，探讨蒸发式冷凝空调与传统空调的能耗对比。该项目为商场和酒店的大型综合体，空调总面积为：72360m2，地上四层为功能商业中心，五层以上为公寓和酒店客房。该工程优化设计采用板管蒸发式冷凝螺杆冷热水机组+末端中央空调系统为系统提供集中供能（夏季制冷、冬季采暖功能）。该项目分为商场及酒店2部分，其中商场部分划分为2块，其中超市部分为自建系统。其他商场部分的空调总冷负荷为8400KW；酒店部分总冷负荷为2355KW。该工程原机组采用传统冷水机组，现采用蒸发式冷凝空调改造，我们可以分析比较（见表1）。

表1 传统冷水机组、采用蒸发式冷凝空调改造分析比较

从表1可以看出，原配置总制冷输入功率为2703KW，采用蒸发式冷凝空调改造后的输入功率为2363KW，节能率达到12.58%，假设全年制冷运行210天，每天运行12小时，机组全功率运行，电费按1元/kw.h计算，则改造后每年可节省85.68万元。采用蒸发式冷凝空调，可省去冷却塔庞大的占地面积，从而达到节地的效果，且可完全杜绝冷却塔的“飞水”现象，不但可以减少水资源的浪费，还能减少废水对环境的污染，从而达到节地的效果。

3 结束语

板管蒸发式冷凝空调以水和空气作冷却介质，利用水的蒸发带走汽态制冷剂的冷凝热。工作时冷却水由水泵送至冷凝管组上部喷嘴，均匀地喷淋在冷凝排管外表面，形成一层很薄的水膜，高温汽态制冷剂由冷凝排管组上部进入，被管外的冷却水吸收热量冷凝成液体从下部流出，吸收热量的水一部分蒸发为水蒸汽，其余落在下部集水盘内，供水泵循环使用，风机强迫空气以3-5m/s的速度掠过冷凝排管促使水膜蒸发，强化冷凝管外放热，并使吸热后的水滴在下落的进程中被空气冷却，蒸发的水蒸汽随从空气被风机排出，未被蒸发的水滴被脱水器阻挡住落回水盘。板管蒸发式冷凝空调的COP可达到4.4以上，结构上将冷凝器和冷却塔合二为一，省略冷却水从冷凝器到冷却塔的传递阶段，系统安裝小，安装方便，省去了冷却水系统的安装及调试，缩短设计周期，安装工程量下降，更能达到节地、节水、节电的效果，完全符合现阶段提倡的绿色建筑标准。