黑（hēi）龍江省計量檢定測試（shì）院  徐欽淨  王廣成  王傑

    空調係統的有（yǒu）效運行是為（wéi）一線（xiàn）檢測科室完成檢定、校（xiào）準、檢測任（rèn）務提供（gòng）環境條件的重要保障。然而在實踐中人（rén）們往往忽視空調係統在（zài）有效運行時（shí）最大限度地（dì）節約能源（yuán）、減少浪費（fèi）的問題，下麵就如何提（tí）高空調係統節能（néng）效率問題進行探討。
    

　　一、冷水（shuǐ）機（jī）組係統的改造

    解決空調係統製冷節（jiē）能的主要途徑是:一方麵在製取等量的冷量中，消耗盡量少的能量，也就是常說的（de）利己式；另一方麵在消耗等量能量的情況下，盡可能地回收製冷過（guò）程中的（de）餘熱，也就是利毛式。
    我院所用製冷設（shè）備是“BLK-130M半封閉螺杆式空調冷（lěng）水機組”(以下簡（jiǎn）稱“冷水機組”)，它的製冷（lěng）量為546kJ，配有一台功率為40kW的壓縮機、1.5kW的油水泵和與其配套（tào）的蒸發器及分別為（wéi）2.2kW和3.0kW的冷凝水泵(總功率將近50kW)。如果（guǒ）按每天開啟6h計算，需耗電300kW·h。
    解決上（shàng）述耗電量的問題應從以下幾個方麵入手:一是盡量減少冷水機組的運行時間（jiān），這個節（jiē）能效果（guǒ）是顯而易見的。二是根據螺杆式冷水機組（zǔ）的效率特性(如（rú）圖1所示)，當負載為40%時，則效（xiào）率大約在48%左右；當負載為75%時則效率大約（yuē）在78%左右（yòu）；隻有在負載為100%時，冷水機組的效（xiào）率才能達到100%。因此，要盡量使冷水機組處於最（zuì）大（dà）的負（fù）載工作狀態，以提高製冷效率。三是正確確定露點溫度，選（xuǎn）擇最佳的工（gōng）況，以減少冷熱的（de）抵消。四是降低冷凝水（shuǐ）的溫度。圖2是冷（lěng）水機組的蒸發溫度與壓縮（suō）機功率關係圖，N_C為壓（yā）縮機功率（lǜ），t_k為冷凝溫度，t為蒸發溫度，從圖2可見蒸發溫度越低，壓縮機的功率（lǜ）消耗越大；冷凝溫度t_k對壓縮機功（gōng）率的影響是很（hěn）大的。例如當蒸發溫度設為-10℃時，當t_k=30℃時（shí），N_C=27.5kW，占整個功率的69%；當t_k=35℃時，N_C=31.2kW，占（zhàn）整個功率的（de）78%；隻有t_k=45℃時，N_C才接近於100%。從以上數字看，降低冷凝溫度，即降低冷凝水的溫度是節（jiē）電的好（hǎo）辦法。具體解決方法:利用該冷水（shuǐ）機組有一個出水（shuǐ）溫度加一套電路（lù）來保證（zhèng）減少冷（lěng）水機（jī）組的運行時間，並使其工作在最大負載狀態。該冷水機組的（de）出水溫度保護電路的作（zuò）用是當出水溫度低於某（mǒu）一設定溫度，該機組自動（dòng）停（tíng）車。當出水溫度高於這一設定（dìng）溫度時(也可自（zì）行設定)機組又（yòu）自動開車，該冷水機組還裝有一套手動增減負載調節器，可以對冷（lěng）水機組的負載（zǎi）無級調整。因（yīn）此，在具體操作時可以將機組的負載總是（shì）調到最大位置。在保證（zhèng）恒溫室的溫度和濕度的前（qián）提下，調整冷水機組的出水溫度盡量高，這（zhè）樣既可以（yǐ）提高冷水機組的效率，又能減少（shǎo）冷水機組的開車（chē）時間，從而達到節能的目（mù）的（de）。
    

    圖1  負載的百分比

    圖（tú）2  冷水機組的蒸發溫度與壓縮機功率關係圖

　　二、改變風量的係統

    改變風量係統是目前國際、國內空調係統節能的發（fā）展（zhǎn）方向。從實驗數據看，一係統主風道總風量（liàng）實測為3.68m³/s，各恒溫室及走廊風（fēng）量的總和（hé）為3.37m³/s，其損失為總風量的8.4%，從損失風量的角度看，這個數值（zhí）是較合理的，原設計者為保險起見，將總風量設計為5.56m³/s，因此設計風量是實測風量的1.51倍。為減少風量，我院目前采用的方法是:使各恒溫室可調的風口盡量關小，並（bìng）在走廊送風管道和在空調箱內部增加過（guò）濾器（qì）來減少風量，以滿（mǎn）足各檢測科（kē）室對風量的要求，這（zhè）樣（yàng）做的結果既增加了管道的阻力（lì），又增加了噪聲（shēng）。對（duì）檢測工作（zuò）來說（shuō），全年隻（zhī）有在最冷和最熱的季節需要最（zuì）大的風量（liàng），而大部分的過渡季（jì）節需要（yào）的風量可以（yǐ）減少，因此，采用變風量係統節能效果將會更加明顯。如果我院一係統采用變頻式變速電機進行變（biàn）風量，采（cǎi）用的送風機為5.5kW交流異步電機，回風機為3kW的交流異步電機，配（pèi）以變頻（pín）變換器有“TOSVERT-130G”係列16/22B型，目前市場銷售價為14200元，如果按照風（fēng）機每天工作8h，每年300個工作日，每kW·h電為0.47元計算，比采用定風量係每年最少節約3200元。另（lìng）外我對“TOSVERT-130G”係列變頻變換器進行了分析，它采（cǎi）用微機（jī）數控電路來保證（zhèng）變頻任何情況下波形不（bú）變和保證電機的磁通量不變（biàn）。假如研製一台專門針對我院電機的變頻交換器，成（chéng）本控製在4000元以下，3年後就可收（shōu）回（huí）成本。此外，采用變頻式變速電機還有一個潛在的優點，就是為自動控製風量，使（shǐ）空調工況運行最佳化，創造了有（yǒu）利條件。
    

　　三（sān）、合理地控製空調運行

    合理控製空調運行，使空調工況最佳化是減少無謂的能量消耗，提高空調節能的（de）一條途徑。它不需要增加很多設備（bèi），隻需在新風口加裝一個幹濕球溫度計，操作人員可通過幹濕球溫度計上顯示的讀（dú）數查焓濕表，得到室外空氣的焓量i_w，再根據焓量從圖3中找出（chū）操（cāo）作辦法，繪製圖3應根據恒溫室的要求和當地（dì）的氣象情況來獲取5個轉折點的焓值。也就（jiù）是i′_w、iw₂、i_N、i₁、i_w1，其中i′_w為哈市冬季（jì）室外空氣調節的設（shè）計值（zhí），它的條件是（shì）溫度T_{冬（dōng）}=-20℃、濕度￠_冬=72%，查焓濕（shī）圖（tú）得i′_w=-4.5J/kg；i_w2為哈市夏季室外空氣調節的設計值，它（tā）的條件是溫度t_夏=26℃、濕度￠_夏=63%，查焓濕圖得i_w2=14.1J/kg；i_N為恒溫室所要求的（de）焓數值，它的條（tiáo）件（jiàn）是:t_內=20℃，濕度￠_{內（nèi）}=55%，查焓濕圖得i_N=12.7J/kg；i₁為夏季露點溫度時的焓（hán），它的（de）溫度一般取t_露=7℃、濕度￠_露=95%，查焓濕圖得i₁=5.3J/kg；i_w1為停止加熱時的焓，它根據公式i_w1=(9)。其中m%是（shì）滿足室內衛生要求的最小新風的百分比（bǐ），我們取m%=0.85，把i_N、i₁的數值代入公式(9)，獲得（dé）i_w1=4.0J/kg；。根據控製操作圖，操作人員隻需觀察新風口的溫濕度，就可以進（jìn）行（háng）控製(如圖（tú）3所示)，當i′_w<i_w1時，即第一階段進行一次加熱並隨著i′_w的增加（jiā），加熱量不（bú）斷地減少，此時新風量最小，一（yī）次回風量最大；當i_w1<i′_w<i₁時，即第二（èr）階段一次加（jiā）熱停止，而（ér）且新（xīn）風隨著i′_w的增加而增（zēng）加；當i₁<i′_w<i_N時，即第（dì）三階（jiē）段冷水機（jī）組開動，並且冷（lěng）量隨著（zhe）i′_w的增加而增（zēng）加（jiā），並且一次回風關閉新風最大；當i_N<i′_w<i_w2時，即第四階段，冷量繼續隨著i′_w的增加而增加，但增加的（de）比率沒有第三階段大，這時一次回風和新風都需要按風量圖的比例分配。從圖3中可見二次加熱隨著i′_w的增加（jiā）而減少，以上是空調係統的全年運行調節圖。如按此圖操作，可不（bú）花一分錢來節約能量。
    

    圖3  空調係統全年運行調節圖

　　四、空調節能的其他幾個問題

    首先是盡可能地采用小係統（tǒng）空調，例如我院空調一係統使用較少，因此在二、三係統采用小範圍的空調經濟效益更（gèng）好。由於各恒溫室同時使用（yòng）的時間（jiān）是很少的，而整個大（dà）係統啟動一次耗能很（hěn）大（dà）。以我院三係統為例，除去已經切斷的（de）9個走廊的房間（jiān），還有高4.5m的（de）恒溫室545m²和恒溫走廊94m²，就是把新風調整（zhěng）到占全部風量15%，冬季每天的電能（néng）消耗平均需要（yào）300多kW·h，如果采用小係統（tǒng）分別進行控製，雖然增加了一次性投入和（hé）操作、維修的困難，但對利用率低，恒溫準確度又要求不（bú）高，完全可以（yǐ）采用價格便宜，舒適的空調來進行分別控製。其次加強恒溫（wēn）室的保溫措施，以減少熱量（liàng）和冷量的泄漏，並改善環境溫度也（yě）是節能的一條途徑。空調停（tíng）機一夜後，第二天開機時，北麵房間的溫度在一、四、十月（yuè）份均比（bǐ）南麵房間溫度低，惟獨最熱的七月份反比南（nán）麵房（fáng）間高出0.1℃。這是因為，對溫度影響較大的（de）差別在於北麵多了一個北大門，可見環境溫度（dù）對恒溫室的影響是（shì）很大的。三是（shì）利（lì）用回風的餘（yú）熱或餘冷來處理新風。目前，國際上特別重視這方麵（miàn）的工作，利用其餘熱、餘（yú）冷（lěng）節能的指導思想就是利用大約20℃的回風來（lái）處理（lǐ）新風從而節約能量，以（yǐ）減少空調係統製熱和製冷設備的容（róng）量（liàng）和負荷，從而達到節能的目的。