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新能源技术在空调节能中的应用

2016-05-30张鑫

华夏地理中文版 2016年1期
关键词:热源热泵变频

摘 要:文章针对空调系统中的节能,总结介绍了近年来所发展的新技术,包括变频技术、太阳能技术、热泵技术,蓄热技术等在空调系统中的节能应用,为节能减排贡献一份微薄的力量。

关键词:新能源技术;空调节能

一、变频技术的应用

变频技术是实现空调压缩机节能的有效手段之一。传统空调系统依靠启、停压缩机工作来实现室内温度的调节,这种方式需要较多额外的能量来克服压缩机转子由静到动的较大的转动惯量,而且还将会加剧压缩机运动部件的磨损。与之相比,采用变频技术的压缩机可通过变频器调节压缩机转速,来适时的改变制冷剂的流量,以改变制冷量(制热量)的供给。通常以较大功率制冷(制热)以迅速接近设定温度后,变频压缩机转入低速、低能耗运行保证室内温度在较小范围内波动,提高了舒适度,同时节省了频繁启停的功耗实现节能,与传统压缩机相比节能可达 20%。据统计,在日本95%的家庭使用变频空调,而在中国也有稳定的消费市场,部分地区市场占有率可达50%。

据有关研究表明,变风量空调将比传统空调节能约70%,而变水量空調的节能将近 80%,这是十分可观的节能效果。变频技术是空调行业中较为有效和先进的节能技术,将得到推广应用。但是,变频压缩机的设计和制造的要求较高,既要解决其低速运转时的震动和润滑油供给问题,又要解决其高速运转时的轴承负荷、摩擦和磨损问题。

二、太阳能制冷空调

(一)太阳能热泵

近年来,多采用直膨式太阳能热泵,将太阳能集热器直接作为空调系统的蒸发器,这会提高系统的蒸发温度,使系统的性能得到提高。另外,可将直膨式太阳能热泵与热水、采暖和蓄能系统结合起来实现复合能量系统,可大幅度的提高热泵系统的全年利用效率,改善机组的多项性能,实现多项节能。

(二)太阳能吸收式制冷

传统的以热制冷,以溴化锂吸收式制冷较为成熟。目前,单级溴化锂吸收式系统要求90℃左右的热源温度,这对太阳能集热装置的要求较高,若采用两级系统则只需 65-75℃的热源温度,其适用范围较广,但效率会降低。另外,如果采用高效太阳能集热装置,获得 130-150℃的热源并结合辅助热源,驱动双效溴化锂吸收机组,虽然这种方式的太阳能利用比率较低,但比之单独的燃油、燃气驱动的吸收机组在经济性方面有较大的提高,这类系统适用于太阳能资源较为丰富的地区,对节约能源和丰富能源结构有重大意义。

(三)太阳能吸附式制冷

除了吸收式以外,太阳能还可驱动吸附式制冷。吸附式制冷适用于小制冷量系统,硅胶-水系统只需65℃以上的热源驱动即可,日运行时间长,无污染,节约能源。活性炭-甲醇系统还可用来太阳能来驱动制冰。另外,利用太阳能驱动吸附硅胶转轮,可实现转轮除湿空调。这种系统还可与传统空调结合形成混合使除湿空调系统,充分满足除湿和降温的双重要求,适用于湿度大、需要通风的场所,效率同比可提高30%。若能实现工作过程中的持续性、小型化、紧凑化和高效性,太阳能驱动吸附式制冷将有更好的应用前景。

三、地源热泵

(一)土壤源热泵

地埋管通过中间流体与浅层岩土换热,也可使用直接膨胀式将制冷剂与岩土直接换热,系统可靠、稳定、效率高。但系统的效率受土壤性质,尤其是土壤含水量的影响较大,长时间运行后土壤性能将出现下降。同时,地埋管的回填材料对其换热的好坏有着较大的影响,参入导热系数较大的材料,如沙子、树脂等将增大回填材料的导热系数,进而加强管内流体与土壤间的换热,提高系统的利用效率。

(二)地下水热泵

采用埋管与地下水换热,地下水的温度常年基本保持不变,波动较小,这对热泵的运行是十分有利的。地下水热泵存在地下水回灌等问题,其应用应该建立在获得准确的地下水水文资料的基础上进行,并要考虑避免埋管被腐蚀和地下水的防污染等问题。

(三)地表水热泵

此类系统的热源采用地表的池塘、湖泊或海洋的地表水,初期投资小。但是其应用受到水文条件的限制,对其换热设备的设计要求较高,需要有效、经济的解决污染、阻塞等水源技术问题。另外,此类系统的应用还要求对生态环境的影响进行分析、监督。

四、蓄能技术

蓄冷技术就是充分使用国家电网等空闲时间剩余的电能主动驱动空调制冷系统进行制冷工作,并通过三方介质将制冷效果进行高效能的存储、保存,进而极大的减轻了空调全负荷运转,并在空调运转的各个阶段将存储的制冷介质进行释放,达到制冷效果,同时大大减轻用电高峰期造成的用电困难这一难题。该蓄冷技术的工作实质就是直接将空调设备工作的时间从白天调整为夜间,原因主要有以下两方面:(1)由于我国政府电力政策的调节作用,白天用电价格远远高于夜间用电价格,进而能很大程度上节约人们的生活成本。(2)一般情况下,由于夜间实际用电较少,电压基本稳定,大大提高设备运行稳定、可靠性,增加设备的使用寿命,从某种程度上能够节约一定程度的电能。目前广为人们所接受的集中蓄冷技术分别是:优态盐、冰、水三种蓄冷技术。

五、结语

我国空调行业在过去短短十几年已有了长足的进步,但相比发达国家,无论是在研究还是工程技术上都还有一定的差距,这突显在能源的利用效率不高,在节能减排上所做出的贡献还不够。空调系统的节能降耗还有着巨大的空间,在对空调系统的节能进行深一步研究的同时,也要加强维护管理,国家政策也应给予正确的指导和建议,结合我国的国情,综合利用各项节能技术,趋利避害,最终将实现空调行业的节能,为国家的经济民生作出一份贡献。

作者简介:张鑫,辽宁省大连市甘井子区建筑工程质量监督站。

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