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空调换热器清洗与节能效果的分析

2019-11-20 11:08:12浏览:5 来源:清洗联盟   

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空调换热器清洗与节能效果的分析

根据对上海200多栋公共建筑的调研结果,分析了公共建筑中集中空调系统清洗的现状,理论分析了空调换热器清洗对风量、传热系数和制冷机能效比的影响,结合两个典型商场实例进行了空调换热器清洗的经济性分析。

0引言

随着空调能耗与能源短缺的矛盾日益加剧,全国大中城市夏季电力缺口日益增大,同时,构建节约型社会和提高绿色GDP已日益成为共识。为缩小夏季电力缺口,2005年上海市节能监察中心联合同济大学组织了空调系统清洗培训班,对上海约500家机关、商场、商务楼、宾馆和剧场等公共建筑的空调管理人员进行专业的空调清洗培训,并制定了空调使用管理评估表”,通过自查和抽查的形式对200多栋大楼的空调系统清洗及其节能效果进行了调研,督促各大楼采取切实有效的节能措施。20057月全面实施的国家标准《公共建筑节能设计标准》明确要求对空调通风系统需定期检查,特别是当系统性能下降时必须进行清洗。本课题组通过对空调通风系统清洗现场的测试,并结合换热理论来分析清洗空调表冷器的节能效果及其经济效益。

1、公共建筑空调系统的清洗现状

本次调查的200多栋空调大楼中,主要对象有政府机关、商场、商务办公楼、宾馆和剧场等公共建筑,其中商务楼占到了一半以上。调查发现,空调系统设施的清洗或更换等维护管理措施已普遍为人们接受,然而各大楼的清洗方式却不尽相同。各种空调设备的清洗中,除过滤器有2%是由专业厂家进行气体吹洗外,采用水洗的约占70%,少量采用专业清洗剂清洗,约占30%

1.1空气过滤器的清洗

本次调研的集中空调大楼中,空调通风系统的过滤装置大部分使用的是粗效或粗效以下的过滤网,使用最多的是金属丝过滤网表明近四成的空调通风系统采用金属丝过滤网,而金属丝过滤网效率很低,对可吸入颗粒物无过滤作用,导致系统中原本作换热用的表冷器也充当过滤器,不仅增加了表冷器的空气流通阻力,风量减少,而且使表冷器的换热量下降,影响室内热湿环境。

空气过滤设施的清洗或更换已成为空调系统的日常维护工作,但各自的清洗周期和清洗方式不尽相同。空气过滤网基本上都进行了清洗,且清洗后超过80%的过滤网阻力明显减小。然而仅有少数大楼(少于20%)采用专业清洗剂清洗,总体来说清洗频率和清洗方式都不够规范,大多凭经验甚至凭感觉来操作。

1.2空调箱表冷器的清洗

由于空调过滤器先天不足,表冷器积灰严重,风量剧减,为此多数大楼对空调通风系统换热器进行定期清洗,显示了各空调大楼表冷器的清洗周期和清洗方式。大部分空调箱表冷器只是用清水冲洗,40%的大楼表冷器用专业清洗剂清洗,但清洗操作程序上不够科学和专业。资料表明,表冷器肋片用专业清洗剂清洗的效果约是用清水清洗效果的35倍。是表冷器清洗前后空调风量增加情况。可以看出,多于70%的空调箱表冷器清洗后风量明显增加。而风量变化不明显的大楼绝大部分是用清水冲洗的

1.3风机盘管的清洗

由于风机盘管安装位置不同,清洗方式和手段差别较大。风机盘管的清洗情况。可以看出,约九成的大楼对风机盘管进行了定期清洗,但大部分(多于70%)的大楼采用清水冲洗。因此有必要提倡采用专业清洗剂进行专业清洗,以确保清洗质量。

1.4空气源热泵的清洗

由于空气源热泵大多位于大楼屋面,风吹雨淋使散热肋片表面严重积尘。通过清洗剂专业清洗能使热泵的能效比提高2%5%。调查发现,较多的空气源热泵的散热肋片被定期清洗,但以清水冲洗为主,少数采用专业清洗剂清洗,用专业清洗剂清洗后空气源热泵的供回水温差明显增大。这表明专业清洗有助于提高空气源热泵的能效比,从而减少空调能耗。

1.5空调系统清洗的节能评价

从调查的结果来看,清洗空调系统确实具有一定的节能效果。特别是2006年国家一法三规”(即《公共场所集中空调通风系统卫生管理办法》《公共场所集中空调通风系统卫生规范》《公共场所集中通风系统卫生学评价规范》和《公共场所集中空调通风系统清洗规范》)的正式实施,使多数大楼集中空调系统的运行管理人员有了空调系统清洗的意识,但在实际操作中还缺乏规范性和专业性,具体表现在:集中空调系统清洗周期不科学,清洗方式不专业,大多没有请专门的清洗公司,而是由一般的空调操作人员甚至是大楼保洁工进行清洗,这些人员很少经过专门的培训,有些系统清洗后的检验手段不科学甚至无任何检验。有的大楼由于清洗操作不当,不仅没有改善空调系统性能,反而可能破坏空调系统或造成空调通风系统的二次污染。


2、空调系统清洗的节能性分析

在空调通风系统清洗中,节能效果显著的是空调箱表冷器的清洗。实验数据显示,换热器肋片上污垢厚度达到0.30mm,压缩机工作时间将延长1,耗电量将增加到正常情况下的2.4倍。结合现场清洗前后测试的数据,对清洗空调通风系统的节能性进行分析。

2.1清洗换热器对风量的影响

清洗空调换热器,除去换热器表面的结垢、积尘以及寄生的微生物,可以增大流通截面,减小肋片表面的粗糙度,降低通风阻力。下面结合通风系统的运行状态,分析换热器清洗对送风量的影响。为空调通风管路清洗前的性能曲线,曲线3为风机的性能曲线,两条曲线的交点A即为风机的初始运行工况点,此时风机提供的风压即管路所需要的压头为HA,风量为QA。换热器清洗后,通风阻力降低,管路的性能曲线移至曲线2的位置,此时风机的运行状态点也随之移到交点B,此时风机提供的风压即管路所需要的压头为HB,风量为QB,(QB-QA)即为表冷器清洗后送风量的增加量。

2.2换热器清洗对传热的影响

不计辐射换热,有肋片的换热器的传热系数计算公式为K=11α1+δλ+α21βη+δλww(1)式中K为总传热系数,W/(m2℃);α1为水侧表面传热系数,W/(m2℃);δ为壁厚,m;λ为肋壁导热系数,W/(m℃);α2为风侧表面传热系数,W/(m2℃);β为肋化系数为肋壁的总效率;δw为污垢厚度,m;λw为污垢导热系数,W/(m℃)。式(1)δw/λw又被称为污垢热阻。换热器表面的结垢和积尘使得传热热阻中多了污垢热阻一项,从而使总的传热系数减小,换热器的传热效率降低。一般用于制造换热器的金属的导热系数在10500W/(m℃)之间,而灰尘粉末的导热系数只有约为0.15W/(m℃),两者相差很大,因此尽管积尘的厚度较小,但由于其热阻很大,对总的传热系数影响较显著。此外,清洗换热器还可以提高风速,从而提高风侧表面传热系数以及总的传热系数。

2.3清洗换热器对制冷机能效比的影响及其节能性分析

换热器的传热计算公式为Q=KF(tf1-tf2)(2)式中Q为空气-水的传热量,W;F为表冷器外表面积,m2;tf1为空气温度,℃;tf2为水的温度,℃。对于给定的空调区域,室内所需冷()Q一定,送风温度和回风温度也为定值,换热器的换热面积F不变。如式(1)分析所述,清洗换热器可以提高传热系数K,根据式(2),冷水的供水温度可以提高,这意味着清洗换热器后,可以提高制冷剂的蒸发温度。根据理想逆卡诺循环的制冷系数计算公式ε=q2w0=t2t1-t2(3)式中ε为制冷系数;q2为制冷量,W;w0为耗功量,W;t1为冷凝温度,℃;t2为蒸发温度,℃。若冷凝温度t1保持不变,提高蒸发温度t2,能够提高制冷循环的制冷系数,也就可以提高制冷机的能效比。能效比的提高意味着向空调区域输送相等的冷()量时制冷主机将消耗更少的能量。此外,冷水供水温度的提高,也可以降低输送管道中的冷量损失,减少制冷主机的制冷量,降*****冷机的能耗。同样冬季运行工况时也可减少热源的能耗。

2.4清洗后节电情况及经济性分析

给出了上海两个典型商场的集中空调系统空调箱表冷器清洗后的节电情况,主要是根据商场空调清洗前后两年夏季79月的空调系统实际耗电量(电价为0.85/(kWh))计算得出的。表冷器的清洗费用平均为2000/(风量≥36000m3/h的机组需每台增加140元的清洗工料附加费)。显然,空调表冷器清洗后由于换热效果改善、通风阻力减小、风量明显增加(分别增加70.0%50.2%),在达到相同的室内温湿度条件下,空调制冷机开启台数或开启时间减少(分别减少28.6%10.0%),使空调系统耗电量明显下降(分别下降22.4%5.0%),从而有效地节省了空调能耗。清洗后空调系统费用显著减少(分别减少60.3万元和20.8万元)

3、结论

3.1空调换热器的清洗能明显降低空调通风系统阻力,增加空调风量(清洗后风量增加五成以上);减小表冷器的传热热阻、提高换热系数;提高空调机组供冷(),减少空调冷源和热源的运行台数或运行时间,降低空调系统能耗;明显减少空调系统运行费用,有较显著的经济效益。

3.2由于空调系统的清洗在我国还处在起步阶段,专业的清洗公司较少,实际操作时缺乏专业性和规范性。因此,应将规范、专业的空调系统清洗作为空调维护管理的一项重要内容。

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