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中央空调系统制冷过程与能耗分析

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  摘要:中央空调对于提高人们的生活质量做出了重要的贡献,但是中央空调系统在运行过程中会产生大量的能耗,不符合我国可持续发展原则。本文在此基础上重点研究了中央空调工作的原理以及能耗的产生原因,并且根据自己的经验提出了几点建议,从而更好促进我国经济健康发展。
  关键词:中央空调系统;制冷过程;能耗分析
  近些年我国虽然在经济上取得了很大的发展,但是在经济发展过程中破坏了我国的生态环境,如何解决经济发展和环境保护之间的矛盾是我国发展需要解决的重要难题。中央空调在制冷过程中会浪费大量的电能,同时会将大量的热量排到室外,加重温室效应,使得全球气温升高,减少中央空调制冷过程能耗的产生能够有效减少热量向大气的排放,是符合我国五位一体的发展战略,也是符合我国低碳生活的原则。因此本文在此基础上做了一定的研究,从而更好促进我国经济绿色发展。
  1.中央空调分类
  中央空调主要可以分为两个系统,其中一个是中央空调水系统,另外一个是空调风系统,这两个系统相互配合,从而保障了中央空调制冷的正常运转,在进行能耗优化的过程中也是主要通过这个过程进行优化。
  1.1中央空调水系统
  中央空调水系统主要是由三个系统有机组合起来,他们分别是冷冻水循环系统、冷却水循环系统以及主机系统。他们的任务分工存在着很大的差异,其中冷冻水循环系统主要石油冷冻水泵、冷冻水管和风机等设备构成的。而冷却水循环系统中主要是由冷凝器、冷却塔、冷却水管和冷却泵组成。主系统的主要核心元件有制冷剂、节流器、压缩机等工等构成的。
  中央空调水系统需要这三个系统的相互配合和相互协调来完成工作。水系统主要工作原理如下。水系统首先利用物体在汽化或者液化的过程中会吸收或者释放的一定的热量,先让物体吸收一定的热量处于汽化状态,然后在制冷剂的作用下进入到压缩机设备中对于气态物质进行加压处理。在完成加压过程后然后通过压力作用将气态物质送入到冷凝器中,这样使得进入到冷凝器中的物质逐渐增多,同时也是的冷凝器中的压力越来越大,但是冷凝器的器壁和制冷剂之间存在着一定的温差,在温差的作用下就会使得气体在冷凝器的壁上进行液化,并且放出大量的热量,释放的热量通过冷却水以循环的方式送到外界进行热交换。制冷剂在冷凝器中会液化,然后以液体的形态通过节流器最终达到蒸发器中,当制冷剂在流过节流器时,节流器使得制冷剂的压力发生了很大的变化,这样制冷剂的形态在压力的过程下逐渐形成一种气液混合体,然后以这种状态进入到蒸发器,制冷剂在蒸发器中气液混合体逐渐转化为气体,在状态和体积发生变化的同时会带走大量的热量,使得温度迅速下降。由于制冷剂和冷冻水之间一直在发生着热交换,从而使得热量源源不断的被冷冻水吸收,从而使得温度下降到预设的温度。
  1.2中央空调水系统
  空调空气系统也是中央空调系统中一个重要的系统,它的主要功能就是完成空气的净化作用,主要是由三个主要装置构成的,分别是管道、端部装置和空气处理装置。主要的工作过程如下,首先将目标空气过滤成洁净空气,然后通过风管将其输送到洁净水中,再与冷冻水进行换热冷却,在完成热量交换之后,将空气加工成所需的空气,然后通过送风状态送到室内的空调装置中,从而满足用户对于室内环境指标(温度、湿度)的需求等。可以看出,中央空调的冷却过程是通过利用热交换原理来将室内的热量不断转移到室外的过程。在中央空调系统,冷冻水循环系统和冷却水循环系统主要是完成热量换,不断将热量从内部转移到外部。风机盘管系统设备用于室内的冷却和传热,并直接与室内环境接触,从而使得室内温度维持在一定的范围。
  2.中央空调系统主要能耗来源
  中央空调系统中的各个环节尤其是在热量交换的环节会消耗大量的电能。但是很多环节的能量的产生和消耗带来了额外的浪费,如果能够将这些电能能够有效的利用可以最大程度减少电能的浪费。通过研究中央空调系统的能耗产生来源可以帮助我们最大程度减少能量的浪费。中央空调的主要能耗产生主要的来源主要来自以下四个方面。第一个是冷水机组在运行过程中会产生大量的能耗,因为冷水机组需要能够制造足够的地低温水从而更好地将产生的热量交换出去。第二是冷水泵会产生大量的能耗,冷水泵最重要的功能就是更好让冷冻水更好进行循环流动从而带走大量的热量,在这过程中会消耗大量的电能。第三能耗来源主要是冷却水泵和冷却塔风机产生的,主要是将房间中的热量、中央空调系统产生的热量以及中央空调系统本身产生的热量排到室外。第四个能耗消耗主要是来自风机盘管系统,风机通过不断运行来将所需要的冷空气不断送入到室内环境中而需要消耗大量的能量。
  从上述分析主要看出大多數能源消耗是不可避免的,能源的消耗主要来自核心的装置,包括了压缩机、制冷泵、冷却泵、冷却塔、风机等。因此在进行中央空调的控制过程中需要在满足用户的需求上尽可能减少一些设备的启动和停止,最大限制来减少能源的损耗。可以从以下的方式来减少能源的消耗。第一,在中央空调的运行过程中要能够有效协调中央空调设备的工作,从而减少因为减少不必要的设备启停时间而造成的能源浪费。第二可以将变频技术利用到中央空调系统中,电机变频调速能够根据更加室内温度和用户需求来有效控制电机的转速,通过有效控制电机运行的频率,从而减少电能的消耗。另外在室温稳定的时候,能够保障电机能够减少到最低水平,从而减少电机运行满负载运行来有效降低空调系统的能耗。
  3.减少能耗的几点建议
  电能是保障中央空调持续运行的重要能源保障。中央空调在运行过程中各个环节都会产生大量的能源消耗,因此如何有效减少电能的消耗是中央空调系统运行需要考虑的方向。电能在使用过程中,人们通常是关注中央空调是否能够正常运行与操作,是否能够调节温度,却忽略了电能消耗方面。由于电能能够促使空调正常运行,但是如果人们发现空调的电能消耗量较大,也会下意识的认为空调产生的能源费用较高,但是,空调的运行过程中,部分电能虽然推动了系统运行,但是也有一部分电能是被浪费的,所以本文研究如何降低能耗,减少空调电费的投入,并且分析空调的制冷过程。空调的冷水机组产生冷水,过程中需要一定的低温冷冻水,智能水环节需要消耗能量,在空调能量消耗过程中占据较大的比例。冷水泵能够促进出水入水的有效循环,冷水泵运行的能耗量较大。冷却泵与冷却塔风机能够促进室内的热空气有效排出,或者是排出空调系统运行过程中产生的热量,在此过程中,冷却泵与冷却塔风机消耗的能量较多。风机盘管系统将空调中的冷风循押送至室内,风机运行过程中消耗的能量,也是空调能耗中的重要组成部分。
  4.结束语
  中央空调系统的使用能够有效降低温度,保障人们的生活质量,但是在制冷的过程中会产生大量的能源浪费,但是可以通过优化中央空调的使用过程以及合理利用变频技术来将能源浪费降到最低,希望本文提出的几点建议对于相关读者有一定的参考作用。
  参考文献:
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  (作者单位:深圳市天泉空气水智能科技股份有限公司)
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