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空调技术的应用和发展
空调技术的应用和发展
来源:中制冷设备网    2009-6-4
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九十年代经济体制改革的深入,对外开放的进一步扩大,1992 年房地产发热,各地大量兴建各类建筑,在我国出现了空调应用前所未有的大热潮。中央空调应用有了迅速的发展,家用空调器销量迅速增加。电力尖峰供应能力与空调用电需要的严重不平衡,需求侧管理要领引入中国,电力部开始考虑鼓励发展蓄冷空调。电力矛盾和CFCs 替代问题又推动了直燃式溴化锂吸收式冷水机应用的迅速发展。长江流域地区冬冷夏热的气候特点和建设限制,使风冷冷热水机组受到青眯。现代办公大楼中的空气品质问题受到关注。这些可以说明近几年

来我国空调技术应用和发展的主要背景和特征,即由应用带动技术向前发展。下面简要说明几方面的进展。

 

一、空调应用向更广的方面扩展
旅游宾馆建设带动起来的风机盘管加新风的水一空气空调系统超出了飞用范围,在我国各类建筑中均获得应用。据中国制冷空调工业协会统计,1995 年风机盘管产量已超过45 万台,大大超过世界空调大国美国、日本的年销量30 万左右的水平。风机盘管作为末端装置为适应不同场合,其型式、规格上也有许多发展,如双面出风吸顶安装型,外形美观的壁挂型、大风量规格。高度小于500mm 的新风机组推出了。新风机组过滤器效率提高问题提出了。

适用于多房间住屋用空调系统也推出来了。一句话,在推动以风机盘管为末端的这种空调方式的应用上可谓“思想解放、百花齐放”,四面八方投入,自然,效果有好,亦有差,在实践中不断改进和完善。应当说这项应用均以国内产品显主导,应用的越广,我国相应产业的规模就越大。

在新建的现代办公大楼中,变风量末端装置的应用受到青睐,但主要是采用进口产品,我国从七十年代开始推动风量末端的开发应用,但由于市场需要问题而未能形成产业。

在空气空调系统在我应用历史是最长的,至今仍然在广泛应用。其应用相当一部分在工业建筑和大空间建筑的空调上,产品种类、规格大体齐全。这方面的进展体现在我国首次编制和发布了国家标准《组合式空调机组》GB/T14294-93,使评价该产品质量有了共同的标准基础。

应用探讨的热点是高层建筑防排烟设计,和商场空调设计,在参数选择、方式比较等方面,通过交流有某种共认。

 

二、关于空调冷热源选择
如上述的背景,企业推销上的投入,推动应用市场的扩大,空调冷热源选择成为空调业界人士聚会时讨论的热点。众说不一,百家齐鸣,这是好现象。

我国城市能源供应方面的大政策并不明确,以往基于以煤为主,但遇到了大城市大气环境质量严重恶化问题:温室效应、烟尘和酸雨。因此,就城市可持续发展来说,使用清洁能源提到了议事日程。清洁能源,电车是最好的,电力可以远距离输送,电厂可以用煤,可以用核能,可以用水力。我国电力工业以每年新增发电装机1500DKW 的建设迅速发展,仍然满足不了需要。由此可以说明,暂应考虑别的选择。各国经验表明,天然气是重点,而作为其应用前的一种过渡,就是使用液化石油气和燃油。

发展空调,离不开冷热源,因此在电力供应紧张的地方,直燃式吸收机就获得了迅速的发展。我国人士争论的集点在吸收式制冷循环性能系统比离心式更低,从能源利用角度考虑,推动应用直燃式是否合理。应当说直燃式包括了动力源,要综合地看待。单纯从一次能源利用效率看,目前双效式水平还低于离心式,而考虑到其它建设因素(限止或缓和电力尖峰负荷问题)。业主判断起来就认为是可行的了。吸收式的工质为水,不存在CFCs 的替代问题。

日本因为能源靠进口液化天然气,因此鼓励使用直燃式以平衡夏季电力尖峰和全年能源供需。美国近期推出直燃式是出于CFCs 替代考虑。

应当说,人总体上看,在我国作为空调冷源,依然是以电力为主,家用空调器目前全部是电力的。最近一些单位在推动应用进口的煤气的家用空调冷源。

在用电力的冷热源中,适应长江流域气候特点和建设限制的,可以放在屋顶上的冷热源一体的风冷冷热水机组显示出强大的生命力,几年来应用有了很大发展。

关于工质,对待CFCs 替代问题,不少人士趋向于过渡期使用对我国已较为熟悉并有生产的R22,但亦不排斥使用R123 和R134a,静观国际上的今后动向作出最终选择。

 

三、关于节能
节约能源是我国的基本国策,但由于能源价格改革还未完全与社会主义市场经济体制需要相适应,因此推动节能还是停留在主要靠行政手段上,特别是空调系统节能的推动,难度更大。1993 年国家有关部门批准发布了《旅游旅馆建筑热工与空气调节节能设计标准GB50189-93》,基本思路是尽可能选择能效果比限值以上的设备,在系统设计上规定做法要求,但没有提出单位建筑耗能的限制指标,这从监督标准实施及检查效果上有一定难度。

尽管如此,我国不少空调专业技术人员一直在钻研空调节能方面与产品,例如同济大学和哈建大在研究开发蒸发冷却、热回收技术与产品,来推动空调节能应用发展。中国建筑科学研究院空调所,重建大等从被动利用太阳能,改善过渡地区居室内热环境做了许多工作。

 

四、关于蓄冷空调
电力尖峰调控是个老问题,从电力部门来说,有许多对策,以往主要是从供应侧想对策(抽水贮能电站、蓄电池等),目前转向需求侧管理考虑,鼓励用户少用尖峰电力,多用谷电,例如实行分时计电按不同电价付费等。当空调特别是中央空调大量应用,使得空调用电力在一个城市的电力尖峰构成中成为一个重要组成部分时,一种政策是如日本所采取鼓励夏季使用天然气发展直燃式,跳出电力部门,从国家角度考虑平衡季和年的能源供需;另外政策是电力部门考虑,如近年大力推动的蓄冷空调,即夏季利用夜间谷电制冰蓄冷,供白天尖

峰负荷时用。我国有几个试点工程(如深圳中电大厦、北京日报社等)。1994 年4 月13 日,中国节能协会批准成立蓄冷空调研究中心,将电力口和建筑空调口的领导与专家结合起来,致力于推动我国蓄冷空调事业健康发展,为转移电力峰负荷作出贡献。工作正在进展,估计要形成影响,形成某种市场,尚需借以时日。

在蓄冷空调上,除美国为主的思路,从中央空调应用上推动外,日本在研究开发推广适用于中小用户的单元式蓄冰冷机组。此外,美国一公司正在做与小空调连结的蓄冷空调器。我国的发展道路需要各方去思考,去实践,博采众长,为我所用。这里也包括各地的模式不同的可能性。

在学术研究上,清华大学对于冰盘管、冰球的结冰、融冰过程进行了数值模似和实验研究,以为更好理解这个过程,达到控制这个过程提供科学依据。在应用上目前的共识是部分蓄冰对用户更有价值(即移峰量与经济合理性相结合),大体为40%左右。

 

五、关于热泵应用
热泵是一个范围很宽的技术,本意是用于利用未利用的低位热源的热能提升作为具有较高温位的热源的场合。这里只是作为建筑空调的冷热源来看待的热泵应用。我国有一个在世界上都有特色的气候区,即长江流域地区,冬季冷,相对湿度高,夏季热,相对湿度极高,还有梅雨季等等,除了夏季需要空调(指降温除湿),冬季要供暖,过渡季要降湿。是考虑分别设置冷、热源,还是一体化结合,在探讨中,从现在发展进程看,先上了空调,解决渡过夏季酷暑问题,对改善冬季室内阴冷问题也很迫切,许多地方无处可以设置热源(指不是

以电为能源)。出路就想到了以鉴定会气为热源的热泵机组,家用空调总与热泵结合的大体上已占25%。已在流行。这里指与风冷冷水机组结合的风冷冷热水机组,可以放在屋顶,不用屋内机组。这个机组推出后,受到长江流域中央空调用户的欢迎,正在发展中。应用中遇到了引进国外机型不大适合这个地区冬季结霜融霜的特殊问题。出路是:一方面厂家在产品的设施和融霜控制上作进一步开发,另一方面是在系统设计中采取措施来弥补主机产品上的不足。从而使得这类机组的多数仍然能满足用户需要。有几家公司正在建这类产品的全性能试验台,以为改进产品性能提供科学试验手段。

除了风冷冷热水机组外,在屋顶空调机组方面也搞结合,使之冬送热风,夏送冷风,在我国,这作为一个新机种正在开拓前进。

另一种正在我国开拓热泵应用的是“水源热泵/空调机”。这种型式,不是单机独立应用,而是通过冷水管路连成环路组合成系统来解决整个建筑全年空调需要。确切说应称为闭环式水源热泵/空调机系统。其中每台机组通过风系统服务一个房间或几个房间,对于建筑物内同时有供暖和供冷需要的不同房间时应用于种系统是最合理的。目前产品是以国外进口为主。

从研究工作方面,重建大等单位试验研究了混合工质替代R22 的可能性,清华大学等研究了热泵结霜、融霜切换的过渡过程,以为改进热泵产品设计和运行控制提供科学依据。青岛建工学院试验了以土壤为热源的热泵供暖供冷的可行性,已进行了数年观测。

 

六、关于控制系统
认为从空调系统常年变负荷运行的特点考虑,真正实现节能,必须用自控系统,因此除了单元机自带控制器且不断更新技术内涵外,中央空调系统及相应空调设备带自控的也在普及中。随机带单片机的控制器,带神经元芯片的控制器,带PLC(可编程控制器)的空调设备我起来了。众与建筑自动化系统相配合来看,有此已做了可以互相通讯。目前产品主流仍以国外公司产品为主。

变频调速,模糊控制的应用都在发展,为越来越多的空调业界人士所了解和熟悉。

 

七、关于室内空气品质
我国习惯了重视室内温度,社会上对空调简称为“冷气”就是一例证。对于通风,也即新风供给不大重视,当然南方地区人们习惯开窗(即使冷天,也如此),从另一侧面说明居民自己是注意室内空气新鲜的。随着现代化大楼设计思路从国外引入,建筑物密闭性好,采用新建筑装饰材料,不用机械通风已不可能。实践中首先提出的是室内含尘浓度高的问题。以后则是有机挥发物质问题、氢的问题。

国外七十年代能源危机后,推进建筑密闭,少送新风来节能,时间一长,出现“建筑病综合症”,随这呼吁重视和改善室内空气品质。从空调专业来说,改善室内空气品质就是提高新风质量和数量,提高新风在室内被人利用的有效性。

我国清华大学、湖南大学等运用计算流体动力学(CFD)技术研究通风换气的有效性。上海城建学院从八十年代后期致力改善室内空气品质方面研究工作,目前已有成果推出。

改善室内空气品质是个复杂而又综合性很强的问题,需要多专业多方面人员参予,需要大量资金投入,这在我国目前还有困难。

 

八、关于热舒适
创造健康、舒适的室内环境是空调工作者的工作目标,虽然国际上对于舒适已有完善理论表达及实用指标,但从我国国情出发,能否推出更适合中国条件的热舒适理论仍待研究。清华大学坚持了这方面工作,在动态热舒适理论方面已提出了新观点和试验验证,受到人们的关注。

综上所述,我国空调技术应用和发展,既是从国家实际需要出发,又在吸收国际上的先进成果,正在形成有中国特色的东西。中国是个人口众多、能源、资源有限,经济发展不平衡、总体水平还不高的发展中国家。解决我国建筑空调的技术和设备主要要靠我们自己人去做。因此,任重道远,让我们共同努力吧!

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