暖通空调节能技术第6章冷源节能技术-wxk课件.ppt
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1、第第6 6章章 冷源节能技术冷源节能技术目 录6.1 空调用冷源及其节能6.2 压缩式制冷技术节能6.3 吸收式制冷技术节能6.4 太阳能制冷空调技术6.5 蒸发冷却制冷技术6.1.1空调系统冷源的分类及简介(回顾)6.1空调用冷源及其节能制冷方法制冷方法相变制冷相变制冷热电制冷热电制冷声制冷声制冷磁制冷磁制冷气体涡流制冷气体涡流制冷气体膨胀制冷气体膨胀制冷绝热放气制冷绝热放气制冷6.1.1空调系统冷源的分类及简介(回顾)6.1空调用冷源及其节能压缩式制冷6.1.1空调系统冷源的分类及简介(回顾)6.1空调用冷源及其节能吸收式制冷冷凝器发生器蒸发器吸收器制冷剂蒸气制冷剂蒸气制冷剂液体制冷剂气液
2、膨胀阀吸收剂溶液制冷剂吸收剂溶液泵6.1.1空调系统冷源的分类及简介(回顾)6.1空调用冷源及其节能吸收式制冷与压缩式制冷比较吸收式制冷吸收式制冷压缩式制冷压缩式制冷消耗热能消耗热能消耗机械功消耗机械功通过溶液吸收等实现低压蒸通过溶液吸收等实现低压蒸汽变为高压蒸汽汽变为高压蒸汽通过压缩的方式实现低压蒸通过压缩的方式实现低压蒸汽变为高压蒸汽汽变为高压蒸汽吸收剂在吸收器中吸收蒸汽吸收剂在吸收器中吸收蒸汽压缩机中吸收蒸汽压缩机中吸收蒸汽6.1.1空调系统冷源的分类及简介(回顾) 蒸发冷却6.1空调用冷源及其节能直接蒸发式冷却直接蒸发式冷却6.1.1空调系统冷源的分类及简介(回顾) 蒸发冷却6.1空调
3、用冷源及其节能间接蒸发式冷却间接蒸发式冷却6.1.1空调系统冷源的分类及简介(回顾) 蒸发冷却6.1空调用冷源及其节能间接直接相结合蒸发式冷却间接直接相结合蒸发式冷却6.1.2冷源节能的发展方向6.1空调用冷源及其节能1.寻求新制冷剂提高设备性能指标寻求新制冷剂提高设备性能指标以以R410a和和R22两种制冷剂为例,有研究表明(陈武等两种制冷剂为例,有研究表明(陈武等),),R410A的传热系数比的传热系数比R22高,热传递和流动性能高,热传递和流动性能良好,有利于空调的运行效率。通过测试良好,有利于空调的运行效率。通过测试4台空调样机台空调样机表明,表明,整机尺寸大小相同的整机尺寸大小相同的
4、R410A空调比空调比R22空调的空调的能效比高出约能效比高出约3%,高效的,高效的R410A空调比空调比R22空调的能空调的能效比可高出约效比可高出约12%。当室外环境温度降低时,。当室外环境温度降低时,R410A空调节能效果更显著空调节能效果更显著。6.1.2冷源节能的发展方向6.1空调用冷源及其节能2.提高制冷热交换设备换热性能提高制冷热交换设备换热性能扩大传热面积,采扩大传热面积,采用高效能传热面用高效能传热面减小传热热阻减小传热热阻6.1.2冷源节能的发展方向6.1空调用冷源及其节能3.提高制冷设备的自动化水平提高制冷设备的自动化水平(1)制冷机的供水温度设定值。制冷机的供水温度设定
5、值。在满足除湿要求的前提下应尽可在满足除湿要求的前提下应尽可能提高出水温度,以提高冷机能提高出水温度,以提高冷机COP;同时出水温度高有可能要求;同时出水温度高有可能要求循环水量大,从而又增加泵耗,正确协调这三者需求,才能得到循环水量大,从而又增加泵耗,正确协调这三者需求,才能得到最佳的出水温度设定值。最佳的出水温度设定值。(2)制冷机开启台数和搭配。制冷机开启台数和搭配。使开启的制冷机都工作在高效区,开启的制冷机都工作在高效区,同时还能恰好满足建筑对冷量的需求。同时还能恰好满足建筑对冷量的需求。(3)冷水泵的开启台数与转速控制。冷水泵的开启台数与转速控制。调节冷水泵应使其既可向末调节冷水泵应
6、使其既可向末端提供足够的循环水量端提供足够的循环水量(并不一定需要提供额定的压差并不一定需要提供额定的压差),又能使,又能使各台水泵能工作在高效工作区。在不使制冷机各台水泵能工作在高效工作区。在不使制冷机COP下降的前提下下降的前提下尽可能减少水泵功耗尽可能减少水泵功耗6.1.2冷源节能的发展方向6.1空调用冷源及其节能4.天然冷源的利用天然冷源的利用地源热泵空调系统地源热泵空调系统此图片来源于网络6.1.2冷源节能的发展方向6.1空调用冷源及其节能4.天然冷源的利用天然冷源的利用贮冰技术应用方法贮冰技术应用方法天然冰贮存原理非常简单,在冬季气温较低的北方,可以建一座天然冰贮存原理非常简单,在
7、冬季气温较低的北方,可以建一座贮冰罐,罐内利用现浇冷冻的办法贮满天然冰,然后,对贮冰罐贮冰罐,罐内利用现浇冷冻的办法贮满天然冰,然后,对贮冰罐进行保冷,需要冷量时,将贮冰罐中的冷量引出。一般工艺系统进行保冷,需要冷量时,将贮冰罐中的冷量引出。一般工艺系统的冷却水都是利用环境冷却的,夏季最高可达到的冷却水都是利用环境冷却的,夏季最高可达到30以上,而利以上,而利用贮存的天然冰提供冷却水,可以得到用贮存的天然冰提供冷却水,可以得到20以下的低温冷却水。以下的低温冷却水。原理上天然储冰储存利用技术比较简单,但实际上涉及到的问题原理上天然储冰储存利用技术比较简单,但实际上涉及到的问题很多,重点是储冷罐
8、的长时间保温,包括保冷结构设计与保冷效很多,重点是储冷罐的长时间保温,包括保冷结构设计与保冷效果的计算、储冰罐内部换冷器设计与换冷过程的计算、储冰罐的果的计算、储冰罐内部换冷器设计与换冷过程的计算、储冰罐的运行与监控系统设计、储罐保冷基础的设计等等。随着以上问题运行与监控系统设计、储罐保冷基础的设计等等。随着以上问题的解决,大规模储冰技术将为自然冷能利用做出贡献。的解决,大规模储冰技术将为自然冷能利用做出贡献。6.1.2冷源节能的发展方向6.1空调用冷源及其节能4.天然冷源的利用天然冷源的利用地道风降温系统地道风降温系统影响压缩机制冷的系统节能的因素6.2压缩式制冷技术节能1 冷凝温度和蒸发温
9、度冷凝温度和蒸发温度2 高压液体的过冷高压液体的过冷3 吸气过热度吸气过热度4 管道压损和热交换管道压损和热交换5 循环中不可逆因素循环中不可逆因素6.2.1 优化冷凝温度和蒸发温度 在其他条件相同的情况下,在其他条件相同的情况下,蒸发温度越高蒸发温度越高, 与冷凝温度的差值越小与冷凝温度的差值越小,系统的,系统的COP越高越高6.2压缩式制冷技术节能COP=-LHLTTT理想卡诺循环理想卡诺循环6.2.2 提高高压液体的过冷高压液体过冷对循环总是有利的,过冷度越大越好。增设过冷器气液热交换器 6.2压缩式制冷技术节能图6-6高压液体过冷的影响分析图6.2.3 优化吸气过热度 6.2压缩式制冷
10、技术节能图6-7 过热度的影响分析图122 1 34hp循环特性指标循环特性指标理论循环理论循环无用过热循环无用过热循环无用过热无用过热的影响的影响有用过热循环有用过热循环有用过热有用过热的影响的影响单位质量制冷量单位质量制冷量q0h1-h4h1-h4不变h1-h4增大单位容积制冷量单位容积制冷量qzv(h1-h4)/v1(h1-h4)/v1减小(h1-h4)/v1不一定比功比功wh2-h1h2-h1增大h2-h1增大性能系数性能系数COP(h1-h4)/(h2-h1)(h1-h4)/(h2-h1)减小(h1-h4)/(h2-h1)不一定6.2.3 优化吸气过热度从循环特性指标的表达式上不能直
11、接判断不能直接判断出其对单位制冷剂制冷量,也不能直接判断出它对性能系数COP的影响,其与制冷剂的特性有关。 6.2压缩式制冷技术节能图6-8 不同冷剂有用过热的影响 (陈光明,陈国邦)6.2.3 优化吸气过热度 避免大量无用过热的方法是采用气-液交换器,或称回热器 6.2压缩式制冷技术节能图6-9单级蒸气压缩制冷回热循环流程图(陈光明,陈国邦)6.2.4管道压损和热交换(1)吸气管)吸气管 吸气管发生热交换时,吸气管发生热交换时,性能系数下降性能系数下降,排气温度升高,容积制冷量减,排气温度升高,容积制冷量减小。小。 吸气管内的流动压力损失,吸气压力降低,吸气比体积增大,容积制吸气管内的流动压
12、力损失,吸气压力降低,吸气比体积增大,容积制冷量下降。压缩机的工作压力比增大,引起压缩比功增大和排气温度升高,冷量下降。压缩机的工作压力比增大,引起压缩比功增大和排气温度升高,循环的循环的性能系数降低性能系数降低。(2)排排气管气管 排气管中制冷剂将向环境排气管中制冷剂将向环境散热散热,是,是有利无害有利无害的的。排气管甚至可裸露。排气管甚至可裸露。 排气管中克服压损会造成压缩机工作压力比增大,使排气管中克服压损会造成压缩机工作压力比增大,使比功增大,排气比功增大,排气温度升高温度升高。 6.2压缩式制冷技术节能6.2.4管道压损和热交换(3)高压液管)高压液管 两种可能热交换两种可能热交换
13、向环境散热向环境散热,可达到过冷作用,可达到过冷作用,有利于循环有利于循环 被环境加热被环境加热,易造成制冷剂汽化,大大降低膨胀阀的流通能力,造成蒸,易造成制冷剂汽化,大大降低膨胀阀的流通能力,造成蒸发器供液不足,发器供液不足,降低制冷能力降低制冷能力,甚至,甚至危及压缩机安全危及压缩机安全。 高压液管中的高压液管中的压损压损:膨胀阀前的膨胀阀前的制冷剂压力降低制冷剂压力降低,造成流通能力减小。,造成流通能力减小。(4)低压液管低压液管 低压液管一般很短,将膨胀阀紧靠蒸发器安装便可忽略其影响低压液管一般很短,将膨胀阀紧靠蒸发器安装便可忽略其影响。 6.2压缩式制冷技术节能6.2.5 减少循环中
14、不可逆因素 6.2压缩式制冷技术节能不可逆不可逆损失损失工质的工质的不可逆不可逆损失损失机械摩机械摩擦损失擦损失电动机电动机功损功损容积损容积损失失相变传相变传热不可热不可逆损失逆损失制冷剂制冷剂纯度纯度6.3.1 吸收式制冷技术原理 6.3吸收式制冷技术与节能图6-10 吸收式制冷基本循环示意图6.3.2 典型吸收式制冷机组 溴化锂水溶液吸收式制冷机溴化锂水溶液吸收式制冷机 可用低压水蒸汽或可用低压水蒸汽或75以上的热水作为热源,因而对废气、废热、太以上的热水作为热源,因而对废气、废热、太阳能和低温位热能的利用具有重要的作用阳能和低温位热能的利用具有重要的作用。 6.3吸收式制冷技术与节能图
15、6-11 双筒蒸气型单效溴冷机组(彦启森, 石文星, 田长青)6.3.2 典型吸收式制冷机组 氨氨-水溶液吸收式制冷机水溶液吸收式制冷机 蒸发温度低:单级蒸发温度低:单级-30左右;两级可达左右;两级可达-60。 主要用途:冷藏和工业生产过程主要用途:冷藏和工业生产过程 6.3吸收式制冷技术与节能图6-12 氨/水吸收式制冷机系统图6.3.3 吸收式制冷节能分析 在一些特定场合(如高温环境)大型集中式中央空调设计中,选用溴在一些特定场合(如高温环境)大型集中式中央空调设计中,选用溴化锂吸收式机组是利大于弊的;溴冷机不使用氟利昂制冷剂,且可以利用余化锂吸收式机组是利大于弊的;溴冷机不使用氟利昂制
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