淺談中央空調(diào)冷凝器清洗的重要性及節(jié)能效果

摘要：中央空調(diào)系統(tǒng)作為建筑的主要耗能大戶，其制冷效率和節(jié)能情況是用戶最關(guān)心的問(wèn)題。特別是作為主要換熱設(shè)備的冷凝器，其換熱效果的好壞將直接影響到空調(diào)主機(jī)的制冷效率和運(yùn)行能耗。本文通過(guò)對(duì)冷凝器運(yùn)行情況的分析闡述了冷凝器清洗的重要性，并以新型膠球在線清洗裝置為例，重點(diǎn)分析清洗技術(shù)對(duì)冷凝器制冷效率和運(yùn)行能耗的實(shí)際效果。

關(guān)鍵詞：冷凝器；污垢；節(jié)能；在線清洗裝置

前言

中央空調(diào)冷水機(jī)組作為建筑的主要冷源形式得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，很多高層建筑及通信機(jī)樓均大量采用冷水機(jī)組作為機(jī)房冷源。由于空調(diào)系統(tǒng)是高能耗設(shè)備，據(jù)統(tǒng)計(jì)空調(diào)能耗占了建筑能耗的50%以上，而冷水機(jī)組作為空調(diào)系統(tǒng)的主要耗能大戶，其制冷效率是用戶最關(guān)心的問(wèn)題。特別是作為主要換熱設(shè)備的冷凝器，其換熱效果的好壞將直接影響到空調(diào)主機(jī)的制冷效率和運(yùn)行能耗，由于冷凝器的循環(huán)冷卻水是通過(guò)冷卻塔與大氣相通，容易在冷凝器的換熱管內(nèi)壁形成結(jié)垢和粘膜，使冷凝器的換熱效果惡化、系統(tǒng)制冷效率降低、運(yùn)行能耗增加。另一方面污垢層的增加，增加了冷凝器壓力降，使得在制冷需求量不變情況下，需加大冷卻水流量，增加水泵能耗。因此，有必要對(duì)冷水機(jī)組冷凝器的清洗技術(shù)進(jìn)行深入分析研究，以提高冷水機(jī)組制冷效率。

一、冷凝器清洗的意義

冷凝器、蒸發(fā)器是冷水機(jī)組的主要換熱設(shè)備，其換熱效果的好壞將直接影響到空調(diào)主機(jī)的制冷效率，尤其是冷凝器的循環(huán)冷卻水，由于與大氣相通及補(bǔ)充水水質(zhì)等問(wèn)題，在冷凝器的換熱管內(nèi)壁形成結(jié)垢和粘膜，使冷凝器的換熱效果惡化、系統(tǒng)制冷效率降低、運(yùn)行能耗增加。盡管循環(huán)冷卻水系統(tǒng)普遍都采用了化學(xué)水質(zhì)穩(wěn)定劑或電子處理儀的水處理方法，但是在中央空調(diào)主機(jī)運(yùn)行了一段時(shí)間后打開(kāi)冷凝器或換熱器的端蓋，列管的內(nèi)表面始終粘附一層粘泥、水垢、銹蝕物等的混合物，該層混合物的熱阻遠(yuǎn)大于中央空調(diào)冷凝器的設(shè)計(jì)極限阻值：0.044㎡·K/kW（美國(guó)ARI標(biāo)準(zhǔn)）。而使冷水主機(jī)的效能系數(shù)下降，進(jìn)而增加能耗。

1、冷凝溫度對(duì)冷水機(jī)組性能的影響

通過(guò)對(duì)逆卡諾循環(huán)、蒸汽壓縮理論制冷循環(huán)的性能計(jì)算、典型冷水機(jī)組的性能指標(biāo)等進(jìn)行理論分析冷凝溫度對(duì)冷凝器換熱效果的影響，表明冷水機(jī)組的運(yùn)行效率受蒸發(fā)溫度和冷凝溫度的影響，蒸發(fā)溫度一定時(shí)，冷凝溫度越高，其運(yùn)行效率越差。如冷凝溫度每增加1℃，壓縮機(jī)單位制冷量的功耗將增加3%～4%。

2、污垢對(duì)冷凝器換熱及冷水機(jī)組性能的影響

由于污垢一般為熱的不良導(dǎo)體，其導(dǎo)熱系數(shù)只有碳鋼的十分之一，而與銅等熱的良導(dǎo)體相比，導(dǎo)熱率相差更大。當(dāng)換熱器的表面有污垢形成后，換熱器的總傳熱熱阻增大，導(dǎo)致了對(duì)數(shù)平均傳熱溫差增加，即冷凝溫度升高，使得在相同條件下冷凝器換熱效果下降，并導(dǎo)致冷水機(jī)組的性能下降。如每增加0.1mm厚的水垢將使空調(diào)主機(jī)制冷量降低14%左右；

換熱器的污垢存留累積，一方面降低了換熱器的換熱效率和主機(jī)制冷效率，使空調(diào)主機(jī)的耗電量會(huì)大大增加。另一方面污垢層的增加，增加了冷凝器壓力降，使得在制冷量需求量不變情況下，需加大冷卻水流量，增加水泵能耗。因此，通過(guò)對(duì)空調(diào)主機(jī)冷凝器（換熱器）污垢清洗技術(shù)的分析研究，尋找解決換熱器污垢清洗問(wèn)題的有效途徑，提高換熱器換熱效率及空調(diào)主機(jī)制冷效率，從而降低建筑能耗，節(jié)省能源。

二、冷凝器的清洗方法

盡管空調(diào)換熱器采用了良好的設(shè)計(jì)，有效的運(yùn)行和維護(hù)措施，但換熱器在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中后，其管側(cè)和殼側(cè)都會(huì)形成污垢，就會(huì)使換熱器的傳熱效率降低，流動(dòng)阻力增大，甚至發(fā)生故障或堵塞。因此，需及時(shí)有效地清洗換熱器內(nèi)污垢，恢復(fù)換熱器的良好傳熱性能。從換熱面上清除污垢的方法，根據(jù)工作原理分有機(jī)械清洗法和化學(xué)清洗法兩類；根據(jù)設(shè)備是否運(yùn)行分在線清洗和非在線清洗。

不同的污垢清洗方式具有不同的效果影響，目前在工程實(shí)踐中應(yīng)用比較多的是傳統(tǒng)的非在線污垢解決辦法，即化學(xué)水處理+周期性機(jī)械捅刷的方法，該方法主要針對(duì)冷水機(jī)組開(kāi)式冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，通過(guò)添加化學(xué)水以達(dá)到防腐蝕、阻垢及殺菌滅藻的目的，但化學(xué)水不能徹底解決污垢、粘泥沉積及銹蝕物的產(chǎn)生，所以需要定期人工進(jìn)行機(jī)械捅刷，該方法的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)須增加初投資，但會(huì)定期產(chǎn)生清洗費(fèi)用，而且必須在停機(jī)狀況下拆開(kāi)端板才能清洗，清洗工作量大且效果不好，很難保證每次都能清洗干凈。特別對(duì)于一些需長(zhǎng)期運(yùn)行的冷水主機(jī)（如數(shù)據(jù)機(jī)樓需24小時(shí)不間斷供冷）就無(wú)法清洗。為解決類似問(wèn)題，近期國(guó)際上又推出了一種在線清洗裝置，通過(guò)清洗設(shè)備長(zhǎng)期自動(dòng)在線清洗冷凝器。

三、冷凝器在線清洗裝置

該裝置綜合流體、水力機(jī)械、微電腦控制等技術(shù)達(dá)到最簡(jiǎn)單清洗冷凝器內(nèi)壁污垢的解決方案。主要工作原理是通過(guò)發(fā)球機(jī)將膠球發(fā)入冷凝器中，膠球依靠水壓差擦洗掉換熱管內(nèi)壁的污垢，在冷卻水出口端通過(guò)捕球器回收膠球至發(fā)球機(jī)形成一個(gè)清洗循環(huán)，通過(guò)微電腦控制程序設(shè)置清洗頻率和次數(shù)，達(dá)到自動(dòng)在線清洗功能。始終保持冷凝器內(nèi)壁潔凈，換熱效率最高。

采用在線清洗裝置可以實(shí)現(xiàn)無(wú)人工捅炮清洗而保持冷凝器換熱管清潔，消除腐蝕根源，延長(zhǎng)冷凝器換熱管的使用壽命，同時(shí)減少化學(xué)藥劑的使用，使環(huán)境污染得到降低，而且使冷凝器始終處于最高換熱效率狀態(tài)，提高冷水機(jī)組制冷效率，節(jié)省能耗4～10%。經(jīng)測(cè)試，一般新冷水主機(jī)的端差（冷媒的冷凝溫度與冷卻水出口溫度差）約為1.2℃，而采用傳統(tǒng)清洗方法清洗后的端差約為2.7～5℃，采用在線清洗裝置的端差約為1.5℃。端差越小，說(shuō)明能耗越小，通過(guò)比較可知，冷凝器清洗非常重要，而采用在線清洗裝置比傳統(tǒng)清洗可節(jié)約能耗5%～10%.

目前，該裝置已在多個(gè)大型項(xiàng)目中實(shí)際應(yīng)用，比較典型的案列有廣州太古匯、廣州婦幼醫(yī)院、三水?dāng)?shù)據(jù)中心等。鑒于其永遠(yuǎn)在線的清洗特點(diǎn)（不停機(jī)、不拆板清洗），將會(huì)有越來(lái)越多的通信機(jī)樓及數(shù)據(jù)中心使用在線清洗裝置。

四、結(jié)語(yǔ)

為響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排的號(hào)召，有效保障冷水機(jī)組長(zhǎng)期安全“低碳”運(yùn)行，有必要通過(guò)冷凝器清洗裝置來(lái)清潔換熱管，提高換熱器換熱效率及空調(diào)主機(jī)制冷效率，從而降低能耗，節(jié)省能源。

參考文獻(xiàn)：

《冷水機(jī)組冷管殼式冷凝器膠球自動(dòng)在線清洗裝置》（JB/T11133-2011）

《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ19-87）