浅析净化空调的节能设计方案
本文作者(耿 鹏),请您在阅读本文时尊重作者版权。
摘要：净化空调的能耗已经不能忽视。如果冬季采用水源热泵利用建筑物低位热能进行制热，同时在排风系统设能量回收段，此两种技术措施相结合，便可降低能量的浪费及环境的污染。
关键词：净化空调 节能 能耗
工业厂房、公共建筑和住宅的供热、空调已成为普遍的需求。在发达国家中，供热和空调的能耗可占到社会总能耗的25％—30％。我国的能源结构主要依靠矿物燃料，特别是煤炭。矿物燃料燃烧产生的大量污染物，包括大量SO2、NOx等有害气体以及CO2等温室效应气体。大量燃烧矿物燃料所产生的环境问题已日益成为各国政府和公众关注的焦点。与气候条件接近的发达国家相比，中国居住建筑单位面积供暖能耗为他们的3倍左右。现在，这些高能耗建筑冬季供暖与夏季空调的使用正日益普遍，解决它们所造成的能源浪费和环境污染问题已成为紧迫的需要。
而如今空调洁净技术已普遍用于电子、动物实验、制药、医疗及精密仪器等行业。而净化空调系统与一般空调系统的主要区别在于：净化空调系统的换气次数大，低者有十次，高者可达几百次，系统的总风量大，从而导致净化系统新风冷、热负荷指标高，低者约350W／m2，高者可达1000W/m2以上。
空气源热泵能够以较低的能量消耗，实现把低位热能输送至高位的功能，能大量利用自然资源和余热资源中的热量，有效减少了输入能，很好地满足了冬季采暖的要求。具有减少温室效应、环保等优点。然而，空气源热泵应用于寒冷地区冬季制热，随着室外环境温度的降低，制冷剂吸气比容增大，使得机组吸气量随着外温的降低迅速下降，这样机组的制热量也就相应按比例下降。而且随着室外环境温度的降低，吸气压力的降低，压缩机的压比增大，机组的压力比严重偏离最优值，系统压缩过程严重偏离正常压缩过程，导致机组排气温度急剧上升。压缩比增大造成压缩机的输气系数、输气量及效率下降，同时压缩机排气温度过高，使润滑油的粘度急剧下降，影响压缩机的润滑。压缩比过大使得热泵在北方最寒冷的时候无法正常运行；压缩机排气温度超温，系统频繁启停，无法正常工作。
根据我公司在东北地区空调行业多年的设计经验，以节能、环保为宗旨，经过分析总结得出如下净化空调节能设计方案：
一、空调系统采用水源热泵制冷制热，热源为非空调环境热水采暖低温回水即低位热能或生活用热水废水，冷源为冷却塔。
二、空调系统排风设能量回收段。
由于常规水源热泵方案设计前需对当地水文地质进行现场勘察，之后的土壤施工、地下水换热系统的设计施工及需要水文地质专业人员的参与等等均会使初投资费用大大提高，远远高于本文所采用的方案。
对于直接用集中供热锅炉为空调系统供热和本文的与热泵相结合的方案相比较见表1和表2。
而且，直接用集中供热锅炉为空调系统供热需要改造原供热系统，包括相关设备、管道的改造，或者新建锅炉房，因此而导致初投资上升。而本方案只需增加空调系统所需的原锅炉的供热能力即可。
由于净化系统换气次数高，SPF级动物实验室一般为全新风，因此耗能相当大。那么在排风系统设能量回收段，便可大大降低新风负荷，冬季换热率达50％以上，同时保证动物实验室的空气品质要求。从而减小空调系统所选设备的规格型号，降低能源的消耗。
下面以具体工程实例来阐述其节能环保的优点：
本工程是沈阳药科大学万级动物实验室净化工程，净化系统24h连续运行，并且室温波动要求严格。根据《实验动物环境设施》(GB/T14925-94)的相关规定，本工程采用全新风送风系统，排风设有能量回收段，并且保证新风与排风不接触不混合(此问题在能量回收段设计、安装技术方面已经得以解决)。
由于本工程冬季没有蒸汽热源，采暖热水不能保证日夜连续，建燃油锅炉费用高、不安全、不卫生(按实验动物环境要求)，使用电锅炉造价高、运行费用高。鉴于该工程特点，希望降低工程造价，并最大限度节约能耗、降低运行费用。本设计采用水源热泵供冷、供暖技术，夏季冷源为冷却塔，冬季热源为采暖系统末端低温回水即低位热能。自控系统对空调系统进行实时监控，保证系统安全、稳定、高效运行。包括数据的采集、存储、监控中心组态和分析判断、执行控制、报警等。
本工程设计风量L=10600 m3/h，下表3是净化空调节能及技术经济比较。
注：上表运行费用中24、150、120为时间值，单位分别是小时、天：0.6为每年度综合电价；0.7为室外气象参数变化平均值与设计条件计算值之比。
因此，本净化空调系统运行一年，便可以收回本方案比常规方案初投资多出来的费用。从长远角度分析，在技术经济方面均是合理可行的，更实现了节能环保的目的。