0引言

凈化空調的主要作用和目的是保證房間的潔凈度,防止外部污染氣流進入室內,使得室內空氣保持一個良好的環(huán)境。凈化空調系統通過控制溫度、相對濕度、空氣運動與空氣質量來調節(jié)環(huán)境,為工作人員以及產品提供保護和舒適的環(huán)境。通過過濾掉室外空氣中的污染物,凈化室內空氣,降低或升高溫度、減少或增加空氣濕度和水分,以及降低空氣中顆粒煙塵污染物的含量,確保室內環(huán)境的潔凈。通過從室外引入一定量的新風,滿足潔凈室工作人員所需的新風量,同時維持潔凈室所需的正壓值,防止出現不同潔凈級別的交叉污染。

目前,凈化空調新風來源有室外空氣口引入、新風機組處理等,兩種方式均有其獨特的優(yōu)勢和局限性。通過機房的風井引入室外空氣作為新風源,優(yōu)點是直接從室外引入空氣,有助于改善機房內空氣質量。但也存在缺點,在空氣污染嚴重的地區(qū),室外空氣中的塵埃、顆粒物等可能直接進入機房內,影響機房內空氣質量;室外的溫濕度隨季節(jié)和天氣變化而 變化,直接引入空氣可能導致室內溫濕度難以控制,影響室內環(huán)境的穩(wěn)定性。將新風機組處理后的空氣作為新風源,優(yōu)點是通過空氣凈化器、空調機組等設備對空氣進行凈化、過濾、加濕或除濕等預處理,可以顯著降低室外空氣中有害物質和不良因素的影響,確保送入室內的新風質量。但也存在缺點,新風機組的運行需要消耗一定的電能,特別是在對空氣進行深度處理時,能耗可能會顯著增加;由于新風機組中包含多個復雜的部件(如過濾器、加濕器等),需要定期進行檢查、清洗和更換,以維護其正常運行和延長使用壽命,這會增加一定的維護成本^[1]。鑒于此,本文將對室外空氣口引入形式進行研究。

在空調的日常運作中,能耗主要集中在兩大核心領域:首先是制冷或制熱的能耗,這是空調系統為了維持室內舒適的溫度環(huán)境所必需的能量消耗;其次,風機運行時的耗電量也不可忽視,它是保證空氣流通和分布的關鍵動力來源。然而,機房內復雜的設備和管道布局、空氣中的塵埃顆粒等因素,都會對空氣流動產生不同程度的阻力,進而影響風機的運行效率和能耗。

1 空調機房空氣流動阻力的來源

空調機房內空氣流動阻力的產生主要源于以下幾個方面(圖1):空調機房內存在各種設備和管道,這些設備和管道的存在會改變空氣流動的路徑,從而增加空氣流動的阻力;空調機房內的空氣中含有大量的塵埃等微小顆粒,這些顆粒會與空氣發(fā)生碰撞,從而增加空氣流動的阻力;空調機房內的空氣流動還會受到房間本身結構的影響,比如墻壁、地面、距離風井遠近、房間機組的布局等,這些結構會對空氣流動產生阻礙;空調機房內存在各種風管和線路,這些風管和線路也會對空氣流動產生一定的阻力。

機房內空調機組送風機的運行頻率、新風比例、距離風井的位置不同,導致新風進入機房前的空氣流通程度產生差異。這種空氣流通的不均勻性不僅影響了機房內空氣的整體流通性,還可能對氣流方向產生不利影響,進而在機房的不同空間區(qū)域形成不同程度的空氣流動阻力,對空調系統可靠運行產生潛在影響。

2優(yōu)化空氣動力性能

鑒于機房空調機組布局的特定約束,亟須探索一套有效方案來降低空調機組的新風開度。具體而言,包括精準調控新風進風量,進而減少表冷器對進入機房的新風進行溫度和濕度處理的負荷,從而顯著降低冷熱媒的消耗量,在經濟與環(huán)保層面實現雙贏。

由于機房布局的局限性,空氣在流動過程中遭遇的阻力顯著增大,造成潔凈室壓差出現波動,這無疑對空調系統的高效可靠運行構成了不小的挑戰(zhàn),同時也使得能源消耗不斷攀升。面對這樣的困境,更需要通過科學的布局優(yōu)化與智能的調控策略來確保機房空調系統的高效穩(wěn)定運行,從而為企業(yè)節(jié)省寶貴的能源資源,助力綠色低碳發(fā)展。

2.1 降低空氣流動阻力

在機房風井進風口處增設一節(jié)管道,使之直接連通至空調機組的新風口(圖2)。相對機房外大氣壓 力而言,機房的風井新風口維持正壓狀態(tài),而空調機組的新風口則處于負壓環(huán)境,這樣的設計使得管道內的風在壓差的驅動下自然流動,無須額外增設電機。為了進一步提升空氣流動效率,將管道的前后段設計為喇叭形狀,這種設計巧妙利用了狹縫效應,使得管道內的風速顯著提升,從而相應增加了后端送風量。該設計不僅有效避免了機房內空氣流動阻力對風量的抵消,還確保了送風區(qū)域能夠獲得充足的新風,極大地提升了工作區(qū)域人員的舒適度?；谶@一改進,新風閥的開度得以適當降低。

在外界天氣溫度低于空調機組預設溫度的情況 下,部分機組的冷媒閥門是開啟的狀態(tài);新風閥開度并不大,甚至不超過30%,且車間內并無人員操作,導致機組運行頻率較低。經過對機組熱水閥旁通的確認,判斷機組運行一切正常。這些機組的新風口距離機房新風口較遠,但送風區(qū)域對于風量的需求并不高,機組新風口的位置受到機房內空氣流動阻力、空氣亂流以及機組布局形成的隔斷等多重因素影響,導致空調機組冷媒閥門開啟。因此,在機房風井進風口處增設一節(jié)管道,使之直接連通至遠離進風井的空調機組新風口(圖3)。

2.2優(yōu)化空調機房空氣流通性能

對空調機房的空氣流通性能進行細致的優(yōu)化,以提升其整體熱舒適性和能源使用效率。這包括但不限于對空調機房內部的空間布局進行重新設計,以便空氣更加順暢地流動,減少因空氣流動受阻而產生的能量浪費^[2]。同時,考慮增加或優(yōu)化機房內部的送風和導流系統,確保冷空氣和熱空氣能有效分布到每一個角落,提高空調系統的制冷和制熱效果。此外,還應關注機房內部的溫度和濕度控制,避免因溫度和濕度不適宜而影響空調系統的正常運行和效率。通過這些綜合措施,可以顯著提升空調機房的空氣流通性能,進而提高空調系統的整體性能和效率。

在正常運行過程中,部分空調機組的冷熱水閥開度與其他機組在夏、冬季節(jié)存在微妙差異。通過對比機房內各機組的位置發(fā)現,靠近機房窗戶的空調機組冷熱水閥開度與機房其他區(qū)域的機組有所不同。這主要是由于室外溫度的影響,特別是在極端的夏、冬季節(jié),即使門窗緊閉,室外的熱量和冷量仍可能通過墻壁、屋頂等結構的熱傳導進入室內,進而影響室內新風的溫度。為了優(yōu)化送風效果并減少能源消耗,建議可以在機房內溫度波動較大的適當位置增設一段送風管道(圖4),從而有效降低送風溫度波動,進而減小冷熱水閥開度,最終達到顯著的節(jié)能效果。

2.3 降低機房負壓的影響

由于機組新風是從室內取風,并且機房在負壓環(huán)境下,因此會有一些有害物質如灰塵、污染物、水汽進入室內從而影響到室內空氣的新鮮度。在負壓條件下,打開門、窗時,空氣壓力的突然變化會造成空調系統送風量出現變化,導致房間壓差出現大幅波動,對潔凈環(huán)境帶來交叉污染的風險;門、窗的劇烈開合,也會增大門、窗磨耗及其發(fā)生故障的可能性。

為避免機房開關門、窗導致空氣壓力變化,進而影響空調系統的送風量以及造成房間壓差的大幅波動,可以在機房中增加新風口或風井。通過在機房墻壁上設置新風口,確保新風能夠持續(xù)穩(wěn)定地進入機房,補充因開關門而流失的空氣,從而維持機房內的空氣壓力穩(wěn)定。在機房內或附近設立風井,通過風井引入新風,與室內空氣混合后維持室內氣壓的穩(wěn)定,這種方式能夠有效降低開關門、窗對空氣壓力的影響^[3]。

如機房條件不允許增加新風口或風井,可將空調機組的新風口通過管道連接到室外,將原本的室內取風改為室外取風。在機組新風口到風井井口之間安裝管道,確保新風能夠直接從室外進入空調系統,避免受到機房內空氣壓力變化的影響。通過室外取風,可以確保新風的質量穩(wěn)定,降低因機房開關門、窗導致的空氣壓力變化對潔凈區(qū)域房間壓差的影響,進一步降低交叉污染的風險。

2.4避免機房積灰的影響

在添加管道中加裝無紡布或尼農繩網,加裝的位置應方便使用人員取下更換及清洗。如機組的新風都是由添加管道提供的,則機組的新風濾網更換時間可以延長,機組內過濾器的使用壽命也將相應延長,因新風濾網堵塞、過濾器臟,機組為滿足送風區(qū)域的潔凈度或壓差要求而開大新風閥、送風機、排風機的頻率都會降低,從而能夠達到節(jié)能效果。

3增設管道產生的影響及優(yōu)化處理措施

本項目提出在機房通風孔增設一段管路,并在管路上加裝導流裝置,以增加管路送風速度和風量,減少新風閥的開啟,降低能耗。

添加管道走向不可避免地會存在彎曲,管道內空氣在彎頭處會產生渦流,造成氣流不暢、能量損失、噪聲等問題,可在添加管道的彎頭處設置導流裝置,減少氣流阻力。盡管這種措施可以增加室內風速、送風量,但也產生了一些新的問題:由于風速的增加,管路的振動也會增加,進而造成較大的噪聲,對機房的正常運行造成影響。為減小管路振動引起的噪聲,在新風段增加風管截面積,以降低風速,還可通過軟接減少振動^[4]。

當新風口的位置無法改變,也無法增加新的風口時,添加管道是一個可供選擇的方法。在此基礎上,通過合理設計與調節(jié)新增的管道,可以最大限度地減少其所帶來的負面效應,從而達到提高空調系統節(jié)能減排水平的目的。

4 其他想法

由于空調機組頻率不同,新風口可能出現“搶風”的情況,導致室內風速過快或氣流不穩(wěn)定,而配電柜與新風口較近,因此配電柜、變頻器的散熱風扇正常運行難免受到影響,造成散熱量不足?？梢钥紤]是否再添加一節(jié)管道引流到配電柜的進風口處,提高配電柜、變頻器的進風量、散熱量。另外,該管道也應加裝無紡布或尼龍繩網,減少灰塵。

5 結束語

綜上所述,要實現空調系統的節(jié)能降耗,需從設計、運行、維護等多個環(huán)節(jié)入手,采用先進的技術和管理方法,提高空調系統的能源利用效率。通過本文的分析和探討可知,空調系統的節(jié)能降耗是可能的,也是必要的,期待更多的從業(yè)者能夠關注并投身這一領域,共同為我國的節(jié)能減排事業(yè)做出貢獻。

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2025年第1期第16篇