中央空调冷凝器清洗的重要性及节能效果

2014年12月04日

中央空调冷水机组作为建筑的主要冷源形式得到越来越广泛的应用,很多高层建筑及通信机楼均大量采用冷水机组作为机房冷源。由于空调系统是高能耗设备,据统计空调能耗占了建筑能耗的50%以上,而冷水机组作为空调系统的主要耗能大户,其制冷效率是用户最关心的问题。特别是作为主要换热设备的冷凝器,其换热效果的好坏将直接影响到空调主机的制冷效率和运行能耗,由于冷凝器的循环冷却水是通过冷却塔与大气相通,容易在冷凝器的换热管内壁形成结垢和粘膜,使冷凝器的换热效果恶化、系统制冷效率降低、运行能耗增加。另一方面污垢层的增加,增加了冷凝器压力降,使得在制冷需求量不变情况下,需加大冷却水流量,增加水泵能耗。因此,有必要对冷水机组冷凝器的清洗技术进行深入分析研究,以提高冷水机组制冷效率。   一、 冷凝器清洗的意义   冷凝器、蒸发器是冷水机组的主要换热设备,其换热效果的好坏将直接影响到空调主机的制冷效率,尤其是冷凝器的循环冷却水,由于与大气相通及补充水水质等问题,在冷凝器的换热管内壁形成结垢和粘膜,使冷凝器的换热效果恶化、系统制冷效率降低、运行能耗增加。尽管循环冷却水系统普遍都采用了化学水质稳定剂或电子处理仪的水处理方法,但是在中央空调主机运行了一段时间后打开冷凝器或换热器的端盖,列管的内表面始终粘附一层粘泥、水垢、锈蚀物等的混合物,该层混合物的热阻远大于中央空调冷凝器的设计极限阻值:0.044㎡·K/kW(美国ARI标准)。而使冷水主机的效能系数下降,进而增加能耗。   1、冷凝温度对冷水机组性能的影响   通过对逆卡诺循环、蒸汽压缩理论制冷循环的性能计算、典型冷水机组的性能指标等进行理论分析冷凝温度对冷凝器换热效果的影响,表明冷水机组的运行效率受蒸发温度和冷凝温度的影响,蒸发温度一定时,冷凝温度越高,其运行效率越差。如冷凝温度每增加1℃,压缩机单位制冷量的功耗将增加3%~4%。   2、污垢对冷凝器换热及冷水机组性能的影响   由于污垢一般为热的不良导体,其导热系数只有碳钢的十分之一,而与铜等热的良导体相比,导热率相差更大。当换热器的表面有污垢形成后,换热器的总传热热阻增大,导致了对数平均传热温差增加,即冷凝温度升高,使得在相同条件下冷凝器换热效果下降,并导致冷水机组的性能下降。如每增加0.1mm厚的水垢将使空调主机制冷量降低14%左右;   换热器的污垢存留累积,一方面降低了换热器的换热效率和主机制冷效率,使空调主机的耗电量会大大增加。另一方面污垢层的增加,增加了冷凝器压力降,使得在制冷量需求量不变情况下,需加大冷却水流量,增加水泵能耗。因此,通过对空调主机冷凝器(换热器)污垢清洗技术的分析研究,寻找解决换热器污垢清洗问题的有效途径,提高换热器换热效率及空调主机制冷效率,从而降低建筑能耗,节省能源。   二、 冷凝器的清洗方法   尽管空调换热器采用了良好的设计,有效的运行和维护措施,但换热器在长期运行过程中后,其管侧和壳侧都会形成污垢,就会使换热器的传热效率降低,流动阻力增大,甚至发生故障或堵塞。因此,需及时有效地清洗换热器内污垢,恢复换热器的良好传热性能。从换热面上清除污垢的方法,根据工作原理分有机械清洗法和化学清洗法两类;根据设备是否运行分在线清洗和非在线清洗。   不同的污垢清洗方式具有不同的效果影响,目前在工程实践中应用比较多的是传统的非在线污垢解决办法,即化学水处理+周期性机械捅刷的方法,该方法主要针对冷水机组开式冷却水循环系统,通过添加化学水以达到防腐蚀、阻垢及杀菌灭藻的目的,但化学水不能彻底解决污垢、粘泥沉积及锈蚀物的产生,所以需要定期人工进行机械捅刷,该方法的优点是无须增加初投资,但会定期产生清洗费用,而且必须在停机状况下拆开端板才能清洗,清洗工作量大且效果不好,很难保证每次都能清洗干净。特别对于一些需长期运行的冷水主机(如数据机楼需24小时不间断供冷)就无法清洗。为解决类似问题,近期国际上又推出了一种在线清洗装置,通过清洗设备长期自动在线清洗冷凝器。   三、 冷凝器在线清洗装置   该装置综合流体、水力机械、微电脑控制等技术达到最简单清洗冷凝器内壁污垢的解决方案。主要工作原理是通过发球机将胶球发入冷凝器中,胶球依靠水压差擦洗掉换热管内壁的污垢,在冷却水出口端通过捕球器回收胶球至发球机形成一个清洗循环,通过微电脑控制程序设置清洗频率和次数,达到自动在线清洗功能。始终保持冷凝器内壁洁净,换热效率最高。   采用在线清洗装置可以实现无人工捅炮清洗而保持冷凝器换热管清洁,消除腐蚀根源,延长冷凝器换热管的使用寿命,同时减少化学药剂的使用,使环境污染得到降低,而且使冷凝器始终处于最高换热效率状态,提高冷水机组制冷效率,节省能耗4~10%。经测试,一般新冷水主机的端差(冷媒的冷凝温度与冷却水出口温度差)约为1.2℃,而采用传统清洗方法清洗后的端差约为2.7~5℃,采用在线清洗装置的端差约为1.5℃。端差越小,说明能耗越小,通过比较可知,冷凝器清洗非常重要,而采用在线清洗装置比传统清洗可节约能耗5%~10%.   目前,该装置已在多个大型项目中实际应用,比较典型的案列有广州太古汇、广州妇幼医院、三水数据中心等。鉴于其永远在线的清洗特点(不停机、不拆板清洗),将会有越来越多的通信机楼及数据中心使用在线清洗装置。

来源:QISHANR启山—专注空调维保设备&压缩机解决方案
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