深圳市新怡空調(diào)設(shè)備有限公司  羅碧玉
     Shenzhen  xinyi  air－condition  equipment  co.ltd   Luo Bi yu
深圳市職業(yè)技術(shù)學(xué)院  程瑞端 秋石
Shenzhen  professional  technics  college  Doctor Cheng Rui duan  Qiu shi

摘要：本文對比了現(xiàn)在市場上流行的幾種空調(diào)冷凝器自動清洗系統(tǒng)的優(yōu)劣，并結(jié)合一種工藝技術(shù)，分析了其存在的水阻、功耗和清洗球損耗，指出了其存在的不足；提出了一種新型實用的物理水處理方式。
Abstract: this article compare several kinds of automatic clean system of air-condition condenser. Combining a kind of technics, we analyse resistance, power consume and the ball consume. point out disadvantage and index a kind of new practical way to physical disposal of water.
關(guān)鍵詞：冷凝器   水阻   自動清洗   節(jié)能減排   物理水處理
Key words: Condenser     water resistance    automatic clean   energy-saving and reduce emission   physical disposal of water.

    空調(diào)冷凝器自動清洗系統(tǒng)的誕生和應(yīng)用，對于水冷卻中央空調(diào)主機的節(jié)能運行，減少污染和化學(xué)排放起到了以往傳統(tǒng)工藝無可取代的作用。而以往的討論只局限在它為什么能省電？省多少電？卡球有哪些因素？排氣排水的負面影響？而球水分離器的不合理設(shè)計所增加的水阻和電耗，送回球泵及系統(tǒng)因設(shè)計不合理而造成的額外耗電和球損等卻被忽略了。我們欣喜地知道深圳市節(jié)能行業(yè)將要制定《冷凝器在線自動清洗系統(tǒng)行業(yè)標準》，這說明深圳市的節(jié)能減排主管部門、同行業(yè)企業(yè)和學(xué)術(shù)界對該《行業(yè)標準》的科學(xué)性，成熟性及實用性承擔更大的責任和使命。我們有一種高興之余的沉重！這是迫使我們進行探討《三》的原因：

目前國內(nèi)市場仍是老技術(shù)居多，而有些產(chǎn)品仍存在較嚴重的缺陷，是不適宜作為《行業(yè)標準》來推介的。有一種起步早的國產(chǎn)技術(shù)，其基本技術(shù)延用了熱電廠的冷凝器球清洗技術(shù)，不在我們以前分析的三種送回球方式之列。為了方便分析，我們暫稱為“四”型。該產(chǎn)品宣稱的“優(yōu)點”是設(shè)備少，管路簡單，控制簡單；主要設(shè)備是1臺多級泵，1個球水分離器；送回球共1個回路，較二型產(chǎn)品少了一個回路；控制簡單，只是控制1臺多級泵的定時開停。而達到送回球的目的。但這類早期產(chǎn)品的工藝在流體力學(xué)、熱力學(xué)、傳熱學(xué)和機械設(shè)計工藝存在原則缺陷。（見圖1）

 

 

現(xiàn)以四型產(chǎn)品的原理和主要部件與國內(nèi)外先進技術(shù)做對照分析，不難看出四型產(chǎn)品的差距，供同行專家參考和探討。

1.    送回球回路對送回球泵功率的影響。

送回球合用同一回路與送回球分別用兩個不同的回路，對送回球泵的影響。

目前國內(nèi)外先進技術(shù)送回球都分別用兩個不同回路，（見圖3）四型產(chǎn)品用同一個回路兼作送回球。（見圖1）

 

 

從圖1的回路和各點壓力數(shù)據(jù)來看，四型系統(tǒng)送回球途經(jīng)是從冷凝器出水管P2點吸入通過多級泵送到冷凝器進水管P1點，而冷凝器進出水管間通常有約0.1MPa壓降，且進水管為高壓頭，出水管為低壓頭。也就是說該系統(tǒng)是從低壓端吸入到高壓端送出，給送回球泵增加了0.1MPa阻力，加上四型分離器約有30KPa的水阻，兩項合計增加了送回球泵的水阻約0.13MPa，這就是該系統(tǒng)必須用3KW～5.5KW的泵才能完成送回球，合理系統(tǒng)的泵功率0.75KW就能完成送回球，所以四型泵的功耗、磨損也是4～7倍。

2.    分離器構(gòu)造對冷卻泵耗能的影響。

同心不變徑分離器與變徑偏心（Y型、T型）分離器對冷卻泵耗能的影響分析如下。

四型分離器與以前《探討》的三型類似，是在較短的距離不變徑的直管內(nèi)進行球水分離。這種分離器的分離網(wǎng)過水面積小于主管截面的40%，因流速加大造成較大的局部水阻，無污堵時≥13 KPa ，有污堵時可達33 KPa（在項目中實測分離器兩端壓差）。設(shè)空調(diào)冷卻泵的工作揚程為H=20m，這種不變徑分離器的水阻，平均值為20 KPa，將會損耗冷卻泵功耗的約10%！當局部水阻為33KPa時，冷卻泵的額外功耗達16.5%！（見圖2）

變徑偏心分離器的分離網(wǎng)過水面積是直管同心式的4-5倍，跟據(jù)雷諾實驗定律，局部水阻是四型分離器的1/16-1/25，對冷卻泵的額外增加能耗也是四型分離器的1/16～1/25。（見后面分析）

3.    送回球的事故磨損和自然磨損。

送回球經(jīng)過水泵和不經(jīng)過水泵對球耗球損的影響是不同的。

送回球經(jīng)過水泵或電磁閥，是本行業(yè)的大忌！從以色列技術(shù)CQM，深圳市基正TBCS產(chǎn)品和深圳市新怡xy-abcs最新技術(shù)都有一個共同點，就是海綿球始終不經(jīng)過水泵和電磁閥！送回球分別經(jīng)過兩個不同回路，通過合理的控制，就是為了解決海綿球流經(jīng)水泵或電磁閥這個“芯頭之患”！當海綿球流經(jīng)水泵葉輪的吸入甩出時，極易被撕破、磨損、卡住，造成大量的球破壞、磨損和卡球。所以四型系統(tǒng)看起來是“省”了2條小水管、“省”了兩個電動三通閥、“省”了一個回收觀察器、“省”了兩個止回閥、“省”了嚴謹?shù)乃突厍虺绦蚝蜁r間控制，代價是大量的海綿球磨損、撕破、卡球。所以這類工藝只能承諾的回球率為24h≥96%，按照這樣一個等比數(shù)列的關(guān)系，初始加100個球，58天后系統(tǒng)內(nèi)僅剩5個球。這類系統(tǒng)的換球加球周期小于60天，海綿球的損耗是典型的事故磨損。國內(nèi)外先進技術(shù)回球率均為100%，換球加球周期大于兩年，這樣的海綿球損耗是自然磨損。海綿球自然磨損壽命是事故磨損壽命的12倍。

海綿球丟失的另一個原因：四型產(chǎn)品在某工地出現(xiàn)了加到1＃主機清洗用的海綿球意外的跑到2#主機里去了，分析圖1系統(tǒng)，當1#主機停機，冷凝器出水管電動閥關(guān)閉，送回球多級泵未停，在1#主機供水支管與供水干管交匯點，因送回球泵是高壓泵，在主支管交匯點支管壓力P2≥P1主管壓力，海綿球就會從1#主機進水支管進入主管，再由干管進入2#主機的支管而進入2#主機，這就是海綿球“神奇”地從1#主機跑到2#主機的必然原因。

4.    分離器的分離網(wǎng)及裝拆方式對保養(yǎng)維修的影響。

 

 

分離器的分離網(wǎng)及裝拆方式對保養(yǎng)維修的影響很大，因為四型分離網(wǎng)的拆裝更換非常困難，而分離網(wǎng)檢查、沖洗、維修更換是經(jīng)常性的保養(yǎng)工作。四型分離器從側(cè)面兩個小檢修口根本無法完整取出分離網(wǎng)，只能分成多個小塊取出。這些小塊取出后，檢修沖洗完裝入又拼成整個分離網(wǎng)，要保證其密閉性、過水均勻、水阻小、整體強度有太多難度。結(jié)果不是水阻過大就是漏球。（見圖1-2）我們還看到有些這類分離器兩個檢修口也“省”了,就一個橄欖外形，如要沖洗保養(yǎng)檢修分離網(wǎng)，不知從何下手？（見圖1-2、圖2）

5. 不良熱短路對主機效率的影響
    從圖1可見，該系統(tǒng)在送回球清洗的過程中，將經(jīng)過加熱的冷凝熱水經(jīng)送回球泵送到經(jīng)過冷卻的冷卻水中，混合加入冷凝器，形成小回路的不良熱反饋。根據(jù)熱交換中的熱平衡方程，設(shè)空調(diào)主機為4OORT，冷卻水流量300M3/H，冷卻水出水35℃，進入30℃。送回球泵流量7L/S
                V1T1+V2T2=V3T3(忽略損失)，熱交換前后熱容量不變
                ℃

可見一次不良熱循環(huán)可導(dǎo)致冷凝器進水溫度上升0.387℃，而且這是一種連續(xù)的短路加熱循環(huán)。按照冷凝溫度每升高1℃,主機約多損耗電3%的規(guī)律。冷卻水溫增加0.387℃，主機多耗電0.387x3%=1.16%，這種不良短路熱循環(huán)還將導(dǎo)致冷卻水溫的連續(xù)上升！主機因此實際多耗電>1.16%。這種水溫的上升，能耗增加的變化，在該系統(tǒng)送回球時間段是很容易直接測出的。
這是在熱傳遞中容易忽略，十分重要的熱短路現(xiàn)象！

6.    Y型T型分離器

國內(nèi)外先進技術(shù)為什么都用Y型T型分離器？而不用同心不變徑短管短網(wǎng)分離器？

為了減小局部水阻，為了沖洗保養(yǎng)裝拆方便，國內(nèi)外先進技術(shù)都采用了Y型T型分離器，且分離段管徑加大了2號，分離段分離網(wǎng)的長度是四型分離器分離網(wǎng)長度的3倍，這樣的Y型T型分離器在分離段的管截面是四型分離器的1.3倍，分離網(wǎng)展開過水面積是四型分離網(wǎng)的2.5～4倍，加上四型分離器內(nèi)回球管的變徑頭、彎頭及回球直管的阻水面積，因此Y型T型分離器內(nèi)的水流速度實際是四型分離器的1/4～1/5,根據(jù)雷諾實驗，流體的局部水阻或的計算公式,局部水阻與水流速度的平方成正比，則四型分離器的局部水阻是國內(nèi)外先進技術(shù)所采用的Y型T型分離器的16～25倍。這對于大流量高揚程的冷卻泵的省電是很有意義的。（見圖4）

 

 

例：某冷卻泵75KW,H=20m，所用四型DN300分離器現(xiàn)場顯示兩端壓差ΔP=33KPa，即3.3m,設(shè)系統(tǒng)每年運行6000h，這種分離器水阻造成冷卻泵的額外耗電為75KW×3.3/20×6000h=74250KWh。可見分離器水阻不容忽視！

7.有待改進的幾個方面

四型在線清洗系統(tǒng)有待改進的幾個方面；

7.1 分離器水阻造成冷卻泵的額外增加功耗非常大，是合理工藝功耗的16～25倍。

7.2 送發(fā)球泵功率大，是合理送回球泵功率0.75KW的4~7倍。

7.3 海綿球路經(jīng)水泵造成球損、球耗大。兩年中加球換球量是國內(nèi)外先進技術(shù)的12倍。

7.4 維修保養(yǎng)拆裝分離網(wǎng)不快捷，清洗排污不方便，成為新的漏球點和水阻加大的死點。

7.5 存在不良熱短路，在送回球時間段空調(diào)主機能效下降。
    四型產(chǎn)品和技術(shù)，與國內(nèi)外先進技術(shù)對照，存在以上五項嚴重問題。綜上分析，四型產(chǎn)品的所謂簡單，是殘缺的“簡單”。

8. 在線清洗系統(tǒng)新技術(shù)簡介

空調(diào)冷凝器在線清洗可以完善、改進的空間還很大，人們對冷凝器在線清洗系統(tǒng)技術(shù)的探索和追求遠遠沒有停止。

8.1    深圳市某某公司在幾年前已總結(jié)了進口CQM設(shè)備的優(yōu)缺點，吸收了分離器水阻小，系統(tǒng)送回球可靠的優(yōu)點，克服了送回球排氣、排水的缺點，推出了有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)技術(shù)TBCS，即前面討論的二型產(chǎn)品，已領(lǐng)先于國內(nèi)其他類型老產(chǎn)品技術(shù)。是對深圳中央空調(diào)節(jié)能事業(yè)的重要貢獻。由于分離器分離段加大2號管徑，得到更小的水阻，采用了Y型分離網(wǎng)可拆卸的分離器，分離網(wǎng)的拆洗更換特別方便，出回球的合理途徑，也使出回球快捷，阻力小。其綜合性能明顯優(yōu)于國產(chǎn)老技術(shù)。但分離器仍有回球死角，有待改進。（見圖3、圖4）

 

 

8.2  XY-ABCS產(chǎn)品是在進口工藝和國產(chǎn)二型產(chǎn)品的基礎(chǔ)上又一次重大改進，保留二型產(chǎn)品的全部優(yōu)點,其重點改進是消除了球水分離器的回球死角，回球更順暢快捷，同時體積小、重量輕、安裝更簡易。（見圖5）

8.3  XY-ABCS產(chǎn)品的另一項國家專利是消除了回球死角的T型球水分離器，解決了安裝空間距離狹小，Y型球水分離器無法安裝的特殊條件，也能滿足安裝要求。使該類型設(shè)備不受機房管路和空間狹小的局限。（見圖6） XY-ABCS產(chǎn)品獲得四項國家專利。

8.4  X Y-ABCS產(chǎn)品的專利研發(fā)團隊，多年來多次參與安裝調(diào)試了進口球清洗系統(tǒng)CQM、國產(chǎn)二型系統(tǒng)TBCS，也參與過國產(chǎn)其他類型設(shè)備的整改和研究，其產(chǎn)品專利技術(shù)上有重大改進，并編寫出詳盡的安裝調(diào)試工藝。安裝過程及工藝上的很多細節(jié)，只要稍有疏忽，都會導(dǎo)致整個項目的前功盡棄。這也是一些老的國產(chǎn)品牌宣稱已安裝了多套的樣板業(yè)績，卻從未公布現(xiàn)在仍在節(jié)能運行的還有幾套？
       XY-ABCS型系列專利技術(shù)，成功解決了國內(nèi)外同行仍未解決的幾個重要問題。

9.冷凝器在線清洗系統(tǒng)的未來和展望；

目前見到的冷凝器自動清洗系統(tǒng)其功能僅限對冷凝器銅管內(nèi)壁進行擦洗，而水中的污雜物并未排到冷卻水系統(tǒng)外。目前的冷凝器自動清洗系統(tǒng)還不能用物理方法代替和解決化學(xué)水處理的全部功能，該技術(shù)的完善和升級還有很大的空間和潛力。XY-SL型無能耗物理水處理系統(tǒng)，領(lǐng)先進入了這個新的領(lǐng)域。XY-SL物理水處理系統(tǒng)主要有三方面功能; 

 

 

9.1 沙缸過濾自動排污。（見圖7）

9.2 動態(tài)紫外殺菌。

9.3 長波電磁除垢。（見圖8）

XY-SL物理水處理系統(tǒng)采用了多項國內(nèi)外先進技術(shù)，完成了空調(diào)冷卻水過濾、殺菌和防垢的主要功能。

XY-SL物理水處理系統(tǒng)也可用于人工游泳池循環(huán)水、景觀噴泉循環(huán)水、桑拿洗浴水、洗車水的物理水處理，達到減少化學(xué)污染排放和節(jié)約用水雙重目的。

人類對自然的認識和改造是無止境的，冷凝器自動清洗系統(tǒng)節(jié)能改造也還有很大的技術(shù)空間及市場潛力，我們真誠的邀請我們的同行，共同探索和完善節(jié)能減排這個陽光的事業(yè)。

本文經(jīng)深圳市怡島環(huán)境空調(diào)工程有限公司鄒道忠高級工程師審閱，提出了有益的建議。在此表示感謝。

參考文獻

1.《流體力學(xué)泵與風機》許玉望主編   中國建筑工業(yè)出版社

2.《工程熱力學(xué)》A.M李特文著      高等教育出版社

3.《實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊》（第二版）陸耀慶北京：中國建筑工業(yè)出版社  2008年

4.《采暖通風與空調(diào)調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》GB50019-2003  中國人民共和國建設(shè)部主編北京：中國計劃出版社2003

5.《深圳市暖通空調(diào)制冷學(xué)術(shù)會論文集》2010年12月 深圳市制冷學(xué)會 深圳市土建筑學(xué)會暖通空調(diào)委員會