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)主機的制冷效率和運行能耗。本文通過對冷凝器運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，重點分析清洗技術(shù)對冷凝器制冷效率和運行能耗的實際效果。

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)冷水機組作為建筑的主要冷源形式得到越來越廣泛的應(yīng)用，很多高層建筑及通信機樓均大量采用冷水機組作為機房冷源。由于空調(diào)系統(tǒng)是高能耗設(shè)備，據(jù)統(tǒng)計空調(diào)能耗占了建筑能耗的50%以上，而冷水機組作為空調(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)主機的制冷效率和運行能耗，由于冷凝器的循環(huán)冷卻水是通過冷卻塔與大氣相通，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，有必要對冷水機組冷凝器的清洗技術(shù)進行深入分析研究，以提高冷水機組制冷效率。

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充水水質(zhì)等問題，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、運行能耗增加。盡管循環(huán)冷卻水系統(tǒng)普遍都采用了化學水質(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)主機運行了一段時間后打開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大于中央空調(diào)冷凝器的設(shè)計極限阻值：0.044㎡·K/kW（美國ARI標準）。而使冷水主機的效能系數(shù)下降，進而增加能耗。

1、冷凝溫度對冷水機組性能的影響

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

2、污垢對冷凝器換熱及冷水機組性能的影響

由于污垢一般為熱的不良導體，其導熱系數(shù)只有碳鋼的十分之一，而與銅等熱的良導體相比，導熱率相差更大。當換熱器的表面有污垢形成后，換熱器的總傳熱熱阻增大，導致了對數(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，并導致冷水機組的性能下降。如每增加0.1mm厚的水垢將使空調(diào)主機制冷量降低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制冷效率，使空調(diào)主機的耗電量會大大增加。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，通過對空調(diào)主機冷凝器（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題的有效途徑，提高換熱器換熱效率及空調(diào)主機制冷效率，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，有效的運行和維護措施，但換熱器在長期運行過程中后，其管側(cè)和殼側(cè)都會形成污垢，就會使換熱器的傳熱效率降低，流動阻力增大，甚至發(fā)生故障或堵塞。因此，需及時有效地清洗換熱器內(nèi)污垢，恢復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)工作原理分有機械清洗法和化學清洗法兩類；根據(jù)設(shè)備是否運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，即化學水處理+周期性機械捅刷的方法，該方法主要針對冷水機組開式冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，通過添加化學水以達到防腐蝕、阻垢及殺菌滅藻的目的，但化學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行機械捅刷，該方法的優(yōu)點是無須增加初投資，但會定期產(chǎn)生清洗費用，而且必須在停機狀況下拆開端板才能清洗，清洗工作量大且效果不好，很難保證每次都能清洗干凈。特別對于一些需長期運行的冷水主機（如數(shù)據(jù)機樓需24小時不間斷供冷）就無法清洗。為解決類似問題，近期國際上又推出了一種在線清洗裝置，通過清洗設(shè)備長期自動在線清洗冷凝器。

三、冷凝器在線清洗裝置

該裝置綜合流體、水力機械、微電腦控制等技術(shù)達到最簡單清洗冷凝器內(nèi)壁污垢的解決方案。主要工作原理是通過發(fā)球機將膠球發(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捕球器回收膠球至發(fā)球機形成一個清洗循環(huán)，通過微電腦控制程序設(shè)置清洗頻率和次數(shù)，達到自動在線清洗功能。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現(xiàn)無人工捅炮清洗而保持冷凝器換熱管清潔，消除腐蝕根源，延長冷凝器換熱管的使用壽命，同時減少化學藥劑的使用，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)，提高冷水機組制冷效率，節(jié)省能耗4～10%。經(jīng)測試，一般新冷水主機的端差（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，說明能耗越小，通過比較可知，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，該裝置已在多個大型項目中實際應(yīng)用，比較典型的案列有廣州太古匯、廣州婦幼醫(yī)院、三水數(shù)據(jù)中心等。鑒于其永遠在線的清洗特點（不停機、不拆板清洗），將會有越來越多的通信機樓及數(shù)據(jù)中心使用在線清洗裝置。

四、結(jié)語

為響應(yīng)國家節(jié)能減排的號召，有效保障冷水機組長期安全“低碳”運行，有必要通過冷凝器清洗裝置來清潔換熱管，提高換熱器換熱效率及空調(diào)主機制冷效率，從而降低能耗，節(jié)省能源。

參考文獻：

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

《采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》（GBJ19-87）