畢業(yè)設(shè)計（論文）中央空調(diào)節(jié)能研究

1、合肥工業(yè)大學(xué)畢業(yè)（設(shè)計）論文學(xué)生姓名 學(xué) 號 專 業(yè)制冷與冷藏技術(shù)班 級 制冷821 指導(dǎo)教師 二一一年四月 摘要 在現(xiàn)今能源緊缺的時代，整個社會都在提倡低碳環(huán)保，隨著社會的發(fā)展中央空調(diào)越來越普及，所以中央空調(diào)節(jié)能這一塊備受公眾關(guān)注，有很大的發(fā)展前景及空間。本文從中央空調(diào)組成結(jié)構(gòu)，工作原理開始讓大家了解中央空調(diào)的工作流程，并從中央空調(diào)水泵系統(tǒng)變頻改造模型介紹，中央空調(diào)的各種設(shè)備的變頻改造，中央空調(diào)調(diào)速節(jié)能原理，以及中央空調(diào)末端節(jié)能改造介紹 等各方面來深入探討中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能，以達到低碳環(huán)保的目的。本文還將各種節(jié)能方法的詳細數(shù)據(jù)及圖表繪出以便大家能更加清楚的了解到中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能過程，還將改

2、造前后的系統(tǒng)進行了詳細的比較，一目了然，給今后的中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能確立一個大致的發(fā)展方向，并從這些方面去改造中央空調(diào)系統(tǒng)以達到節(jié)能的目的關(guān)鍵詞：節(jié)能 原理 改造 前景 原理 目錄第一章 緒論 31.1中央空調(diào)系統(tǒng)的概述 41.2中央空調(diào)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)與分類 4第二章 中央空調(diào)系統(tǒng)的工作原理82.1中央空調(diào)制冷原理 82.2中央空調(diào)系統(tǒng)原理 8第三章 中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能93.1調(diào)水泵節(jié)能介紹93.2、中央空調(diào)調(diào)速節(jié)能原理1033. 中央空調(diào)末端節(jié)能改造介紹11第四章 中央空調(diào)節(jié)能控制1341泵的特性分析與節(jié)能原理134.2中央空調(diào)的各種設(shè)備的變頻改造16參考文獻19 第一章 緒論1.1中央空調(diào)系

3、統(tǒng)的概述所謂中央空調(diào)系統(tǒng)，是指在同一建筑物中以集中或半集中方式對空氣進行凈化（或純化）冷卻或加熱、加濕或除濕等處理、輸送和分配的空調(diào)系統(tǒng)。目的就是為了創(chuàng)造一個標準溫度、標準濕度、標準潔凈度和新鮮度的室內(nèi)室外空氣環(huán)境，以滿足生活舒適性或成長工藝性等的空氣調(diào)節(jié)要求，中央空調(diào)系統(tǒng)由冷熱源系統(tǒng)和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成。制冷系統(tǒng)為空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供所需冷量，用以抵消室內(nèi)環(huán)境的冷負荷；制熱系統(tǒng)為空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供用以抵消室內(nèi)環(huán)境熱負荷的熱量。制冷系統(tǒng)是中央空調(diào)系統(tǒng)至關(guān)重要的部分，其采用種類、運行方式、結(jié)構(gòu)形式等直接影響了中央空調(diào)系統(tǒng)在運行中的經(jīng)濟性、高效性、合理性。中央空調(diào)的發(fā)展歷史 在二十世紀六,七十年代,美國地

4、區(qū)發(fā)生罕見的干旱天氣,為解決干旱缺水地區(qū)的空調(diào)冷熱源問題,美國率先研制出風(fēng)冷式冷水機,用空氣散熱代替冷卻塔,其英文名稱是:air cool chiller,簡稱為chiller。 在空調(diào)歷史中，美國已經(jīng)發(fā)展和改進了有風(fēng)管的中央單元式系統(tǒng)，并得到了正在現(xiàn)場安裝和修理有風(fēng)管的單元式空調(diào)系統(tǒng)的空調(diào)設(shè)備分銷商和經(jīng)銷商的強力支持。wrac是最簡單和最便宜的系統(tǒng)，能夠很容易的在零售商店中購得，并在持續(xù)高溫來的時候自己安裝。同時，無風(fēng)管的srac和spac自70年代起在有別于美國市場的動力下在日本得到發(fā)展和改進。之后，設(shè)備設(shè)計和制造技術(shù)在90年代被轉(zhuǎn)讓到中國，這是通過與當?shù)毓?包括主要元件如壓縮機、熱交換

5、器、電勸機、精細閥和電子控制器的本地制造商)組成的合資公司進行的。在90年代中國也從其它先進國家吸收了較大型空調(diào)設(shè)備的先進高新技術(shù)，并與多數(shù)是美國的大公司組成合資企業(yè)1.2中央空調(diào)系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)與分類中央空調(diào)系統(tǒng)的一般組成（1）、采風(fēng)部分。空調(diào)系統(tǒng)必須采用一部分室外的新鮮的室外的空氣，即新風(fēng)。新風(fēng)的取入量主要由空調(diào)系統(tǒng)的服務(wù)用途和衛(wèi)生要求來決定。新風(fēng)采入口和空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)管道及新風(fēng)慮塵裝置構(gòu)成了系統(tǒng)的進風(fēng)部分。（2）、空氣的過濾部分?？照{(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)進入空氣處理裝置，一般都要經(jīng)過一次預(yù)過濾器，除去空氣中較大的灰塵顆粒。這部分空氣的凈化處理到何種程度，由中央空調(diào)系統(tǒng)所負擔(dān)工藝條件決定。一般的空調(diào)系

6、統(tǒng)設(shè)有兩級空氣過濾器，即一級空氣預(yù)過濾器和一級中效空氣過濾器。（3）、空氣的濕熱處理部分。對空氣進行加熱、加濕和降溫、去濕，將有關(guān)的處理過程組合在一起，稱為空調(diào)系統(tǒng)的空氣熱、濕處理部分。在對空氣進行熱、濕處理過程中，有采用表面式空氣換熱器（在表面式換熱器內(nèi)通過熱水或水蒸氣的稱為表面式空氣加熱器，簡稱空氣汽水加熱器，在表面式換熱器內(nèi)通過低溫冷水或制冷劑的稱為水冷式表面冷卻器和直接蒸發(fā)式表冷器），也有采用噴淋冷水或熱水的噴水室，還有采用直接噴水蒸氣的處理方法，以實現(xiàn)空氣的熱、濕處理過程。（4）、空氣的輸送和分配、控制部分?？照{(diào)系統(tǒng)中的風(fēng)機和送、回風(fēng)管道稱為空氣的輸送部分，風(fēng)道中的調(diào)節(jié)風(fēng)閥、蝶閥、放

7、火閥、啟動閥及風(fēng)口等稱為空氣的分配、控制部分。風(fēng)機是空調(diào)系統(tǒng)的主要噪聲源，為了保證空調(diào)房間內(nèi)的噪聲達到要求的標準，常在空調(diào)系統(tǒng)的送、回風(fēng)管上安裝消聲器。有的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)置一臺風(fēng)機，此風(fēng)機既起送風(fēng)作用，又起回風(fēng)作用，此種系統(tǒng)稱為單風(fēng)機系統(tǒng)；有的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)置兩臺風(fēng)機，一臺為送風(fēng)機，一臺為回風(fēng)機，稱為雙風(fēng)機系統(tǒng)?？照{(diào)系統(tǒng)中的風(fēng)機和風(fēng)管一般都需要保溫，防止能量的無益消耗。（5）空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源。空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源一般分為天然和人工兩種。由上述組成部分構(gòu)成的空調(diào)系統(tǒng)稱為集中式空調(diào)系統(tǒng)（又稱為全空氣系統(tǒng)）。這種系統(tǒng)在工業(yè)上使用得較多，也是最基本的方式，其特點是空氣處理設(shè)備集中于空氣處理室，冷熱源也大多集中在一

8、起，處理后的空氣用風(fēng)道分別送到各空調(diào)房間，因而系統(tǒng)便于集中管理和維護。如果將上述空氣處理設(shè)備和制冷機、風(fēng)機等組合在一起成為一種整體的機組，稱為空調(diào)機組。采用空調(diào)機組的空調(diào)系統(tǒng)又稱為局部式空調(diào)系統(tǒng)，類似于家用分體機。具有集中處理新風(fēng)的新風(fēng)處理機組和風(fēng)管、同時又在各空調(diào)房間內(nèi)設(shè)有局部處理裝置（稱為末端裝置，如誘導(dǎo)器、風(fēng)機盤管等）的空調(diào)系統(tǒng)稱為半集中式中央空調(diào)系統(tǒng)。 中央空調(diào)系統(tǒng)的分類，中央空調(diào)根據(jù)不同的分類標準,可以分為如下幾類: 1按輸送工作介質(zhì)分類 全空氣式空調(diào)系統(tǒng)空調(diào)房間內(nèi)的熱濕負荷全部由經(jīng)過處理的空氣負擔(dān)的空調(diào)系統(tǒng)，稱為全空氣空調(diào)系統(tǒng)，又叫做風(fēng)管式空調(diào)系統(tǒng)。全空氣空調(diào)系統(tǒng)以空氣為輸送介質(zhì)，

9、它利用室外主機集中產(chǎn)生冷熱量，將從室內(nèi)引回的回風(fēng)（或回風(fēng)和新風(fēng)的混風(fēng)）進行冷卻/熱處理后，再送人室內(nèi)消除其空調(diào)冷熱負荷。 風(fēng)管式中央空調(diào)系統(tǒng)全空氣空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)點是配置簡單，初始投資較小，可以引入新風(fēng)，能夠提高空氣質(zhì)量和人體舒適度。但它的缺點也比較明顯：安裝難度大，空氣輸配系統(tǒng)所占用的建筑物空間較大，一般要求住宅要有較大的層高，還應(yīng)考慮風(fēng)管穿越墻體問題。而且它采用統(tǒng)一送風(fēng)的方式，在沒有變風(fēng)量末端的情況下，難以滿足不同房間不同的空調(diào)負荷要求。 冷/熱水機組空調(diào)系統(tǒng)空調(diào)房間內(nèi)的熱（冷）濕負荷全部由水負擔(dān)的空調(diào)系統(tǒng)，稱為冷/熱水式空調(diào)系統(tǒng)。冷/熱水式空調(diào)系統(tǒng)的輸送介質(zhì)通常為水或乙二醇溶液。它通過室外主

10、機產(chǎn)生出空調(diào)冷/熱水，由管路系統(tǒng)輸送至室內(nèi)的各末端裝置，在末端裝置處冷/熱水與室內(nèi)空氣進行熱量交換，產(chǎn)生出冷/熱風(fēng)，從而消除房間空調(diào)冷/熱負荷。 冷/熱水機組中央空調(diào)系統(tǒng)該系統(tǒng)的室內(nèi)末端裝置通常為風(fēng)機盤管。目前風(fēng)機盤管一般均可以調(diào)節(jié)其風(fēng)機轉(zhuǎn)速（或通過旁通閥調(diào)節(jié)經(jīng)過盤管的水量），從而調(diào)節(jié)送人室內(nèi)的冷熱量，因此可以滿足各個房間不同需求，其節(jié)能性也較好。此外，它的輸配系統(tǒng)所占空間很小，因此一般不受住宅層高的限制。但此種系統(tǒng)一般難以引進新風(fēng)，因此對于通常密閉的空調(diào)房間而言，其舒適性較差。 空氣水式空調(diào)系統(tǒng)空調(diào)房間內(nèi)的熱濕負荷由水和空氣共同負擔(dān)的空調(diào)系統(tǒng)，稱為空氣水式空調(diào)系統(tǒng)。其典型的裝置是風(fēng)機盤管加新

11、風(fēng)系統(tǒng)?？諝馑娇照{(diào)系統(tǒng)是由風(fēng)機盤管或誘導(dǎo)器對空調(diào)房間內(nèi)的空氣進行熱濕處理，而空調(diào)房間所需要的空氣由集中式空調(diào)系統(tǒng)處理后，再由送風(fēng)管送入各空調(diào)房間內(nèi)?？諝馑娇照{(diào)系統(tǒng)解決了冷/熱水式空調(diào)系統(tǒng)無法通風(fēng)換氣的困難，又克服了全空氣系統(tǒng)要求風(fēng)道面積比較大、占用建筑空間多的缺點。 制冷劑式空調(diào)系統(tǒng) 制冷劑式中央空調(diào)系統(tǒng)，簡稱vrv（varied refrigerant volume）系統(tǒng)，它以制冷劑為輸送介質(zhì)，室外主機由室外側(cè)換熱器、壓縮機和其他附件組成，末端裝置是由直接蒸發(fā)式換熱器和風(fēng)機組成的室內(nèi)機，冷媒直接在風(fēng)機盤管蒸發(fā)吸熱進行制冷。一臺室外機通過管路能夠向若干個室內(nèi)機輸送制冷劑液體。通過控制壓縮機

12、的制冷劑循環(huán)量和進入室內(nèi)各換熱器的制冷劑流量，可以適時地滿足室內(nèi)冷/熱負荷要求。 制冷劑式中央空調(diào)系統(tǒng) 制冷劑式空調(diào)系統(tǒng)具有節(jié)能、舒適、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)等諸多優(yōu)點，而且各房間可獨立調(diào)節(jié)，能滿足不同房間不同空調(diào)負荷的需求。但該系統(tǒng)控制復(fù)雜，對管道材質(zhì)、制造工藝、現(xiàn)場焊接等方面要求非常高，且其初投資比較高。2 根據(jù)主機根據(jù)主機類型可以將空調(diào)分為壓縮式和吸收式兩大類。 壓縮式包括活塞式、螺桿式（分單螺桿和雙螺桿兩種）、離心式和渦旋式。 吸收式3按用途分類 冷水機組，供應(yīng)空調(diào)用冷水或工藝用冷水。冷水出口溫度分為7、10、13、15四種。 冷熱水機組，供應(yīng)空調(diào)和生活用冷熱水。冷水進、出口溫度為127；用于采暖的

13、熱水進出口溫度為55/60。 熱泵機組，依靠驅(qū)動熱源的能量，將低勢位熱量提高到高勢位，供采暖或工藝過程使用。輸出熱的溫度低于驅(qū)動熱源溫度，以供熱為目的的熱泵機組稱為第一類吸收式熱泵；輸出熱的溫度高于驅(qū)動熱源溫度，以升溫為目的的熱泵機組稱為第二類吸收式熱泵。4 按驅(qū)動熱源分類蒸汽型，以蒸汽為驅(qū)動熱源。單效機組工作蒸汽壓力一般為0.1mpa（表）；雙效機組工作蒸汽壓力為0.250.8mpa（表）直燃型，以燃料的燃燒熱為驅(qū)動熱源。根據(jù)所用燃料種類，又分為燃油型（輕油或重油）和燃氣型（液化氣、天然氣、城市煤氣）兩大類。熱水型，以熱水的顯熱為驅(qū)動熱源。單效機組熱水溫度范圍為85150；雙效機組熱水溫度1

14、50 。按驅(qū)動熱源的利用方式分類單效，驅(qū)動熱源在機組內(nèi)被直接利用一次。雙效，驅(qū)動熱源在機組的高壓發(fā)生器內(nèi)被直接利用，產(chǎn)生的高溫冷劑水蒸氣在低壓發(fā)生器內(nèi)被二次間接利用。多效，驅(qū)動熱源在機組內(nèi)被直接和間接地多次利用。5. 按使用要求一般把用于生產(chǎn)或科學(xué)試驗過程中的空調(diào)稱為“工藝性空調(diào)”，而把用于保證人體舒適度的空調(diào)稱為“舒適性空調(diào)”。工藝性空調(diào)在滿足特殊工藝過程特殊要求的同時，往往還要滿足工作人員的舒適性要求。因此二者是密切相關(guān)的。舒適性空調(diào)舒適性空調(diào)的任務(wù)在于創(chuàng)造舒適的工作環(huán)境，保證人的健康，提高工作效率，廣泛應(yīng)用于辦公樓、會議室、展覽館、影劇院、圖書館、體育場、商場、旅館、餐廳等。工藝性空調(diào)工

15、藝性空調(diào)主要取決于工藝要求，不同部門區(qū)別很大，總的來說主要分為降溫性空調(diào)和恒溫（恒濕）空調(diào)兩類。6按空氣處理設(shè)備的情況分類 集中式空調(diào)系統(tǒng)集中式空調(diào)系統(tǒng)是指在同一建筑內(nèi)對空氣進行凈化、冷卻（或加熱）、加濕（或除濕）等處理，然后進行輸送和分配的空調(diào)系統(tǒng)。集中式空調(diào)系統(tǒng)的特點是空氣處理設(shè)備和送、回風(fēng)機等集中在空調(diào)機房內(nèi)，通過送回風(fēng)管道與被調(diào)節(jié)空氣場所相連，對空氣進行集中處理和分配；集中式中央空調(diào)系統(tǒng)有集中的冷源和熱源，稱為冷凍站和熱交換站；其處理空氣量大，運行安全可靠，便于維修和管理，但機房占地面積較大。半集中式空調(diào)系統(tǒng)半集中式空調(diào)系統(tǒng)又稱為混合式空調(diào)系統(tǒng)，它是建立在集中式空調(diào)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，除有集

16、中空調(diào)系統(tǒng)的空氣處理設(shè)備處理部分空氣外，還有分散在被調(diào)節(jié)房間的空氣處理設(shè)備，對其室內(nèi)空氣進行就地處理，或?qū)碜约刑幚碓O(shè)備的空氣再進行補充處理，如誘導(dǎo)器系統(tǒng)、風(fēng)機盤管系統(tǒng)等。這種空調(diào)適用于空氣調(diào)節(jié)房間較多，而且個房間空氣參數(shù)要求單獨調(diào)節(jié)的建筑物中。集中式空調(diào)系統(tǒng)和半集中式空調(diào)系統(tǒng)通?？梢苑Q為中央空調(diào)系統(tǒng)。 分散式系統(tǒng)分散式系統(tǒng)又稱為局部式或獨立式空調(diào)系統(tǒng)。它的特點是將空氣處理設(shè)備分散放置在各個房間內(nèi)。人們常見的窗式空調(diào)器、分體式空調(diào)器等都屬于此類。7 根據(jù)冷凝器冷凝方式根據(jù)冷凝器的冷卻方式可以將主機分為風(fēng)冷式和水冷式，主要區(qū)別在于水冷式的有冷卻循環(huán)系統(tǒng)，存在冷卻泵和冷卻塔風(fēng)機。 第二章 中央空

17、調(diào)系統(tǒng)的工作原理 2.1中央空調(diào)制冷原理 和普通空調(diào)系統(tǒng)差不多中央空調(diào)系統(tǒng)的制冷原理也是將氣態(tài)制冷工質(zhì)（如氟利昂）經(jīng)壓縮機壓縮成高溫高壓氣體后進入冷凝器，與水（空氣）進行等壓熱交換，變成高溫高壓液態(tài)。液態(tài)工質(zhì)經(jīng)干燥過濾器去除水份、雜質(zhì)，進入膨脹閥節(jié)流減壓，成為低溫低壓液態(tài)工質(zhì)，在蒸發(fā)器內(nèi)氣化。液體氣化過程要吸收氣化潛熱，而且液體壓力不同，其飽和溫度（沸點）也不同，壓力越低，飽和溫度越低。例如，1kg的水，在絕對壓力為0.00087mpa，飽和溫度為5，氣化時需要吸收2488.7kj熱量；1kg的氨，在1個標準大氣壓力（0.10133mpa）下，氣化時需要吸收1369.59kj熱量，溫度可抵達-

18、33.33。因此，只要創(chuàng)造一定的低壓條件，就可以利用液體的氣化獲取所要求的低溫。依此原理，氣化過程吸取冷凍水的熱量，使冷凍水溫度降低（一般降為7）。制冷工質(zhì)在蒸發(fā)器內(nèi)吸取熱量，溫度升高變成過熱蒸氣，進入壓縮機重復(fù)循環(huán)過程。蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)主要分為水冷式和風(fēng)冷式，2.2中央空調(diào)系統(tǒng)原理 中央空調(diào)系統(tǒng)原理分，新風(fēng)系統(tǒng)工作原理、盤管系統(tǒng)工作原理等，簡單介紹如下： 1、中央空調(diào)原理的新風(fēng)系統(tǒng)工作： 室外的新鮮空氣受到風(fēng)處理機的吸引進入風(fēng)柜，并經(jīng)過過濾降溫除濕后由風(fēng)道送入每個房間，這時的新風(fēng)不能滿足室內(nèi)的熱濕負荷，僅能滿足室內(nèi)所需的新風(fēng)量，隨著室內(nèi)風(fēng)機盤管處理室內(nèi)空氣熱濕負荷的同時，多余出來的空氣通過

19、回風(fēng)機按閥門的開啟比例一部分排出室外，一部分返回到進風(fēng)口處以便再次循環(huán)利用。如圖： 2、中央空調(diào)原理的盤管系統(tǒng)工作：室內(nèi)的風(fēng)機盤管工作時吸入一部分由風(fēng)柜處理后的新風(fēng)，再吸入一部分室內(nèi)未處理的空氣經(jīng)過工藝處理后，由風(fēng)口送出能夠吸收室內(nèi)余熱余濕的冷空氣，使室內(nèi)溫度濕度達到所需要的標準，如此循環(huán)工作。如圖： 3. 水系統(tǒng)工作原理水系統(tǒng)：它是通過主機先把水制成7度左右的冷水（制冷）然后通過水泵經(jīng)水管輸送到室內(nèi)各個末端，末端的風(fēng)機盤管再跟室內(nèi)的空氣進行熱交換，達到制冷目的，制熱也一樣，只不過主機先把水制成50度左右的熱水。優(yōu)點：溫差小，舒適度較高，價格適中，輸送距離遠，技術(shù)成熟，故障率低。缺點：系統(tǒng)體積

20、大，安裝復(fù)雜，三次換熱，制冷制熱速度較慢 第三章 中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能3.1調(diào)水泵節(jié)能介紹、 中央空調(diào)運行控制方法分析中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計首先是氣象參數(shù)和室內(nèi)空調(diào)設(shè)計參數(shù)計算冷負荷，按分區(qū)結(jié)構(gòu)特點，根據(jù)產(chǎn)品樣本選擇相應(yīng)的設(shè)備，組合成一個系統(tǒng)。但空調(diào)系統(tǒng)絕大部分時間是在部分負荷的情況下工作。在部分負荷工作的控制方式不合理，系統(tǒng)能效比會大大降低。從美國制冷協(xié)會標準880-56數(shù)據(jù)可見，平均年負荷在60%左右。冷負荷率75-10050-7525-5025占總運行時間的百分數(shù)10 503010 表1 空調(diào)負荷的全年分布（%）現(xiàn)在空調(diào)系統(tǒng)在運行調(diào)節(jié)方式上，風(fēng)水系統(tǒng)主要是閥門（手動、自動閥門調(diào)節(jié)），主機利用卸荷

21、方式，而這些方式是犧牲了阻力能耗來適應(yīng)末端負荷要求，造成運行成本居高不下。若采用變頻控制，能量的傳遞和運輸環(huán)節(jié)控制為變水量（vwv）和變風(fēng)量（vav），使傳遞和運輸耦合并達到最佳溫差置換，其動力僅為其它控制系統(tǒng)的3060%，而且節(jié)能是雙效的，因為對制冷主機的需求能耗同時下降。主機采用變頻節(jié)能控制，保持設(shè)計工況下的制冷劑運動的物理量（如溫差、壓力等）變化，節(jié)能較其它調(diào)荷方式明顯，如約克（york）的yt型離心式冷水機組，配置變頻機組在部分負荷下能效比可降至0.2kw/冷噸，可見變頻控制方式在空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用前景十分廣闊。過去在中央空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用變頻技術(shù)為什么推廣難呢？可能是價格太高的原因吧？在變頻

22、技術(shù)、計算機自動化控制技術(shù)非常成熟的今天，用此技術(shù)與暖通空調(diào)專業(yè)技術(shù)相結(jié)合，它并不是一門高價的技術(shù)，在小功率空調(diào)中其經(jīng)濟性都可承受，在中央空調(diào)系統(tǒng)中更不應(yīng)該成問題：（1）中央空調(diào)運行時間更長，節(jié)能問題更突出；（2）變頻控制在整個系統(tǒng)中所占的造價比例不高；（3）變頻控制器的容量越大，每千瓦功率單價越低。中央空調(diào)系統(tǒng)采用變頻器是可行的，其投資回收一般在312個月，以變頻控制器使用壽命10年計，其凈收益在10倍投資額以上。 3.2、中央空調(diào)調(diào)速節(jié)能原理 中央空調(diào)系統(tǒng)中大部分設(shè)備是風(fēng)機和水泵，是將機械能轉(zhuǎn)變成流體的壓力能或動能的設(shè)備，若流體為液體工質(zhì)稱其為泵；若流體為氣體工質(zhì)稱其為風(fēng)機?？照{(diào)系統(tǒng)中的風(fēng)

23、機、水泵一般在結(jié)構(gòu)上為透平式類。參數(shù)水泵 風(fēng)機透平式離心泵、混流泵、軸流泵、旋渦泵離心風(fēng)機、斜流風(fēng)機、軸流風(fēng)機參數(shù)水泵風(fēng)機容積式略略其它式略略表2 泵和風(fēng)機的分類表（按工作原理分）風(fēng)機和水泵的理論壓力方程式表示為：hth=1/g(u2cu2u1cu1)對于軸流式hth=1/g(cu2cu1) (u1=u2=u)式中，hth-理論揚程，m；cu1、cu2-分別為葉輪進出口處絕對速度的周向分量，m/s。但由于空氣和水密度相差800多倍，所以升壓也相差800多倍。在現(xiàn)場，常根據(jù)用戶需要改變風(fēng)機和水泵的流量和壓力，即改變工況點位置，這種以變應(yīng)變的人工干預(yù)稱為調(diào)節(jié)，因用戶需求的變化是絕對的、經(jīng)常的，而不

24、變化卻是相對的、暫時的，因此調(diào)節(jié)是一個至關(guān)重要的技術(shù)。根據(jù)相似定律可知：參數(shù) 僅nno流量qq=qvo(n/no)揚程hh=ho(n/no)2全壓pp=po(n/no)2功率pp=po(n/no)3 效率n n=no注：o為變化前參數(shù)，h對于風(fēng)機稱有頭，第四項又稱比例律。表3 風(fēng)機、水泵相似工況下參數(shù)變化從管網(wǎng)特性曲線可以看出，一般情況下，風(fēng)機轉(zhuǎn)速變化相似工況點連線過原點，由于水泵有靜揚程存在，當轉(zhuǎn)速變化時，相似共況點連線不通過坐標原點，轉(zhuǎn)速變化前后工況點亦不再保持相似，所以效率也隨之不再保持不變，也就是說，此時不滿足比例律，如圖2 a、b所示：當風(fēng)機或水泵穩(wěn)定工作在工況點a1（q1，p1）上

25、，當需要減少流量到q2時，（1）關(guān)小閥門開度，使管網(wǎng)曲線r2。值得注意的是：q2的實現(xiàn)是靠人為節(jié)流引起的損失p的代價換來的。（2）采用變速調(diào)節(jié)，將速度降到n2時，既可足流量的要求，其功率降低顯著。因此，變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)是風(fēng)機、泵經(jīng)濟運行的首選方式。采用變頻調(diào)速方式，對普通系列三相異步電動機拖動進行控制，是當前無級調(diào)速的主流。它的基本原理如下，當電動機極對數(shù)p選定后，運行時改變供電電源f1，就可改變其步轉(zhuǎn)速n1。當同步轉(zhuǎn)速n1改變了，電動機轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速n則隨之而變。采用變頻調(diào)速有以下特點（1） 從基頻往下調(diào)速，為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速方式；（2） 調(diào)速范圍大；（3） 電動機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性能好；（4） 運行時，電動機轉(zhuǎn)速接

26、近其同步轉(zhuǎn)速，運行效率高；（5） 頻率f1可以連續(xù)調(diào)節(jié)，因此為無級調(diào)速方式；（6） 基本上做到負載需要多少功率，就從電源輸入多少功率。33. 中央空調(diào)末端節(jié)能改造介紹中央空調(diào)原末端采用比例閥進行機械式調(diào)溫，調(diào)節(jié)冷凍水入水口閥門的開度，即控制進入熱交換器中冷凍水的流量，風(fēng)機推動熱交換熱源一方（即空氣），在熱交換器中進行熱交換，從而達到調(diào)節(jié)冷風(fēng)溫度的目的，其調(diào)節(jié)對象為冷源介質(zhì)。控制簡圖如下：其過程如下：風(fēng)機盤管出風(fēng)口處安裝一個溫度傳感器，采樣冷風(fēng)的實際溫度，并將該信號送給比例閥控制器，比例閥根據(jù)實際檢測的溫度與設(shè)定的溫度進行比較，自動調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)熱交換器進水口閥門的開度。實際溫度比設(shè)定溫度高則增加閥門

27、開度，實際溫度比設(shè)定溫度低則減少閥門開度，以達到調(diào)溫的目的。實際上有些末端并不采用自動調(diào)節(jié)，而是采用人工調(diào)節(jié)。感覺冷風(fēng)不夠則增加閥門開度，而且往往不是采用比例調(diào)節(jié)，而是以檔位方式進行調(diào)節(jié)。2、 中央空調(diào)末端分析首先，中央空調(diào)末端由比例閥控制器調(diào)節(jié)熱交換器進水口閥門開度的過程中，是以增加進水的阻力來減少流體（冷凍水）在熱交換器中的流動速度，這樣就以浪費一大部分冷凍水的動能來達到調(diào)溫，然而浪費的這一部分動能恰恰是中央空調(diào)的冷凍泵所給予，冷凍泵電機是要消耗電能，也就是采用比例閥調(diào)溫浪費了一部分的電能。 其次，盤管風(fēng)機是以電機來驅(qū)動的，然而電機長期是以滿速運行（即以工頻運行），這樣風(fēng)機的機械轉(zhuǎn)動部分易

28、產(chǎn)生磨損，機械磨損之后增加了風(fēng)機電機的負載，甚至引起電機故障，減少了電機的使用壽命。最后，有些中央空調(diào)末端采用的是開環(huán)檔位控制，憑感覺調(diào)溫。感覺溫度過高則增加閥門開度，感覺溫度過低則減少閥門開度，該調(diào)節(jié)方式是人工調(diào)節(jié)而不是自動恒溫調(diào)節(jié)。另外比例閥性能不穩(wěn)定也造成調(diào)溫效果不理想。3、中央空調(diào)末端改造我們現(xiàn)主要針對以上幾個問題對中央空調(diào)末端進行如下改造：將原有的中央空調(diào)末端采用比例閥進行機械式調(diào)溫改造為變頻器進行電氣調(diào)溫。將進水閥門的開度固定，動態(tài)調(diào)節(jié)風(fēng)機轉(zhuǎn)速，來達到恒溫調(diào)節(jié)目的，調(diào)節(jié)的對象為熱源。其過程如下：風(fēng)機盤管出風(fēng)口處安裝一個溫度傳感器，采樣冷風(fēng)的實際溫度，該信號經(jīng)溫度變送器轉(zhuǎn)換為標準的電

29、流信號，送給變頻器，變頻器將實際檢測的溫度與上位機給定的溫度進行pi運算，運算結(jié)果給出控制信號，自動控制風(fēng)機轉(zhuǎn)速。實際溫度比設(shè)定溫度高則增加風(fēng)機轉(zhuǎn)速，實際溫度比設(shè)定溫度低則減少風(fēng)機轉(zhuǎn)速，以達到調(diào)溫的目的?？刂葡到y(tǒng)簡圖如下：中央空調(diào)末端經(jīng)過改造之后，中央空調(diào)末端不是通過調(diào)節(jié)熱交換器進水口閥門開度來調(diào)溫而是通過電子方式來調(diào)溫，這樣節(jié)省了一大部分的電能，而且風(fēng)機電機不是以滿速運行，盤管風(fēng)機電機是根據(jù)室內(nèi)的負荷變化有效地調(diào)節(jié)風(fēng)機電機的轉(zhuǎn)速，來調(diào)節(jié)風(fēng)量達到調(diào)溫目的，這樣既節(jié)省了電能，又大大地減少風(fēng)機的機械轉(zhuǎn)動部分磨損，增加了電機的使用壽命；同時還消除了各個熱交換器進水口閥門之間的影響。還有在改造之后，風(fēng)

30、機電機采用交流變頻調(diào)速技術(shù)后，實現(xiàn)了零電流、零電壓的軟啟動，消除了電機啟動時對電網(wǎng)的沖擊，而且還大大地降低電機運行時的噪音。4、改造前后比較 改造前a、 機械調(diào)溫效果不明顯。b、 比例閥性能不穩(wěn)定。c、 風(fēng)機長期處于滿速運行，風(fēng)機用久易產(chǎn)生機噪音及電能的浪費。d、 無法實現(xiàn)溫度閉環(huán)自動控制改造后a、 用電氣調(diào)溫，調(diào)溫精度高。b、 響應(yīng)速度快，調(diào)溫動態(tài)性能好。c、 風(fēng)機經(jīng)常不處于滿轉(zhuǎn)速運行，機械損耗小，風(fēng)機的噪音可降低，風(fēng)機的用電量可下降。d、 實現(xiàn)全自動遠程監(jiān)控及溫度閉環(huán)控制。e、 實現(xiàn)了軟啟動、軟停止，消除了電機啟動時對電網(wǎng)的沖擊，而且還大大地降低電機運行時的噪音。 第四章 中央空調(diào)節(jié)能控制

31、4.1 泵的特性分析與節(jié)能原理泵類的特性和參數(shù)純粹用于抽水的功率叫有效功率有效功率=（1000qh）/（7560/0.736）=qh/6.11（kw）式中，q為流量（m3/min）；h為總揚程（m）。設(shè)在揚程內(nèi)1m3的水的重量為1000kg，因此：泵的軸功率=（有效功率）/ 泵的效率（kw）電動機輸出功率=（1.051.2）軸功率（kw）泵是一種平方轉(zhuǎn)矩負載，其轉(zhuǎn)速 n 與流量 q, 揚程 h 及泵的軸功率 n 的關(guān)系如下式所示：q1=q2(n1/n2) h1=h2(n12/n22) n1=n2(n13/n23) (2.1)上式表明，泵的流量與其轉(zhuǎn)速成正比，泵的揚程與其轉(zhuǎn)速的平方成正比, 泵的

32、軸功率與其轉(zhuǎn)速的立方成正比。當電動機驅(qū)動泵時，電動機的軸功率p(kw) 可按下式計算: p=qh/cf10-2 (2.2)式中： p：電動機的軸功率（kw） q：流量（m3/s） ：液體的密度（kg/m-2） c:傳動裝置效率 f：泵的效率 h：全揚程（m）調(diào)節(jié)流量的方法：5.如圖2.1所示，曲線1是閥門全部打開時，供水系統(tǒng)的阻力特性；曲線2是額 轉(zhuǎn)速時，泵的揚程特性。這時供水系統(tǒng)的工作點為a點：流量qa，揚程ha；由（2.2）式可知電動機軸功率與面積oqaaha成正比。今欲將流量減少為qb，主要的調(diào)節(jié)方法有兩種：（1）轉(zhuǎn)速不變，將閥門關(guān)小 這時阻力特性如曲線3所示，工作點移至b點：流量qb，

33、揚程hb，電動機的軸功率與面積oqbbhb成正比。（2）閥門開度不變，降低轉(zhuǎn)速,這時揚程特性曲線如曲線4所示，工作點移至c點：流量仍為qb，但揚程為hc，電動機的軸功率與面積oqbchc成正比。對比以上兩種方法，可以十分明顯地看出，采用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的方法調(diào)節(jié)流量，電動機所用的功率將大為減小，是一種能夠顯著節(jié)約能源的方法。 根據(jù)異步電動機原理 n=60f(1-s)/p (2.3)式中：n:轉(zhuǎn)速 f:頻率 p:電機磁極對數(shù) s:轉(zhuǎn)差率由（2.3）式可見，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速有3種方法，改變頻率、改變電機磁極對數(shù)、改變轉(zhuǎn)差率。在以上調(diào)速方法中，變頻調(diào)速性能最好，調(diào)速范圍大，靜態(tài)穩(wěn)定性好，運行效率高。因此改變頻率而改

34、變轉(zhuǎn)速的方法最方便有效。根據(jù)以上分析,結(jié)合公司中央空調(diào)的運行特征，利用變頻器、plc、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、溫度模塊和溫度傳感器等組成溫差閉環(huán)自動控制，對中央空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)進行節(jié)能改造是切實可行，較完善的高效節(jié)能方案。因為中央空調(diào)系統(tǒng)是由主機、冷凍水、冷卻水等若干個子系統(tǒng)組成的一個較為復(fù)雜的系統(tǒng)，所以對每個子系統(tǒng)進行改造時，都要考慮器對整個系統(tǒng)的影響。因此我們在中央空調(diào)系統(tǒng)變頻改造時采用了神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)和模糊控制的方法，保證整個系統(tǒng)的最優(yōu)化運行。42 中央空調(diào)的各種設(shè)備的變頻改造卻水泵進行變頻改造控制原理說明如下：plc控制器通過溫度模塊及溫度傳感器將冷凍機的回水溫度和出水溫度讀入控制器內(nèi)存，并計算出溫差值；然后根據(jù)冷凍機的回水與出水的溫差值來控制變頻器的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)出水的流量，控制熱交換的速度；溫差大，說明室內(nèi)溫度高系統(tǒng)負荷大，應(yīng)提高冷凍泵的轉(zhuǎn)速，加快冷凍水的循環(huán)速度和流量，加快熱交換的速度；反之溫差小，則說明室內(nèi)溫度低，系統(tǒng)負荷小，可降低冷凍泵的轉(zhuǎn)速，減緩冷凍水的循環(huán)速度和流量，減緩熱交換的