變制冷流量空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能減排

變制冷流量空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能減排

1降能型空調(diào)技術(shù)該空調(diào)的能耗約占建筑物的60%，占社會生活總能耗的約30%。因此,降低空調(diào)能耗是目前空調(diào)技術(shù)發(fā)展的重要方向。變制冷劑流量的空調(diào)系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)的定制冷劑流量的空調(diào)系統(tǒng)可極大節(jié)省能耗。目前變制冷劑流量技術(shù)主要有以下三種:多級控制系統(tǒng)、變頻技術(shù)以及近期才進入市場的數(shù)碼渦旋技術(shù)。2多段管理系統(tǒng)2.1雙轉(zhuǎn)子壓縮機帶孔以往傳統(tǒng)壓縮機的容量是通過使用“卸載停缸”的方法來改變的。在10匹的多聯(lián)系統(tǒng)中,有兩臺各為5匹的壓縮機。其中一臺5匹的壓縮機是雙轉(zhuǎn)子壓縮機。在這臺壓縮機的上下汽缸之間,有一個內(nèi)部卸載電磁閥。當閥門開啟時,便有一缸卸載排氣,此時壓縮機的容量從5匹降至2.5匹。同樣地,在主排氣管和吸氣管之間,有一個外部旁通電磁閥。在這個外部電磁閥開啟時,壓縮機的容量還可以進一步降至1.25匹。2.2運行工況點的比較1.由于容量控制分為六級(如以10匹為例:12.5%、25%、50%、62.5%、75%和100%),空調(diào)系統(tǒng)無法精確地控制室內(nèi)溫度。2.壓縮機容量為50%和100%兩點時,處于滿負荷運行,COP和SEER較高。但是在其他四個運行工況點,由于有旁通的回路在運行,COP及SEER都較低。3.在梅雨季節(jié),冷負荷Q較低。大部分的排氣都必須被旁通掉,旁通回氣的速度也會很低。蒸發(fā)器的換熱面積F、換熱系數(shù)a以及與蒸發(fā)器進行熱交換的介質(zhì)溫度T1是一定的,ΔT=T1-T2,其中T2為制冷劑蒸發(fā)溫度。根據(jù)Q=aFΔT可知,當Q減小時,就會造成較高的蒸發(fā)壓力和蒸發(fā)溫度T2,因此空調(diào)除濕能力下降。4.回油困難。當冷負荷很低時,大部分排氣必須旁通,回氣速度低,導(dǎo)致回油困難。運行壽命短。5.電機在啟動時的電流為正常工作時的4～6倍,如1.5匹的電機,啟動電流能達到32A,這對供電電網(wǎng)會造成沖擊,并影響到其他家電的正常工作。3頻效機制3.1控制運行壓縮機的輸氣量是通過壓縮機馬達的轉(zhuǎn)速來改變的。當室內(nèi)負荷變化時,自動控制裝置使壓縮機馬達的頻率也隨之變化,導(dǎo)致馬達的轉(zhuǎn)速發(fā)生相應(yīng)的變化,從而實現(xiàn)了輸氣量的連續(xù)調(diào)節(jié),也就達到了制冷量的連續(xù)調(diào)節(jié)的目的。變頻技術(shù)可以使空調(diào)壓縮機在開始時以高速運轉(zhuǎn),從而產(chǎn)生很大的制熱、制冷量,使房間溫度快速達到所設(shè)定的溫度。然后,把壓縮機頻率降到一定的程度,使空調(diào)的制熱或制冷量正好等于房間所需的制熱或制冷量,這樣就可以使空調(diào)一直不停的平穩(wěn)運轉(zhuǎn)。3.2實施了冷媒自由分配技術(shù)1.能夠?qū)崿F(xiàn)壓縮機輸氣量的連續(xù)調(diào)節(jié),達到了制冷量的連續(xù)調(diào)節(jié)的目的。2.采用先進變頻控制技術(shù),冷媒自由分配技術(shù)和智能化控制技術(shù),使系統(tǒng)能夠感應(yīng)各房間冷熱負荷變化而精確調(diào)溫,以滿足不同人群的要求,也提高了舒適水平。3.實現(xiàn)軟啟動。采用變頻技術(shù)的電機可以在低速條件下實現(xiàn)啟動,如啟動轉(zhuǎn)速為定轉(zhuǎn)速的1/5,則啟動電流可相應(yīng)地減少,對電網(wǎng)造成的沖擊較小。3.3空調(diào)系統(tǒng)不同時長且寬,能量降低1.容量輸出。變頻壓縮機的工作頻率在30～117Hz。當室內(nèi)負荷突然從小變大時,壓縮機的頻率增加需要經(jīng)過中間過渡段。這就意味著,如果室內(nèi)負荷有所變化,壓縮機則要對新的負荷有一段響應(yīng)的時間,不能立即對應(yīng)。2.旁通控制。壓縮機安裝有旁通裝置?？照{(diào)系統(tǒng)在低負荷情況下運行,由于壓縮機里的制冷劑熱氣旁通,能量會有損失,系統(tǒng)的COP降低。此外還會造成較高的蒸發(fā)溫度和蒸發(fā)壓力,除濕能力下降。3.室溫控制。系統(tǒng)容量發(fā)生變化時(如在同一個制冷系統(tǒng)多開幾個室內(nèi)機),變頻器控制就需要逐漸地提高頻率,在此過渡期間室內(nèi)溫度控制不穩(wěn)定。4.環(huán)保。變頻控制器會產(chǎn)生高次諧波,可造成變壓器/電容器過熱、精密儀器的精度降低以及干擾電視信號、移動信號和地鐵站信號的傳送。4數(shù)碼潮旋壓縮機系統(tǒng)的原理數(shù)碼渦旋中央空調(diào)的核心技術(shù)是數(shù)碼渦旋壓縮機。其突出的特點是壓縮機具有“軸向柔性”這一獨特的性能。該性能能夠保證定渦旋盤在軸向上可以有少量位移,使定渦旋盤與動渦旋盤之間始終用最佳力共同加載。數(shù)碼渦旋壓縮機的運行就是建立在這一理論上。數(shù)碼渦旋壓縮機工作原理是:壓縮機容量是通過渦旋盤的周期性嚙合與脫開來改變的。當外部電磁閥關(guān)閉時,數(shù)碼渦旋象標準型壓縮機一樣工作,容量達到100%。當外部電磁閥打開時,兩個渦旋盤稍微脫離。此時壓縮機無制冷劑被壓縮,從而無容量輸出。所以,在一個10s的循環(huán)中,如果渦旋盤加載2s,卸載8s,其平均容量就是20%。加載時間占循環(huán)周期的比例可以在10%～100%輸出容量的范圍內(nèi)任意改變。以美國谷輪公司生產(chǎn)的數(shù)碼渦旋壓縮機為例。圖1給出了數(shù)碼渦旋壓縮機機械硬件。定渦旋盤頂部安裝有活塞,活塞上移定渦旋盤也隨之上移?；钊敳康恼{(diào)節(jié)室通過排氣孔與排氣壓力相連通。調(diào)節(jié)室與吸氣壓力通過一外接電磁閥連接起來。電磁閥處于常閉狀態(tài)時,活塞上下兩側(cè)的壓力為排氣壓力,一彈簧力確保兩個渦旋盤共同加載。電磁閥通電時,調(diào)節(jié)室內(nèi)的排氣被釋放到低壓吸氣管。這時,活塞的下部壓力大于活塞上部壓力,導(dǎo)致活塞上移,同時定渦旋盤也隨之上移。該動作使兩個渦旋盤分開,渦旋盤沒有對制冷劑進行壓縮。電磁閥斷電再次使壓縮機滿載,恢復(fù)壓縮操作。數(shù)碼渦旋操作分為兩個階段(見圖2):電磁閥關(guān)閉的“負載狀態(tài)”和電磁閥打開的“卸載狀態(tài)”。負載狀態(tài)時數(shù)碼渦旋壓縮機象常規(guī)渦旋壓縮機一樣工作,傳遞全部容量和制冷劑蒸汽流量。卸載狀態(tài)中,無容量和制冷劑蒸汽流量通過壓縮機。在此,結(jié)合圖3介紹一下“周期時間”的概念。一個周期時間包括“負載狀態(tài)”時間和“卸載狀態(tài)”時間。這兩個時間階段的組合決定壓縮機的容量調(diào)節(jié)。例如:在15s周期時間內(nèi),若負載狀態(tài)時間為7.5s,卸載狀態(tài)時間為7.5s,壓縮機調(diào)節(jié)量為(7.5s×100%+7.5s×0%)/15=50%。若在相同的周期時間內(nèi)負載狀態(tài)時間為12s而卸載狀態(tài)時間為3s,則壓縮機調(diào)節(jié)量為80%。也就是容量為負載狀態(tài)時間除以周期時間。通過改變負載狀態(tài)時間和卸載狀態(tài)時間,可用壓縮機產(chǎn)生任何容量(10%～100%)。5數(shù)碼潮旋壓縮機系統(tǒng)的特性1.無級能量調(diào)節(jié),容量范圍廣。谷輪數(shù)碼渦旋壓縮機的輸出容量為10%～100%。由于通過改變加載時間的比例即可改變壓縮機輸出,從而實現(xiàn)了連續(xù)的容量輸出,即無級輸出。2.更加節(jié)能。(1)由于壓縮機容量是無級能量調(diào)節(jié),提供了連續(xù)的容量輸出,減少了“啟動—停機”次數(shù),節(jié)省了能源。(2)不需要旁通裝置,在總?cè)萘恳筝^低的情況下,不會有制冷劑熱氣旁通產(chǎn)生能量損耗,能效比(COP)和季節(jié)能效比(SEER)更高。3.室內(nèi)溫度控制精確。在整個運行范圍內(nèi)(10%～100%),數(shù)碼渦旋壓縮機能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)、無級的容量調(diào)節(jié)。如果需要一個新的容量變化(如在同一個制冷系統(tǒng)中多開了幾臺室內(nèi)機),壓縮機的輸出容量能迅速地從一個比例調(diào)節(jié)到另一個比例。數(shù)碼渦旋壓縮機使得系統(tǒng)能夠?qū)ω摵勺兓龀龈杆俚姆磻?yīng),更精確地控制室內(nèi)溫度。4.除濕性能。在悶熱的梅雨季節(jié),盡管冷負荷可能會很低,在每一個循環(huán)(如10s)中,還是有幾秒鐘的滿負荷的運行狀態(tài)。這使得回氣的速度呈波狀起伏——一個接一個的波峰(全速)。這使得平均蒸發(fā)壓力和蒸發(fā)溫度更低,除濕性能更佳。5.電磁干擾。電磁干擾是變頻器驅(qū)動系統(tǒng)的一個主要問題。在許多國家,尤其在歐洲,對任何系統(tǒng)可能散發(fā)的電磁干擾量有嚴格的限制。由于數(shù)碼渦旋系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁干擾可忽略不計。這一獨特的特性,不僅使數(shù)碼系統(tǒng)無需昂貴的電磁抑制電子裝置,也增加了其可靠性和簡易性。6.可靠性。(1)回油性好。在每一個循環(huán)(如10s)中,還是有幾秒鐘的滿負荷的運行狀態(tài)。這使得回氣的速度呈波狀起伏——一個接一個的波峰(全速)。因此回油較好。同時,在每一個空載期內(nèi),壓縮機中無排氣,所以此時無潤滑油排出。(2)運行壽命長。室外機的印刷電路板(PCB)和管路與變頻多聯(lián)系統(tǒng)相比,顯得極為簡單——無旁通回路,一個PCB就足夠了。谷輪公司針對數(shù)碼渦旋壓縮機的柔性設(shè)計,使其運行壽命可達15a。7.緊湊性。較小的占地空間使得材料費、包裝費、保管費和裝運費降低。數(shù)碼渦旋系統(tǒng)因其簡易性而能設(shè)計得更為緊湊,與采用現(xiàn)行技術(shù)的系統(tǒng)相比,可節(jié)省空間30%。8.實現(xiàn)軟啟動。啟動電流更小,降低對供電系統(tǒng)的干擾。6數(shù)碼配裝技術(shù)