【文章內(nèi)容簡介】 用應從節(jié)能、安全性和維護管理等方面綜合平衡后進西南交通大學網(wǎng)絡教育畢業(yè)設計（論文） 第 5 頁 行合理的考慮和安排。 在空調(diào)工程水系統(tǒng)設計中，首先優(yōu)選同程式系統(tǒng)，它不僅確保設計質量和方 便管理，而且對于今后由于大樓局部使用功能發(fā)生變化為空調(diào)系統(tǒng)改造帶來很大的方便；關于異程式水系統(tǒng)，在空調(diào)工程設計中應采取謹慎的態(tài)度，首先該系統(tǒng)必須是小系統(tǒng)或者是局部異程系統(tǒng)，其次還需要對系統(tǒng)作仔細的水力 計算 ，對一些支管上還需增加一些平衡閥來調(diào)節(jié)壓差，以實現(xiàn)水力平衡。在冷凍水、冷卻水系統(tǒng)中，不論大小系統(tǒng)應盡量優(yōu)先考慮機、泵一對一系統(tǒng)，它不僅有利于冷水機組的穩(wěn)定運行，而且對系統(tǒng)的管理、節(jié)能、自控都會帶來很大的好處。我們知道，在空調(diào)設 備運行中，水泵的能耗一般均占系統(tǒng)總能耗的 15％－ 20％，如果在系統(tǒng)負荷發(fā)生變化時停掉一臺冷水機組，同時其相應的水泵也停掉 1臺，其節(jié)能效益是非?？捎^的。對于泵與冷凝器不對應的來說，應該在每臺冷凝器及冷卻塔的供水管上裝電動蝶閥并與其冷水機組聯(lián)鎖控制，否則這種系統(tǒng)不宜采用。 高層建筑空調(diào)負荷大，冷熱源設備初投資大，且空調(diào)能耗在高層建筑的總能耗中占有很大的比例，故冷熱源設備的選用須按技術先進性、 經(jīng)濟 性和安全可靠性等原 則進行比較后確定?？照{(diào)冷熱源方案的優(yōu)選實際是一個多目標決策問題，運用層次分析方法，建立適合冷熱源方案選擇的評價指標體系，將定量和定性指標統(tǒng)一在一個模型中，形成一個多層次的分析結構模型，對方案進行優(yōu)序排列，得出優(yōu)選方案。根據(jù)工程所在地點的氣候條件、能源結構、系統(tǒng)的冷熱負荷和本項目的特點，依據(jù)冷熱源選擇的基本原則，排除明顯不合理的方案后，得到以下 4種冷熱源備選方案： ① 螺桿式冷水機組＋燃油鍋爐。 ② 螺桿式冷水機組＋蒸汽換熱器。 ⑨ 蒸汽雙效溴化鋰吸收式冷水機組＋蒸汽換熱器。 ④ 燃油直燃式溴 化鋰吸收式冷熱水兩用機組。 另外，作為水源熱泵的一種，城市污水冷熱源熱泵近兩年得到了長足 發(fā)展 。城市原生污水數(shù)量巨大，遍布城市市區(qū)內(nèi)，城市污水冷熱源熱泵同時還涉及到污水資源再生利用問題，因此得到廣泛認可，發(fā)展迅速，是一個很好的應用方向。城市污水源熱泵作為一項新技術，在國外已應用幾十年，國內(nèi)近兩年才開始應用。該技術能否得到推廣使用，主要涉及初投資、運行費及其發(fā)展?jié)摿Φ葐栴}，而發(fā)展?jié)摿τ职茉蠢寐省Νh(huán)境的破壞性及 實際的應用規(guī)模。在不需供熱或電力供應相對充裕的地區(qū)，冷源需求大、日負荷變化大等場合，大功率電驅動制冷機如螺桿式、離心式壓縮機組具有明顯的優(yōu)勢；而在電力供應缺乏的地區(qū)，如果需要同時制冷和供熱，選擇性能相對穩(wěn)定的吸收式制冷機組則較為合適；在某些寸土寸金的城市，選用水源熱泵式機組能節(jié)約設備用房，更能適應不斷變化的建筑間隔，尤其適合出租辦公樓工程采用。 中央空調(diào) 形式的選擇在實際工程中要因地制宜，既要考慮方案的經(jīng)濟性，又要考慮噪聲、污染及維護管理等技術性能；既要考慮當前的投資利益，又要考慮長遠利益，從而合理地選擇冷 熱源方案。 空調(diào)系統(tǒng)的作用就是對室內(nèi)空氣進行處理 ,使空氣的溫度、濕度、流動速度及新鮮度、潔凈度等指標符合場所的使用要求。為此必須對空氣進行冷卻或加熱、減濕或加濕以及過濾等處理措施。其相應設備有制冷機組、熱水爐、空調(diào)機組、風機盤管等。當被調(diào)房間溫度與濕度受內(nèi)部熱源干擾或室外溫濕度變化而發(fā)生波動時 ,首先由溫度與濕度傳感器把信號送給調(diào)節(jié)器 ,調(diào)節(jié)器與設定值進行比較后發(fā)出指令給執(zhí)行器 ,執(zhí)行器動作后 ,不斷調(diào)整以符合要求。在中央空調(diào)系統(tǒng)中 ,冷水機組是由設備生產(chǎn)廠成套供應的 ,它一般是根據(jù)空氣調(diào)節(jié)原理及規(guī)律等由微處理器自動控 制的。冷水機組由壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器與節(jié)流元件組西南交通大學網(wǎng)絡教育畢業(yè)設計（論文） 第 6 頁 成 ,壓縮機把制冷劑壓縮 ,壓縮后的制冷劑進入冷凝器 ,被冷卻水冷卻后 ,變成液體 ,析出的熱量由冷卻水帶走 ,并在冷卻塔里排入大氣。液體制冷劑由冷凝器經(jīng)過節(jié)流元件進入蒸發(fā)器進行蒸發(fā)吸收 ,使冷凍水降溫 ,然后冷凍水進入水冷風機盤管吸收空氣中的熱量 ,如此循環(huán)不已 ,把房間的熱量帶出。 空調(diào)系統(tǒng)按處理設備及處理方法不同可以分為噴淋與表冷式兩種類型。這兩種類型又可分為全新風直流系統(tǒng)、一次回風系統(tǒng)與二次回風復合系統(tǒng)及旁路系統(tǒng)。按調(diào)節(jié)精度要求不同可分為高精度空調(diào) ,一般精度空調(diào)及 舒適性空調(diào)。舒適性空調(diào)一般應按照等效溫度 (ET)和 CO2濃度來進行設計。所謂等效溫度是反映人們舒適感覺的一個綜合感覺的一個綜合指標 ,它結合干球溫度、濕球溫度和空氣流速的效應來反映人的冷熱感覺。因此等效溫度隨四季變化有較大變化。 中央空調(diào)的控制特點 空調(diào)系統(tǒng)的特性可以歸納如下 :(1)干擾性?？照{(diào)系統(tǒng)在全年或全天的運行中 ,由于外部條件 (如氣溫、太陽輻射、風、晴、雨、雪 )和內(nèi)部條件 (如空調(diào)房間中設備、照明的啟、停和投入運行的多少 ,以及工作人員的增減等 )的變化 ,都將對空調(diào)系統(tǒng)的運行形成干擾。(2)調(diào)節(jié)對象的特性。不同的被控對象 ,在相同的干擾作用下 ,被控量隨時間的變化過程也并不一樣?？照{(diào)自控系統(tǒng)的任務就是為了克服這些干擾因素 ,維持空調(diào)房間一定的溫、濕度和空氣品質。但溫、濕度的控制效果不但取決于自控系統(tǒng) ,更主要的是取決于空調(diào)系統(tǒng)的合理性及空調(diào)的對象特性。 (3)濕度的相關性。在空調(diào)的控制中 ,大多數(shù)情況下主要是對空調(diào)房間內(nèi)溫度和濕度的控制 ,這兩個參數(shù)常常是在一個調(diào)節(jié)對象里同時進行調(diào)節(jié)的兩個被調(diào)量兩個參數(shù)在調(diào)節(jié)過程中又相互影響。如果由于某些原因使空調(diào)房間內(nèi)溫度升高 ,引起空氣中水蒸氣的飽和分壓力發(fā)生變化 ,在含濕 量不變的情況下 ,就引起了室內(nèi)相對濕度的變化溫度升高相對濕度就會降低 ,溫度降低相對濕度就會增加 ,在調(diào)節(jié)過程中 ,對某一參數(shù)進行調(diào)節(jié)時 ,同時也引起另一參數(shù)的變化。 (4)多工況運行及轉換控制 ,由于空調(diào)系統(tǒng)是在全年的室內(nèi)外條件變化下 ,按照一定的運行方式 (即工況 )進行調(diào)節(jié)的。同時在內(nèi)外條件發(fā)生顯著變化時要改變運行調(diào)節(jié)方式 ,即進行運行工況的轉換。 (5)整體控制性 ,空調(diào)自動控制系統(tǒng)一般是以空調(diào)房間內(nèi)的空氣溫度和相對濕度控制為中心 ,通過工況轉換與空氣處理過程每個環(huán)節(jié)緊密聯(lián)系在一起的整體控制系統(tǒng)。空調(diào)系統(tǒng)中空氣處理設備的啟停都 要根據(jù)系統(tǒng)的工作程序 ,按照有關的操作規(guī)程進行 ,處理過程的各個參數(shù)調(diào)節(jié)及聯(lián)鎖控制都不是孤立進行 ,而是與室內(nèi)溫、濕度密切相關的。 中央空調(diào)運行控制方法分析 中央空調(diào)系統(tǒng)設計首先是根據(jù)室外氣象參數(shù)和室內(nèi)空調(diào)設計參數(shù)計算冷負荷，按分區(qū)結構特點，根據(jù)產(chǎn)品樣本選擇相應的設備，組合成一個系統(tǒng)。但空調(diào)系統(tǒng)絕大部分時間是在不滿負荷的情況下工作。在不滿負荷工作的控制方式不合理，系統(tǒng)能效比會大大降低。現(xiàn)在空調(diào)系統(tǒng)在運行調(diào)節(jié)方式上，風水系統(tǒng)主要是閥門（手動、自動閥門調(diào)節(jié)），主機利用卸荷方式，而這些方式是 犧牲了阻力能耗來適應末端負荷要求，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 30～ 60%，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，保持設計工況下西南交通大學網(wǎng)絡教育畢業(yè)設計（論文） 第 7 頁 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 ，可見變頻控制方式在空調(diào)系統(tǒng)中應用前景十分廣闊 。 過去由于價格的原因，在中央空調(diào)系統(tǒng)中應用變頻技術推廣較難。在變頻技術、計算機自動化控制技術非常成熟的今天，用此技術與暖通空調(diào)專業(yè)技術相結合，它并不是一門高價的技術，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)中更不應該成問題： 中央空調(diào)運行時間更長，節(jié)能問題更突出； 變頻控制在整個系統(tǒng)中所占的造價比例不高； 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 6～ 12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。 中央空調(diào)調(diào)速節(jié)能原理 制冷機通過壓縮機將制冷劑壓縮成液態(tài)后送蒸發(fā)器中與冷凍水進行熱交換，將冷凍水制冷，冷凍水泵將冷凍水送到各風機風口的冷卻盤管中，由風機吹送冷風達到降溫的目的。經(jīng)蒸發(fā)后的制冷劑在冷凝器中釋放出熱量，與冷卻循環(huán)水進行熱交換，由冷卻水泵將帶來熱量的冷卻水帶到散熱水塔上由水塔風扇對其進行噴淋冷卻，與大氣之間進行熱交換，將熱量散發(fā)到大氣中去。 舊操作系統(tǒng)為 “ 星 三角轉換起動 ” 全壓運行，此時空調(diào)機組在滿負荷狀態(tài)下工作，系統(tǒng)在起動電機時不能平滑起動，起動時對電網(wǎng)沖擊大，長時間頻繁起動 將造成電機的絕緣性下降，電機溫升過高，在運行過程中不能有效的根據(jù)病房與辦公樓的需求，對溫度進行有效的調(diào)節(jié)，只能工頻最大量進給，這將勢必造成能量的浪費。 而通過變頻頻改造后，能根據(jù)房間的制冷及制熱的需求自動調(diào)節(jié)冷凍泵及冷卻泵的流量而達到節(jié)能降耗的目地。 由于目前冷卻水循環(huán)泵為工頻滿負荷運轉，在制冷周期的前期和后期，環(huán)境溫度較低，冷卻水回水溫度較低，會造成溴化鋰結晶，導致空調(diào)機組效率降低，甚至保護。采用變頻恒溫差控制后，回水溫度得到有效控制，將大大提高空調(diào)機組的效率，達到節(jié)能目地。 由于冷凍水循 環(huán)泵也在工頻滿負荷運轉，而不能根據(jù)室內(nèi)溫度的要求自動調(diào)節(jié)流量，而通過變頻改造后冷凍泵能根據(jù)室外溫度及室內(nèi)溫度要求能自動調(diào)節(jié)流量，提高效率，達到節(jié)能目地。 減小空調(diào)開機、停機時對供電和系統(tǒng)的沖擊 西南交通大學網(wǎng)絡教育畢業(yè)設計（論文） 第 8 頁 減小空調(diào)開 /停機對電網(wǎng)的沖擊，由于循環(huán)水泵的功率較大，工頻起 /停泵時，對電網(wǎng)的沖擊較大，影響其他設備的運行。采用變頻控制后，水泵實現(xiàn)軟起動、軟停止，其電流均小于額定電流，對電網(wǎng)不再產(chǎn)生沖擊。 減小停泵時循環(huán)水的水垂效應，由于是變頻軟停止，且停泵過程可控制，可以完全消除停泵時的水垂效應，消除水垂對空調(diào) 系統(tǒng)管網(wǎng)的沖擊。 降低設備的故障率 采用變頻控制后，循環(huán)水泵大部分時間工作在額定功率以下，這將有力的降低設備的故障率，減少設備維修和維護。 提高設備的自動化程度 實現(xiàn)對循環(huán)泵的過載、過流保護對冷水機組的冷卻水、冷凍水的溫度進行自動控制，保證機組的安全高效運行。 綜上，中央空調(diào)的循環(huán)水泵采用變頻控制具有明顯的經(jīng)濟效益，對系統(tǒng)進行變頻改造非常必要。 中央空調(diào)變頻改造方案設計 冷卻水循環(huán)泵的變頻改造方案 變頻控制方式，專業(yè)的冷卻泵變頻控制理論 ―― 恒溫差控制 變頻節(jié)能控制原理 變頻控制系統(tǒng)根據(jù)冷凍機的回水和出水的溫度差，改變冷卻水循環(huán)泵的轉速，即改變冷卻水的流量，從而保持冷凍機的回水與出水的溫度差恒定。 水泵消耗的功率與轉速是立方關系，即 P∝n3n―― 冷卻泵的轉速 由此可見，水泵消耗的功率在理想狀態(tài)下，與冷水機組的制冷量成正比，即 P∝――, 冷水機組的制冷量 控制系統(tǒng)功能 冷卻出水、回水溫度檢測、顯示 恒溫差自動控制 西南交通大學網(wǎng)絡教育畢業(yè)設計（論文） 第 9 頁 節(jié)能率：可達 20％以上 運轉泵與備用泵切換 冷卻水過溫差、欠壓力報警 冷卻水泵過載報警 冷凍水循環(huán)泵的變頻改造方案 變頻控制方式 冷凍水泵系統(tǒng)的閉環(huán)控制 制冷模式下冷凍水泵系統(tǒng)的閉環(huán)控制 該方案在保證最末端設備冷凍水流量供給的情況下，確定一個冷凍泵變頻器工作的最小工作頻率，將其設定為下限頻率并鎖定，變頻冷凍水泵的頻率調(diào)節(jié)是通過安裝在冷凍水系統(tǒng)回水主管上的溫度傳感器檢測冷凍水回水溫度，再經(jīng)由溫度控制器設定的溫度來控制變頻器的頻率增減，控制方式是：冷凍回水溫度大于設定溫度時頻率無極上 調(diào)。 制熱模式下冷凍水泵系統(tǒng)的閉環(huán)控制 該模式是在中中央空調(diào)中熱泵運行（即制熱）時冷凍水泵系統(tǒng)的控制方案。同制冷模式控制方案一樣，在保證最末端設備冷凍水流量供給的情況下，確定一個冷凍泵變頻器工作的最小工作頻率，將其設定為下限頻率并鎖定，變頻冷凍水泵的頻率調(diào)節(jié)是通過安裝在冷凍水系統(tǒng)回水主管上的溫度傳感器檢測冷凍水回水溫度，再經(jīng)由溫度控制器設定的溫度來控制變頻器的頻率增減。不同的是：冷凍回水溫度小于設定溫度時頻率無極上調(diào)，當溫度傳感檢測到的冷凍水回水溫越高，變頻器的輸出頻率越低。 控制系統(tǒng)功能 冷凍水 /熱水的出水、回水溫度檢測、顯示 恒溫差控制 /恒溫控制可選 運轉泵與備用泵切換 冷凍泵與熱水泵切換控制 水溫過溫差、欠壓力報警 循環(huán)水泵過載報警 根據(jù)以上方案分析，結合實際水泵運行情況，現(xiàn)運行中央空調(diào)系統(tǒng)具的很大的節(jié)能空間，節(jié)電率可達到 20%左右，進行節(jié)能改造是非常有價值的。 西南交通大學網(wǎng)