中央空調(diào)水泵系統(tǒng)變頻改造模型介紹摘要 在現(xiàn)今能源緊缺的時(shí)代，整個(gè)社會(huì)都在提倡低碳環(huán)保，隨著社會(huì)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(dá)到低碳環(huán)保的目的。本文還將各種節(jié)能方法的詳細(xì)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，還將改造前后的系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)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(gè)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(dá)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(xiàn)19第一章 緒論1.1中央空調(diào)系統(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(jìn)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(gè)標(biāo)準(zhǔn)溫度、標(biāo)準(zhǔn)濕度、標(biāo)準(zhǔn)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(fù)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(fù)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(yùn)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(yùn)行中的經(jīng)濟(jì)性、高效性、合理性。中央空調(diào)的發(fā)展歷史 在二十世紀(jì)六,七十年代,美國地區(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(jī),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(jìn)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(qiáng)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(shí)候自己安裝。同時(shí)，無風(fēng)管的SRAC和SPAC自70年代起在有別于美國市場的動(dòng)力下在日本得到發(fā)展和改進(jìn)。之后，設(shè)備設(shè)計(jì)和制造技術(shù)在90年代被轉(zhuǎn)讓到中國，這是通過與當(dāng)?shù)毓?包括主要元件如壓縮機(jī)、熱交換器、電勸機(jī)、精細(xì)閥和電子控制器的本地制造商)組成的合資公司進(jìn)行的。在90年代中國也從其它先進(jìn)國家吸收了較大型空調(diào)設(shè)備的先進(jìn)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(jìn)風(fēng)部分。（2）、空氣的過濾部分。空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)進(jìn)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(fù)擔(dān)工藝條件決定。一般的空調(diào)系統(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(jìn)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(jìn)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(shí)現(xiàn)空氣的熱、濕處理過程。（4）、空氣的輸送和分配、控制部分。空調(diào)系統(tǒng)中的風(fēng)機(jī)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、放火閥、啟動(dòng)閥及風(fēng)口等稱為空氣的分配、控制部分。風(fēng)機(jī)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(dá)到要求的標(biāo)準(zhǔn)，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(jī)，此風(fēng)機(jī)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(jī)系統(tǒng)；有的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)置兩臺風(fēng)機(jī)，一臺為送風(fēng)機(jī)，一臺為回風(fēng)機(jī)，稱為雙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)。空調(diào)系統(tǒng)中的風(fēng)機(jī)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(diǎn)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(hù)。如果將上述空氣處理設(shè)備和制冷機(jī)、風(fēng)機(jī)等組合在一起成為一種整體的機(jī)組，稱為空調(diào)機(jī)組。采用空調(diào)機(jī)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(jī)。具有集中處理新風(fēng)的新風(fēng)處理機(jī)組和風(fēng)管、同時(shí)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(jī)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(biāo)準(zhǔn),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(fù)荷全部由經(jīng)過處理的空氣負(fù)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)，它利用室外主機(jī)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(jìn)行冷卻/熱處理后，再送人室內(nèi)消除其空調(diào)冷熱負(fù)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(diǎn)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(diǎn)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(fù)荷要求。 冷/熱水機(jī)組空調(diào)系統(tǒng)空調(diào)房間內(nèi)的熱（冷）濕負(fù)荷全部由水負(fù)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。它通過室外主機(jī)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(jìn)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(fù)荷。 冷/熱水機(jī)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(jī)盤管。目前風(fēng)機(jī)盤管一般均可以調(diào)節(jié)其風(fēng)機(jī)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(gè)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(jìn)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(fù)荷由水和空氣共同負(fù)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(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)。空氣水式空調(diào)系統(tǒng)是由風(fēng)機(jī)盤管或誘導(dǎo)器對空調(diào)房間內(nèi)的空氣進(jìn)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)。空氣水式空調(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(diǎn)。 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(jī)由室外側(cè)換熱器、壓縮機(jī)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(jī)組成的室內(nèi)機(jī)，冷媒直接在風(fēng)機(jī)盤管蒸發(fā)吸熱進(jìn)行制冷。一臺室外機(jī)通過管路能夠向若干個(gè)室內(nèi)機(jī)輸送制冷劑液體。通過控制壓縮機(jī)的制冷劑循環(huán)量和進(jìn)入室內(nèi)各換熱器的制冷劑流量，可以適時(shí)地滿足室內(nèi)冷/熱負(fù)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(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)等諸多優(yōu)點(diǎn)，而且各房間可獨(dú)立調(diào)節(jié)，能滿足不同房間不同空調(diào)負(fù)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(jī)根據(jù)主機(jī)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(jī)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(jī)組，供應(yīng)空調(diào)和生活用冷熱水。冷水進(jìn)、出口溫度為127；用于采暖的熱水進(jìn)出口溫度為55/60。 熱泵機(jī)組，依靠驅(qū)動(dòng)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(dòng)熱源溫度，以供熱為目的的熱泵機(jī)組稱為第一類吸收式熱泵；輸出熱的溫度高于驅(qū)動(dòng)熱源溫度，以升溫為目的的熱泵機(jī)組稱為第二類吸收式熱泵。4 按驅(qū)動(dòng)熱源分類蒸汽型，以蒸汽為驅(qū)動(dòng)熱源。單效機(jī)組工作蒸汽壓力一般為0.1MPa（表）；雙效機(jī)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(dòng)熱源。根據(jù)所用燃料種類，又分為燃油型（輕油或重油）和燃?xì)庑停ㄒ夯瘹狻⑻烊粴狻⒊鞘忻簹猓﹥纱箢悺崴停詿崴娘@熱為驅(qū)動(dòng)熱源。單效機(jī)組熱水溫度范圍為85150；雙效機(jī)組熱水溫度150 。按驅(qū)動(dòng)熱源的利用方式分類單效，驅(qū)動(dòng)熱源在機(jī)組內(nèi)被直接利用一次。雙效，驅(qū)動(dòng)熱源在機(jī)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(dòng)熱源在機(jī)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(yàn)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(shí)，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(huì)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(jìn)行凈化、冷卻（或加熱）、加濕（或除濕）等處理，然后進(jìn)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(diǎn)是空氣處理設(shè)備和送、回風(fēng)機(jī)等集中在空調(diào)機(jī)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(jìn)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(yùn)行安全可靠，便于維修和管理，但機(jī)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(jìn)行就地處理，或?qū)碜约刑幚碓O(shè)備的空氣再進(jìn)行補(bǔ)充處理，如誘導(dǎo)器系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)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(gè)房間空氣參數(shù)要求單獨(dú)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)通常可以稱為中央空調(diào)系統(tǒng)。 分散式系統(tǒng)分散式系統(tǒng)又稱為局部式或獨(dú)立式空調(diào)系統(tǒng)。它的特點(diǎn)是將空氣處理設(shè)備分散放置在各個(gè)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(jī)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(jī)。 第二章 中央空調(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(jī)壓縮成高溫高壓氣體后進(jìn)入冷凝器，與水（空氣）進(jìn)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(jìn)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(diǎn)）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(shí)需要吸收2488.7KJ熱量；1kg的氨，在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力（0.10133MPa）下，氣化時(shí)需要吸收1369.59KJ熱量，溫度可抵達(dá)-33.33。因此，只要?jiǎng)?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(jìn)入壓縮機(jī)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(jī)的吸引進(jìn)入風(fēng)柜，并經(jīng)過過濾降溫除濕后由風(fēng)道送入每個(gè)房間，這時(shí)的新風(fēng)不能滿足室內(nèi)的熱濕負(fù)荷，僅能滿足室內(nèi)所需的新風(fēng)量，隨著室內(nèi)風(fēng)機(jī)盤管處理室內(nèi)空氣熱濕負(fù)荷的同時(shí)，多余出來的空氣通過回風(fēng)機(jī)按閥門的開啟比例一部分排出室外，一部分返回到進(jìn)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(jī)盤管工作時(shí)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(dá)到所需要的標(biāo)準(zhǔn)，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(jī)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(gè)末端，末端的風(fēng)機(jī)盤管再跟室內(nèi)的空氣進(jìn)行熱交換，達(dá)到制冷目的，制熱也一樣，只不過主機(jī)先把水制成50度左右的熱水。優(yōu)點(diǎn)：溫差小，舒適度較高，價(jià)格適中，輸送距離遠(yuǎn)，技術(shù)成熟，故障率低。缺點(diǎn)：系統(tǒng)體積大，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(yùn)行控制方法分析中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)首先是氣象參數(shù)和室內(nèi)空調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算冷負(fù)荷，按分區(qū)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，根據(jù)產(chǎn)品樣本選擇相應(yīng)的設(shè)備，組合成一個(gè)系統(tǒng)。但空調(diào)系統(tǒng)絕大部分時(shí)間是在部分負(fù)荷的情況下工作。在部分負(fù)荷工作的控制方式不合理，系統(tǒng)能效比會(huì)大大降低。從美國制冷協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)880-56數(shù)據(jù)可見，平均年負(fù)荷在60%左右。冷負(fù)荷率75-10050-7525-5025占總運(yùn)行時(shí)間的百分?jǐn)?shù)10 503010 表1 空調(diào)負(fù)荷的全年分布（%）現(xiàn)在空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行調(diào)節(jié)方式上，風(fēng)水系統(tǒng)主要是閥門（手動(dòng)、自動(dòng)閥門調(diào)節(jié)），主機(jī)利用卸荷方式，而這些方式是犧牲了阻力能耗來適應(yīng)末端負(fù)荷要求，造成運(yùn)行成本居高不下。若采用變頻控制，能量的傳遞和運(yùn)輸環(huán)節(jié)控制為變水量（VWV）和變風(fēng)量（VAV），使傳遞和運(yùn)輸耦合并達(dá)到最佳溫差置換，其動(dòng)力僅為其它控制系統(tǒng)的3060%，而且節(jié)能是雙效的，因?yàn)閷χ评渲鳈C(jī)的需求能耗同時(shí)下降。主機(jī)采用變頻節(jié)能控制，保持設(shè)計(jì)工況下的制冷劑運(yùn)動(dòng)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(jī)組，配置變頻機(jī)組在部分負(fù)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(jià)格太高的原因吧？在變頻技術(shù)、計(jì)算機(jī)自動(dòng)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(jià)的技術(shù)，在小功率空調(diào)中其經(jīng)濟(jì)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(yùn)行時(shí)間更長，節(jié)能問題更突出；（2）變頻控制在整個(gè)系統(tǒng)中所占的造價(jià)比例不高；（3）變頻控制器的容量越大，每千瓦功率單價(jià)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(gè)月，以變頻控制器使用壽命10年計(jì)，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(jī)和水泵，是將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成流體的壓力能或動(dòng)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(jī)。空調(diào)系統(tǒng)中的風(fēng)機(jī)、水泵一般在結(jié)構(gòu)上為透平式類。參數(shù)水泵 風(fēng)機(jī)透平式離心泵、混流泵、軸流泵、旋渦泵離心風(fēng)機(jī)、斜流風(fēng)機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)參數(shù)水泵風(fēng)機(jī)容積式略略其它式略略表2 泵和風(fēng)機(jī)的分類表（按工作原理分）風(fēng)機(jī)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(yáng)程，m；cu1、cu2-分別為葉輪進(jìn)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(jī)和水泵的流量和壓力，即改變工況點(diǎn)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，而不變化卻是相對的、暫時(shí)的，因此調(diào)節(jié)是一個(gè)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(yáng)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(jī)稱有頭，第四項(xiàng)又稱比例律。表3 風(fēng)機(jī)、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(jī)轉(zhuǎn)速變化相似工況點(diǎn)連線過原點(diǎn)，由于水泵有靜揚(yáng)程存在，當(dāng)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，相似共況點(diǎn)連線不通過坐標(biāo)原點(diǎn)，轉(zhuǎn)速變化前后工況點(diǎn)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(shí)不滿足比例律，如圖2 a、b所示：當(dāng)風(fēng)機(jī)或水泵穩(wěn)定工作在工況點(diǎn)A1（Q1，P1）上，當(dāng)需要減少流量到Q2時(shí)，（1）關(guān)小閥門開度，使管網(wǎng)曲線R2。值得注意的是：Q2的實(shí)現(xiàn)是靠人為節(jié)流引起的損失P的代價(jià)換來的。（2）采用變速調(diào)節(jié)，將速度降到n2時(shí)，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(jī)、泵經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(dòng)機(jī)拖動(dòng)進(jìn)行控制，是當(dāng)前無級調(diào)速的主流。它的基本原理如下，當(dāng)電動(dòng)機(jī)極對數(shù)P選定后，運(yùn)行時(shí)改變供電電源F1，就可改變其步轉(zhuǎn)速n1。當(dāng)同步轉(zhuǎn)速n1改變了，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速n則隨之而變。采用變頻調(diào)速有以下特點(diǎn)（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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定性能好；（4） 運(yùn)行時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近其同步轉(zhuǎn)速，運(yùn)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(fù)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(jìn)行機(jī)械式調(diào)溫，調(diào)節(jié)冷凍水入水口閥門的開度，即控制進(jìn)入熱交換器中冷凍水的流量，風(fēng)機(jī)推動(dòng)熱交換熱源一方（即空氣），在熱交換器中進(jìn)行熱交換，從而達(dá)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(jī)盤管出風(fēng)口處安裝一個(gè)溫度傳感器，采樣冷風(fēng)的實(shí)際溫度，并將該信號送給比例閥控制器，比例閥根據(jù)實(shí)際檢測的溫度與設(shè)定的溫度進(jìn)行比較，自動(dòng)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)熱交換器進(jìn)水口閥門的開度。實(shí)際溫度比設(shè)定溫度高則增加閥門開度，實(shí)際溫度比設(shè)定溫度低則減少閥門開度，以達(dá)到調(diào)溫的目的。實(shí)際上有些末端并不采用自動(dòng)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(jìn)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(jìn)水口閥門開度的過程中，是以增加進(jìn)水的阻力來減少流體（冷凍水）在熱交換器中的流動(dòng)速度，這樣就以浪費(fèi)一大部分冷凍水的動(dòng)能來達(dá)到調(diào)溫，然而浪費(fèi)的這一部分動(dòng)能恰恰是中央空調(diào)的冷凍泵所給予，冷凍泵電機(jī)是要消耗電能，也就是采用比例閥調(diào)溫浪費(fèi)了一部分的電能。 其次，盤管風(fēng)機(jī)是以電機(jī)來驅(qū)動(dòng)的，然而電機(jī)長期是以滿速運(yùn)行（即以工頻運(yùn)行），這樣風(fēng)機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部分易產(chǎn)生磨損，機(jī)械磨損之后增加了風(fēng)機(jī)電機(jī)的負(fù)載，甚至引起電機(jī)故障，減少了電機(jī)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(dòng)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(gè)問題對中央空調(diào)末端進(jìn)行如下改造：將原有的中央空調(diào)末端采用比例閥進(jìn)行機(jī)械式調(diào)溫改造為變頻器進(jìn)行電氣調(diào)溫。將進(jìn)水閥門的開度固定，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，來達(dá)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(jī)盤管出風(fēng)口處安裝一個(gè)溫度傳感器，采樣冷風(fēng)的實(shí)際溫度，該信號經(jīng)溫度變送器轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電流信號，送給變頻器，變頻器將實(shí)際檢測的溫度與上位機(jī)給定的溫度進(jìn)行PI運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果給出控制信號，自動(dòng)控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。實(shí)際溫度比設(shè)定溫度高則增加風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)際溫度比設(shè)定溫度低則減少風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，以達(dá)到調(diào)溫的目的。控制系統(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(jìn)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(jī)電機(jī)不是以滿速運(yùn)行，盤管風(fēng)機(jī)電機(jī)是根據(jù)室內(nèi)的負(fù)荷變化有效地調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，來調(diào)節(jié)風(fēng)量達(dá)到調(diào)溫目的，這樣既節(jié)省了電能，又大大地減少風(fēng)機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部分磨損，增加了電機(jī)的使用壽命；同時(shí)還消除了各個(gè)熱交換器進(jìn)水口閥門之間的影響。還有在改造之后，風(fēng)機(jī)電機(jī)采用交流變頻調(diào)速技術(shù)后，實(shí)現(xiàn)了零電流、零電壓的軟啟動(dòng)，消除了電機(jī)啟動(dòng)時(shí)對電網(wǎng)的沖擊，而且還大大地降低電機(jī)運(yùn)行時(shí)的噪音。4、改造前后比較 改造前a、 機(jī)械調(diào)溫效果不明顯。b、 比例閥性能不穩(wěn)定。c、 風(fēng)機(jī)長期處于滿速運(yùn)行，風(fēng)機(jī)用久易產(chǎn)生機(jī)噪音及電能的浪費(fèi)。d、 無法實(shí)現(xiàn)溫度閉環(huán)自動(dòng)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(dòng)態(tài)性能好。c、 風(fēng)機(jī)經(jīng)常不處于滿轉(zhuǎn)速運(yùn)行，機(jī)械損耗小，風(fēng)機(jī)的噪音可降低，風(fēng)機(jī)的用電量可下降。d、 實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)遠(yuǎn)程監(jiān)控及溫度閉環(huán)控制。e、 實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)、軟停止，消除了電機(jī)啟動(dòng)時(shí)對電網(wǎng)的沖擊，而且還大大地降低電機(jī)運(yùn)行時(shí)的噪音。 第四章 中央空調(diào)節(jié)能控制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(yáng)程（m）。設(shè)在揚(yáng)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(dòng)機(jī)輸出功率=（1.051.2）軸功率（kw）泵是一種平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其轉(zhuǎn)速 n 與流量 Q, 揚(yáng)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(yáng)程與其轉(zhuǎn)速的平方成正比, 泵的軸功率與其轉(zhuǎn)速的立方成正比。當(dāng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵時(shí)，電動(dòng)機(jī)的軸功率P(kw) 可按下式計(jì)算: P=QH/cF10-2 (2.2)式中： P：電動(dòng)機(jī)的軸功率（KW） Q：流量（m3/s） ：液體的密度（Kg/m-2） c:傳動(dòng)裝置效率 F：泵的效率 H：全揚(yáng)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(shí)，供水系統(tǒng)的阻力特性；曲線2是額 轉(zhuǎn)速時(shí)，泵的揚(yáng)程特性。這時(shí)供水系統(tǒng)的工作點(diǎn)為A點(diǎn)：流量QA，揚(yáng)程HA；由（2.2）式可知電動(dòng)機(jī)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(shí)阻力特性如曲線3所示，工作點(diǎn)移至B點(diǎn)：流量QB，揚(yáng)程HB，電動(dòng)機(jī)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(shí)揚(yáng)程特性曲線如曲線4所示，工作點(diǎn)移至C點(diǎn)：流量仍為QB，但揚(yáng)程為HC，電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)原理 n=60f(1-s)/p (2.3)式中：n:轉(zhuǎn)速 f:頻率 p:電機(jī)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(jī)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(yùn)行效率高。因此改變頻率而改變轉(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(yùn)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(dòng)控制，對中央空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造是切實(shí)可行，較完善的高效節(jié)能方案。因?yàn)橹醒肟照{(diào)系統(tǒng)是由主機(jī)、冷凍水、冷卻水等若干個(gè)子系統(tǒng)組成的一個(gè)較為復(fù)雜的系統(tǒng)，所以對每個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行改造時(shí)，都要考慮器對整個(gè)系統(tǒng)的影響。因此我們在中央空調(diào)系統(tǒng)變頻改造時(shí)采用了神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)和模糊控制的方法，保證整個(gè)系統(tǒng)的最優(yōu)化運(yùn)行。42 中央空調(diào)的各種設(shè)備的變頻改造卻水泵進(jìn)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(jī)的回水溫度和出水溫度讀入控制器內(nèi)存，并計(jì)算出溫差值；然后根據(jù)冷凍機(jī)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(fù)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(fù)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，減緩熱交換的速度以節(jié)約電