变流量空调范文

变流量空调范文（精选8篇）

变流量空调 第1篇

由于中央空调的集中供冷供热和节约耗能等特点,非常适合于现代的工业场所和办公大楼,因而越来越多的中央空调被应用到现代工业和办公大楼之中。同时,中央空调也是现代楼宇系统中的耗能大户,据统计,中央空调约占50%左右[1],所以中央空调有着非常大的节能空间。一方面,在设计安装中央空调时,均按负荷最大的工况设计,并预留10%~20%余量[2];另一方面,中央空调系统控制技术也相对落后,比如传统的PID控制或是人工手动控制等等,不能保证系统高效节能地运行,所以导致中央空调系统长期处于低温差、大流量的运行状态,造成运行效率低,能源严重浪费[1]。

2 模糊控制与冷却水系统

中央空调冷却水系统主要由水泵电机、冷却塔、输送水管道、电气控制柜、传感器、PLC主控制部分构成。冷却水系统的功能是给冷冻机组的冷凝器提供冷却介质,把冷凝器中的热量带走,通过冷却塔把热量散发到大气当中,为冷冻机组高效率地运行提供了保证。冷却水系统中的介质是水,水的热容量很大,可以很好地在冷凝器中进行热交换,通过水泵电机带来的动力,把水送往冷却塔进行冷却,然后再通过管道循环利用。

随着科学技术的迅猛发展,各个领域对控制系统控制精度、响应速度、系统稳定性与适应能力的要求越来越高,所研究的系统日益复杂多变。然而由于一系列原因,诸如被控对象或过程的非线性、时变性、多参数间的强烈耦合、较大的随机干扰、过程机理错综复杂、各种不确定性以及现场测量手段不完善等,难以建立被控对象的精确模型。鉴于人工在实际中的操作给我们的启示,发展出了模糊控制理论。大量的实践证明,模糊控制适合于控制模型不精确、非线性、时滞性、时变性、多参数的控制系统,为研究大量高控制要求、高控制精度的系统提供了一个很好的方法[3]。

中央空调冷却水系统是一个大的温度调节系统,是一个大时滞、多参数、非线性的控制系统,因而非常适合运用模糊控制来进行控制。

3 模糊控制器的设计

基本模糊控制器包括输入量的模糊化、模糊控制算法和模糊判决三个部分。从中央空调冷却水的实际出发,中央空调管道中的水温是中央空调的重要参数,对整个系统的性能有着至关重要的作用,而管道的温度分为两部分,一个是经过冷冻机组冷凝器之前的回水温度,一个是经过冷冻机组冷凝器之后的出水温度,通过热量的交换,把热量带到冷却塔散发到大气中,因而有着一定的温差,至于管道的另外一个参数压力,从实际的操作经验告诉我们,一般情况下,在保证有一定台数的水泵工频运行的情况下,即可满足压力的要求,使系统正常运行。考虑中央空调系统的设计运行状况是在温差5℃~7℃,而在实际的运行当中是处于部分运行状态,实际的温差并没有设计中那么大,因而浪费了能源;综合考虑,选择回水温度和温差作为输入,设计模糊控制器,输出变频器的频率的变化量,控制电机转速的增减,从而控制管道输送水量,保持在一定温度下稳定工作,提供稳定舒适的工作环境,最终实现节能的目的。通过系统实际的反馈,组成一个负反馈闭环系统。

模糊控制器中,输入量为温差E、回水温度H,输出量变频器频率变化量。考虑系统在实际的运行过程当中,温差一般在-6℃~+6℃,所以温差和回水温差的基本论域均为[-6,6],设定它们的模糊集合的论域为邀-6,-5,-4,-3,-1,-0,+0,1,2,3,4,5,6妖,由得,ke=1;由得,khe=1;由于系统的水泵电机要工作在变频和工频两种状态,那么它需要一个标志来转换,因而设定变频器频率的上限频率和下限频率作为转换的标志[4],考虑保护电机在低速运行状态下的不利状况,设定下限频率为20Hz,上限频率为50Hz,那么它的变化范围在[0,30]之间,设定频率变化量U的基本论域和模糊集合的论域均为邀-7,-6,-5,-4,-3,-2,-1,0,1,2,3,4,5,6,7妖,所以ku=1。即:

为语言变量温差E和回水温差H选取8个语言值:PB、PM、PS、PO、NO、NS、NM、NB,分别表示正大、正中、正小、正零、负零、负小、负中、负大;为语言变量U选取7个语言值:PB、PM、PS、O、NS、NM、NB。它是一个双输入当输出的模糊控制器,系统的模糊控制框图如图1所示。

依据系统的运行特点和操作者的操作经验,确定出温差、回水温差、U在各自论域上用以描述模糊子集PB,…NB的隶属函数μ(x),并据此建立语言变量的赋值表。其中温差和回水温差去相同的隶属函数,因而赋值表也是相同的,如表1、表2所示。

鉴于操作者对系统的手动控制策略的总结,结合模糊控制的特点,得出一组模糊控制规则,它是用IF…THEN…的形式表示,将这些规则归纳起来,写成表格的形式,如表3所示。

在实际的控制当中,输入量先进行模糊化,再根据模糊规则进行运算,最后输出,由于规则较多,计算量相当大,因此直接使用模糊规则不利于实时控制。利用模糊控制查询表可以很好解决这个问题。这就需要离线计算在特定输入的情况下,具体的输出是什么。

对于模糊规则IF E=A and HE=B,THEN U=C这样的一般规则,设已知输入为x0和y0,模糊化运算采用单点模糊集合,则相应的输入量模糊集合A'和B'分别为:

根据模糊推理的方法及性质,and用求交法,also用求并法,合成用最大-最小法,模糊蕴含用求交法,可求得输出量的模糊集合C'为[5]

例如x0=6,y0=6,则A'=[1 0…0],B'=[1 0…0]。然后按照所有的模糊控制规则,代入上式计算出在x0=6,y0=6情况下的输出量模糊集合,最后用加权平均法进行反模糊清晰化计算,得出最终的控制量u。按照表1~3和计算公式,编写Matlab程序可计算出模糊控制查询表,如表4所示。

为了提高控制精度,弥补控制规则的不完善带来的缺陷,在实际的运行当中,当系统从初始化进入稳定运行状态,系统的温度变化是比较小的,往往是在±1℃内,因为环境外部的变化是缓慢的,只需小范围的调节,因而,在模糊控制环节中,设置当温差在±1℃时,令khe=ke=8,避免在稳定区域内的死区太大,提高控制的精度。

4 系统运行

上面的模糊控制器是根据实际的工况、针对中央空调的运行特点和控制要求而设计的,通过Matlab仿真,得到很好的控制效果曲线,并应用于广州某药厂的中央空调冷却水系统当中,现已投入运行,效果良好。

中央空调冷却水控制系统是一个闭环的系统,关键控制算法采用模糊控制,以回水温度与出水温度的温差和回水温度温差作为输入,通过模糊控制规则的实时控制,输出控制量控制变频器频率的变化,变频器的控制对象是水泵电机,频率的变化控制着电机转速的变化,从而直接决定着系统管道的输送水量。从系统的能量角度来看,水量的变化决定着系统的耗能,现代的变频器都可以实现无级变频,这样,系统的水量不再是梯级式地变化,而是连续地变化,这样可以有效地提高系统的运行效率,节约能源。水量的变化是在温度变化的基础上变化的,那么需要把实际的温差和回水温度反馈回去,与给定的温差和回水温度相比较,根据实际的变化,迅速做出调整,达到给定的控制值,而系统的参数值是在不断变化的,那么系统也是动态地控制温度,使它处于给定值左右,稳定地运行。这样就构成一个稳定的闭环控制系统。

在实际的运行工况当中,实际的耗能部件是水泵电机和冷却水塔,通过使用变频器对水泵电机的控制,可以有效地节约能耗,因此电机工作在工频和变频两种状态,通过变频器的上限频率和下限频率的设置,作为这两种状态转换的标志。在整个控制过程当中,模糊控制器充当着一个判决的角色,对于给定的输入,通过模糊控制规则,输出频率变化量,来增加或降低变频器的频率。当温差过大时,模糊控制器输出一个正的变化量,不断增加变频器的频率,当频率达到上限频率时,PLC自动控制切换,把当前电机转换成工频工作状态,并把变频器频率存储单元置零,如这时还不能满足给定的温差,将变频启动下一台电机,循环地工作;当温差过小时,模糊控制器输出一个负的变化量,不断降低变频器的频率,当频率降低到下限频率时,PLC自动控制切换,停止当前电机工作,并把变频器频率存储单元置零,有需要时在停止另一台电机工作后再变频启动,处于变频工作状态。

5 结论

模糊控制是自动控制发展过程中的新星,由于控制对象日益复杂、控制精度要求提高,导致很多模型难以用微分方程或其它数学方式表示,模型呈现出高度非线性、多参数、大时滞等特点,而模糊控制的发展适应了现阶段的要求,越来越多的实践证明,模糊控制在很多的工业应用上都取得了成功,同时也更加深化和发展了模糊控制理论。结合中央空调冷却水系统的运行特点,设计温度模糊控制器,并取得了良好的控制效果,具有一定的参考价值。

摘要：模糊控制作为一种新兴的控制策略,为许多难以建模的控制对象提供了一种有效的控制方法,许多成功的应用表明模糊控制是一种切实有效的控制方法。中央空调是现代城市中非常重要的耗能设备,考虑到中央空调的运行特点,非常适合使用模糊控制作为中央空调的控制策略。结合中央空调冷却水系统的结构组成和运行原理,设计模糊控制器,实践证明,系统可以稳定高效运行。

关键词：中央空调,冷却水,模糊控制

参考文献

[1]周国威.中央空调冷冻水系统变流量模糊控制应用研究[D].济南:山东大学,2007.

[2]颜全生.中央空调节能系统的设计及实现[J].电力系统及其自动化学报,2003,15(1):91-94.

[3]章卫国,杨向忠.模糊控制理论与应用[M].西安:西北工业大学出版社,2000.

[4]郭晶.变频控制设备在中央空调中的节能应用[J].机电工程技术,2004,33(4):74-76.

赢在流量变现时 第2篇

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变流量空调 第3篇

据统计数据表明, 我国每年的电能消耗量超出发达国家约1768.3亿KW·H, 同时我国单一产值的能耗水平超过世界平均水平的2倍, 可见我国企业尚存有较大的潜在节能空间, 其中我国节能的潜力超过300亿元/年, 而超过150亿元/年的部分源自空调节能。本文以此为研究背景, 同时结合南方某地实际案例, 简析中央空调变流量节能运行系统的方案设计。某建筑原中央空调水系统包括三台Y系列离心式冷却水泵 (75k W异步电机驱动) 、三台Y系列离心式冷冻水泵 (55k W异步电机驱动) 、三台大连三洋DCC-42K燃式溴化锂吸收式制冷机组, 同时各末端盘管前端均安装有二通阀, 以实现水量的调节, 此外超过19层的楼层均经19层的换热器实现采暖或制冷。整体而言, 三台直燃式溴化锂吸收式制冷机组属核心部分, 而水循环系统包括冷却水、冷冻水两部分。本文简要分析该建筑中央空调变流量节能控制系统的有关设计方案。

1 中央空调变流量节能控制系统的设计方案

实践证实, 该建筑中央空调变流量节能控制系统的冷却水、冷冻水采用变流量系统具有相当高的可行性, 但若想使节能效果达到更高水平, 需把冷却水系统、冷冻水系统改造成双变流量系统。本章节简要分析冷却水、冷冻水的控制方案。

1.1 冷冻水侧的变流量控制方案

该建筑原中央空调水系统采用冷源测定流量+负荷侧变流量的一次泵系统。从系统结构而言, 制冷机组自身具备变负荷运行能力, 因此制冷机蒸发器内部的流量能够随着负荷的改变而发生改变, 可见把系统改造成一次泵变流量系统具有较高的可行性。针对上述改造方案, 若末端空调负荷发生变化, 那么电动二通阀便调节开度, 如此实现冷冻水量的改变, 此时若辅以相应的控制措施, 那么冷冻机组与变频水泵均会随着负荷的变化而发生变化, 此时仅需对制冷机容量、冷水流量进行调整, 便能基本满足负荷工况的实际需要, 同时若把旁通控制阀安装到旁通管的适当位置, 便可使冷冻机流量始终控制到最低水平。实践证实, 一次泵变流量能够满足现有空调系统改造的需要, 其中对一次泵定流量系统的节能改造是指把一次定流量系统改造成一次泵变流量系统, 如此可使改造的规模及造价被控制到较低水平, 此外一次泵变流量系统主要采用压差控制法、定温差控制法, 其中定温差控制法是指针对部分负荷的情况, 以维持供回水温差的恒定状态来减少流量及降低水泵的输送能耗 (见图1) 。

如图1所示, 把温度传感器安装到系统供水总管的适当位置, 以收集供水温度T1/T2, 同时求解出T1/T2的差值ΔT, 另外再比较分析ΔT与系统设定温差ΔT0:若ΔT与ΔT0的差值>dead-band (误差死区) , 那么增加控制水泵的转速;若ΔT与ΔT0的差值

1.2 冷却水系统变流量控制方案

就冷却水而言, 定流量的设计方案极易引起泵输送能耗的无限增加, 同时冷却水量高出冷冻水量, 外加冷却水管路相当简单, 所以对冷却水系统进行变流量改造既能实现节约能耗的目的, 此外亦能实现操作步骤的简单化。随着制冷机组质量及制冷机组性能的逐步提高, 变流量改造所产生的节能收益远远超过变冷却水量的不良影响。针对冷却水系统的节能控制而言, 既需以满足负荷的实际需要为前提来使冷却水流量被控制到较低水平, 同时也需规避冷凝温度的变化对制冷机COP值的不良影响, 即严禁以无限制降低机组的性能来实现变流量输送能耗的降低。针对一次泵变流量系统而言, 冷却水系统主要采用冷却水变流量定温差控制法、冷凝温度控制法, 其中冷却水变流量定温差控制法是指以维持冷凝器内部冷却水进出温差恒定来实现流量的等比例变化, 此时负荷的大小对流量的变化起着决定性的作用。

2 讨论

通过对冷冻水侧的变流量控制方案及冷却水系统变流量控制方案进行比较分析, 同时根据上述中央空调水系统的实际情况, 最后制定出该建筑中央空调水系统的控制方案:实行双变流量方案, 即对冷冻水系统、冷却水系统实施变流量改造, 以实现机组运行的安全可靠性及系统节能效果最大化;冷冻水系统实行定温差控制法, 即冷冻水的送回水温差<5±0.5℃;冷却水系统实行定温差控制法, 即冷却水的进出水温差<5±0.5℃。除此以外, 冷却水泵、冷冻水泵的转速控制均实行全变频方案, 即单台水泵均配备相应的变频器 (四台2*75k W/2*55k W Mirco Master430型变频器) ;主控制器实行“研华IPC-610H工业控制计算机”的方法及以工业RS-485总线为基础的完整型数据采集与控制系统 (包括ADAM-4520 RS-485/RS-232转换器、PCL-813模拟量数据采集卡、ADAM-4015温度采集模块) 。整体而言, 该建筑中央空调变流量节能控制系统属基于RS-485网络的系统, 同时工业控制计算机的控制流程为“RS-232串口输出信号→RS-232/RS-485转换器转换信号→RS485总线对远程温度采集模块ADAM-4015 (两台) 、变频器 (四台) 发出请求命令或控制命令”, 此时若工业控制计算机发出控制命令, 那么既可控制水系统流量, 又可控制冷却水、冷冻水的温度;若工业控制计算机发出请求命令, 那么便可完成系统的部分数据采集任务。

摘要：随着中央空调使用量的大幅度增加, 社会对中央空调的能耗问题也越来越重视。鉴于此, 中央空调变流量节能控制系统设计也被逐渐提上日程。本文结合实际案列, 简析中央空调变流量节能控制系统的设计。

关键词：中央空调,变流量,节能控制

参考文献

[1]邵兴.浅析动态变流量空调节能控制系统在中央空调中的应用[J].中国科技财富, 2011 (3) :145.

[2]张慧, 张乐.中央空调变流量节能控制系统设计[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2012 (5) .

[3]杜伟.高层建筑中央空调系统运行优化策略研究[J].中国房地产业, 2011 (7) :366, 357.

[4]于秋红, 王晓丽, 韩成浩等.中央空调变流量节能控制系统设计[J].吉林建筑工程学院学报, 2011, 28 (6) :32-34.

变流量空调 第4篇

现代空调系统逐渐从定流量向变流量转变,而变流量中水泵的变频也分同步变频与一变多工2种形式。虽然变频节能越来越多地在中央空调系统中得到应用,但应用效果却各不相同,有的节能量很可观,有的不但没有明显的节能效果,甚至还影响空调系统的正常运行。导致人们形成了对水泵变频节能的不同看法,出现了关于水泵变频究竟能否节能、节能效果有多大等的争论。而暖通空调能耗是建筑能耗中的大户,占其总能耗的50%～60%[1]。如何减少暖通空调的能耗成为减少建筑能耗以及减少社会总能耗的重要途径。

1 变频水泵节能原理及其分析

当离心式水泵转速改变时,其特性曲线随之变化。改变水泵转速,即能改变水泵的特性,达到调节水泵的扬程、流量、轴功率的目的。在一定的变频调速范围内,水泵的参数遵守相似原理[2]:

式中,Q1,Q2为工况1,工况2的水泵流量,m3/s;n1,n2为工况1,工况2的水泵转速,r/min;H1,H2为工况1,工况2的水泵扬程,m;N1,N2为工况1,工况2的水泵轴功率,kW。

从理论上讲,转速降低10%,水泵流量减少10%,扬程降低19%,轴功率降低27.1%。由此可见,降低水泵转速将引起轴功率大幅度降低。调速只改变水泵的特性,并不能改变管路特性,变频泵转速调节在一定范围内,水泵特性遵守相似原理按比例变化。当水泵转速过小时,水泵的效率将急剧下降,超范围调速难以实现节能的目的。由于变频泵一般处于降速状态,在选择水泵时,若能使调速泵在额定转速时特性曲线高效段右端点的扬程与定速泵高效段左端点的扬程相等,则可实现最大范围的调速运行。

2 定流量与变流量的节能比较

下面以额定工况为100 m3/h,32 m的2台并联的水泵为例进行理论上的说明。最初运行时该2台泵满载运行满足工况要求,即工况所需的水量是200 m3/h,扬程是32 m。现条件改变所需水量变成100 m3/h。流量改变但管网特性不改变,管网阻力由原来32 m变为8 m。

对于定流量系统来讲,这时候,只开1台,其扬程为32 m,实际所需扬程为8 m。因此,流量会大大超过额定的100 m3/h。此时,可通过调节阀门改变管网特性将管网阻力调至32 m,水泵才会只出100 m3/h的水量。这是通过增加管网阻力得到的,明显不节能。

对于变流量系统来讲,将2台水泵同时变频。这时,每台水泵所需输出水量为50 m3/h。由变频水泵节能原理可知,当水泵的输出水量变为额定的1/2时,水泵的转速应调成额定的1/2。由水泵的扬程与转速的平方成正比可知,这时,水泵输出的扬程为原来的1/4,即8 m,正好满足管网所需要的扬程。而水泵所消耗的功率与转速的三次方成正比,则1台水泵输出的功率为原来的1/8,2台水泵总共输出的功率为原来的1/4。

由此分析可知,当工况由原来所需的,变成定流量系统所需耗费的水泵电能是1台泵额定工况所耗费的电能,而变流量系统所需耗费的水泵电能是额定工况所耗费的电能的1/4,即变流量相对定流量能达到节约1台泵额定工况所耗费的电能的3/4。可以看出,变流量系统比定流量系统明显节能,是现如今比较推广的系统。下面对上述过程进行Pipe Flow软件模拟,模拟结果见表1。

从表1的运行结果可以看出,变频泵在运行时随着变频调节幅度的增加,相比工频泵的节电量也随之增加,节能效果越来越明显。

3 变流量系统中2种水泵控制方案的节能分析与比较

水系统通常采用以下2种水泵控制方案。“一变多定”是指1台变频器可轮流切换各台水泵,多台水泵工频运行,1台水泵变频运行;“多台变频”是指每台水泵配置变频器,多台水泵在同一频率下工作[3]。当1台定速泵与1台同型号变速泵并联工作时,即一变多定的情况,相当于一大一小的两泵并联,变速泵难以充分发挥其应有的作用。因为,这时定速泵与变速泵的流量分配量不同,即定速泵的流量总是大于变速泵的流量,且总流量越小,二者间的流量差别越大。当变速泵的转速降到额定转速的30%～40%左右时,变频的节能效果已经体现不出来了[4]。下面对于“一变多定”和“多台变频”系统进行节能分析与比较。a)多台水泵同时变频系统较一变多定系统要节能以外,该运行方式大大地拓展了变频泵的适用范围,充分发挥了变频泵的调节功能和节能效果;b)多台水泵同时变频运行相对于一变多定系统避免了当所需负荷变小,需要关闭机组时,要先关闭水泵再关闭机组;也避免了负荷增加需要加开起机组时,要先开启水泵再开启机组而引起的进入机组流量过小而冻结的问题;c)多台水泵同时变频运行不改变水泵台数而机组数量随负荷变化而增加或减少,有效地避免了水泵启停所带来的水泵空转不节能的问题;d)水泵的并联方式分为3种:完全并联,不完全并联,完全不能并联。多台水泵同时变频属于完全并联,就避免了一变多定系统的不完全并联的能耗损失以及完全不能并联时小泵空转不能出水电能仍在消耗的问题。再一次体现了多台水泵同时变频的节能特点。对“一变多定”与“多台变频”组合进行Pipe Flow软件模拟,模拟结果见表2。

从表1、表2的比较中可以看出,变频泵并联运行时在38 Hz时节能效果最明显。随着变频幅度的进一步增加,其节能效果减弱,即变频泵在频率调节达到一定的幅度时,节能效果才明显。随着变频幅度逐渐加大,一变一定泵并联运行节电率逐步接近变频泵并联运行。从总体趋势来看,变频泵并联运行比一变一定并联运行及工频泵运行要节能。且变频泵组合运行方式大大地拓展了变频泵的适用范围,充分发挥了变频泵的调节功能和节能效果。

4 结语

冷水系统形式中,一般来讲,变流量系统比定流量系统要节能。空调冷水系统从一次泵定流量系统、二次泵变流量系统到一次泵变流量系统的演变,是从水泵不节能、负荷侧水泵节能,到全程水泵节能的发展过程,也是系统配置从简单到复杂、再回归简单的发展过程。

对于变流量系统中2种水泵控制的方案,当变频幅度较小时,一变多定泵系统运行,不如变频幅度较大的多台变频泵系统运行节电;随着变频幅度逐渐加大,一变多定泵系统运行节电率逐步接近多台变泵系统组合运行。多台变频泵系统组合运行拓展了变频泵的适用范围,更加充分地发挥了变频泵的调节功能和节能效果。

多台水泵同时变频运行相对于一变多定系统避免了当所需负荷变小,需要关闭机组时,要求先关闭水泵再关闭机组;也避免了负荷增加需要加开起机组时,要求先开起水泵再开启机组而引起的进入机组流量过小而冻结的问题。多台水泵同时变频属于完全并联,就避免了一变多定系统的不完全并联的能耗损失以及完全不能并联时小泵空转不能出水电能仍在消耗的问题。再一次体现了多台水泵同时变频的节能特点。

摘要：叙述了在冷水系统形式一次泵变流量系统中的同步变频比定流量系统及一变多工系统能更加充分地发挥变频泵的调节功能和节能效果以及运用Pipe Flow软件对此进行的模拟和理论验证。

关键词：变流量,同步变频,节能,PipeFlow

参考文献

[1]江亿.我国建筑耗能状况及有效的节能途径[J].暖通空调,2005,35(5):30-40.

[2]付祥钊.流体输配管网[M].2版.北京:中国建筑工业出版社,2005.

[3]车智勇,徐翔,琚伟强.整车厂循环水泵系统节能方案选择与应用[J].上海节能,2010(3):37-40.

变冷媒流量空调系统的节能要点分析 第5篇

1 VRV空调系统工作原理

变冷媒流量空调系统有多种组合方式, 容量从8HP到48HP均有相关产品, 室内机也有嵌入式, 暗藏风管式等多种形式, 根据不同的容量, 一台室内机可连接几台或几十台室内机, 并且同一室外机可并联连接不同类型的室内机。室外机的压缩机为涡旋压缩机, 通过冷媒管路和室内机连接, 室内机设电子膨胀阀, 根据不同区域的要求控制冷媒流量, 以适应不同的空调负荷, 室内机配有冷凝水提升泵, 可配合各种复杂空间的暗装。

VRV空调系统设计安装方便、不需机房、占有建筑空间小, 每台室外机均为一个小型系统, 空调分区相互独立运行, 避免了中央空调局部使用时需启动整个系统的缺点, 运行费用降低, 不断发展的变频技术, 使其在部分负荷的工况下更具有节能、舒适、运转平稳等优点。

2 VRV空调系统主要部件的节能

2.1 采用高效涡旋压缩机

作为系统的核心部件, 采用高效密封型的涡旋压缩机, 由静涡盘和动涡盘组成, 气态制冷剂从静涡盘的外部吸入, 在静涡盘与动涡盘所形成的月牙形家间中压缩, 被压缩的高压气态制冷剂, 从静盘中收排出, 完成吸气与压缩过程。

涡旋式压缩机吸气、压缩、排气过程基本上都是连续进行的, 吸入压力损失小, 气密系数高, 容积效率高, 总效率比往复式、滚动转子式高, 比往复式容积效率提高30%, 绝热效率提高10%。涡旋式压缩机结构简单, 零部件少数量少, 只有往复式的七分之一, 重量轻15%, 体积小40%。无进、排气阀组, 易损件少, 奉命更长达到15-20年。

2.2 采用先进的变频技术

目前VRV空调系统的室外机均采用一台或多台压缩机, 其中至少一台压缩机采用变频控制, 系统容量在15%~100%的容量范围内进行调节, 并与无负荷控制相结合, 根据负荷变化进行稳定的运行控制, 满足不同季节空调负荷的调节要求。

变冷媒流量空调系统末端均采用电子膨胀阀, 可以根据室内空调负荷的变化自动调节冷媒供应量, 同时与变频控制系统相结合, 使压缩机的排量也随负荷作相应的变化, 节能效果明显。

3 VRV空调系统在施工中的节能设计要点

3.1 室外机的布置、与室内机匹配

室外机的布置应满足下述要求:进风通畅不干扰, 排风顺畅不回流, 多组室外机布置时, 保持合适的间距, 避免进风曲折受干扰, 当室外机布置在阳台或者预留机位时, 顶部高度不足, 应设排风导流罩。只有做好这些才能保证室外机的制冷量 (热量) 。

室内机和室外机的匹配比并不可一概而论, 应根据该系统中各室内机同时使用率、各室内机所在房间冷热负荷峰值的时间分布等因素而确定。我们应该首先对建筑的功能、朝向、体形、使用时间等关键因素具体分析后才能合理划分多联机系统。

3.2 冷量的衰减

多联机空调系统室内机与室外机之间是通过冷媒管连接, 制冷剂管路的长度与室内外机组的高差影响着空调系统的冷量衰减。以大金公司的VRVⅡ空调系统产品为例, 当室内机处于室外机下方, 高差小于10m, 制冷剂管等效长度小于10 m时, 容量修正系数约为1.0;当室内外高差达到30m, 制冷剂管等效长度达到30 m时, 容量修正系数约为0.9;当室内外高差达到50m, 制冷剂管等效长度达到90m时, 容量修正系数约为0.72。由此可见, 在设计中要考虑到容量修正系数, 在系统设计时要尽量使一个系统的室内外机之间的距离最短, 高差最小, 对高差大、管路长的系统要适当增加机组的容量, 这样才能保证系统在使用中的节能和实际效果。

3.3 新风问题

相对于传统的中央空调系统, VRV空调系统的新风处理不如常规中央空调容易做到, 实际工程中有时对新风的设置不够重视, 造成室内空气品质无法保证, 同时室内没有一定的正压, 室外空气的渗透和和频繁的开窗通风, 对空调系统的节能非常不利。VRV空调系统的新风常用的有如下几种:

3.3.1 采用全热交换新排风机单独处理新风

全热交换新排风机实质是空气热回收装置, 按回收热量的性质分为显热回收和全热回收, 采用这种设备在供给新风的同时排出室内污浊空气, 室内风量平衡, 新风也有保证, 并且过度季节也可开启进行通风换气, 具有很好节能效果, 较其他新风供应方式更具优势。

3.3.2 采用独立冷源新风空调机

如新风量较大, 或新风需降温处理, 可考虑设独立冷源的新风机组, 它仍然采用冷媒直接蒸发制冷 (制热) , 可以根据室内外空气温度或室内外温差, 通过设在冷媒供液管路上的电子膨胀阀自动控制冷媒流量, 通过变频控制达到设定的送风参数。新风经机组处理后, 即可负担室内的新风冷负荷和湿负荷, 选择室内机时可仅考虑室内冷负荷。

4 VRV空调系统的控制系统

VRV空调系统的控制系统较为灵活方便, 可配有各种遥控器:有线或无线遥控器、集中遥控器等, 另外还有扩展转换器, 可以集中控制64个不同组合。在设计时可按照要求选用不同的控制方法, 可以达到很好的控制效果, 便于节能管理。

常规控制方式相对简单, 每台室外机对应若干台 (最大约16台) 室内机, 各组VRV空调系统均独立运行控制。一般就地遥控器尽量采用1个遥控器对应1台室内机。如1个房间采用同一遥控器控制几个室内机, 会造成房间温度过冷或过热。常规控制方式均为末端就地控制, 无集中监控管理环节, 在实际使用过程中, 室内机的温度值设定, 开机时间、开机数量随意性比较大, 其使用上的灵活性、方便性常常是以牺牲能耗为代价, 从节能角度讲, 效果并不明显。

集中控制方式可以在控制室内对远端各组VRV空调系统进行监控管理, 并根据用户的使用规模、投资能力、管理要求进行组合配置, 是一种比较完善的控制方式。同时可将该系统纳入建筑物的楼宇自控管理系统中, 方便对整个建筑的节能运行管理。

5 结论

多联机系统给空调系统设计带来极大的便利, 与传统空调系统相比, 其充满活力, 有很好的市场前途, 但也存在一些需要解决的问题。为了达到设计要求的空调效果, 又能节能高效的运行, 对于不同的建筑, 需要区别对待, 不能一概而论;同时也需要规范的施工、科学的监理、完善的管理, 努力在设计中优化和改进, 使该系统真正发挥其设计、施工简单, 控制方便, 便于独立计量等众多优势, 更好地服务社会。

摘要：介绍了变冷媒流量空调系统的原理和特点, 从制冷的主要部件, 系统设计, 新风系统及控制系统等角度分析了该系统节能运行的要点, 阐述了该系统的应用前景。

变流量空调 第6篇

1 中央空调节能控制系统

中央空调节能运行控制系统, 作为最高级的节能控制方案, 主要包括两种方式, 即变风量节能和变水量节能, 能够实现调度控制、监测状态和显示参数的过程。而Lab VIEW语言能够有机的整合计算机软件资源、测量仪器以及计算机硬件资源。

2 冷却水、冷冻水变水量节能子系统

冷却水、冷冻水变水量节能子系统, 能够按照制冷系统实际负荷能力, 对水泵运行台数或转速进行有机的调节, 继而实现科学的调整水流量的目的, 并将水泵能耗降到最低。现如今, 空调能耗减低方案中, 采取运行水系统变流量是作为最重要的路径存在的。

由冷却水、冷冻水变水量节能子系统的结构图1所示, 该系统包括两种控制方式, 即手动控制和自动控制两种。前者控制途径为:将频率变化指令直接用工控机上设置出, 再借助变频器, 来完成科学变频变压的过程, 在基础上, 完成向水泵供电的全过程;后者的控制途径为:其一, 由温度传感器对冷却水、冷冻水的进出口温度进行测量, 并输出小于20m A的标准电流信号;其二, 在工控机中输入数据采集卡中的信号, 确保计算规程在工控机内实现, 并将频率变化指令由变频器发出;其三, 以频率变化为主要指令, 在频率、电压均改变的情况下, 当前工况下比较经济的电源替代了原有的变频器用工用电 (50Hz, 380V) , 并在此基础上, 向冷却泵供电和冷冻泵, 促进水泵节能运行过程的实现。

3 风机盘管变风量节能子系统

按照房间冷负荷的能力, 对风机转速进行适当的调节, 继而使风量做出科学的改变, 来实现对风机能耗节约以及调节室内温度的目的, 该系统被称为风机盘管变风量节能子系统。就某一独立房间来控制变风量, 通常其不能够进行很好的节能, 即便如此, 但其有存在一定的优势。一方面, 能够使中央空调总系统的温度值与房间温度相独立, 继而营造出一个极佳的温度环境;另一方面, 针对于大型宾馆和商场, 房间数目众多, 也能够利用该系统达到大量节能的目的。

风机盘管变风量节能子系统结构的设计如图2所示, 运用了远端温度采集模块LTM8003和单总线温度传感器DS18B20。通过对一个远程的温度测量系统进行搭建, 能够对空调房间的温度进行实时的在线监测, 并对现阶段中央空调系统所需要的实际制冷量进行衡量。通用应用控制输出模块和小功率变频器, 来搭建的输出通道, 能够对各空调房间的风机盘管进行独立的控制, 继而达到风机盘管节能的目的。通常情况下, 在此过程会, 标准RS485信号会由控制环节和测量环节输出, 再RS232或RS485转换器的作用下, 实现与上位的工控机信号通讯的目的。

中央空调系统由于分布范围颇广, 房间众多, 如果只运用热电阻温度计以及热电偶等常规温度测量仪器, 会增加设备成本和通讯电缆数量。为此, 为了对合理的房间温度检测单元进行科学的构建, 设计组的方案可以采取单总线技术。该技术具有操作便捷、灵活, 减少了对电路进行外接的过程, 能够由一根I/O数据线实现向设备供电和数据传输的目的, 正因如此, 该技术也被大量的应用于大范围测温、多点测温的场所。

4 结语

综上所述, 变风量节能子系统能够实现对房间温度进行精确控制的目的, 继而为人们营造一个良好的室内环境。虽然如此, 但在节能率偏低和功率较小的风机作用下, 节能量仍不客观。在这种情况下, 房间对舒适度提出较高要求的风机盘管变风量较为实用, 而从风机盘管数目众多的角度出发, 节能效益也是极为客观的。

参考文献

[1]周洪煜, 陈小健, 陈孜虎等.变水量与变风量的中央空调节能控制策略[J].控制工程, 2011, 18 (03) :474-478.

浅析变风量中央空调系统 第7篇

关键词：变风量中央空调系统,发展前景

一、引言

随着技术的发展和生活水平的进步, 中央空调的使用日益广泛, 但是在能源损耗却相当的大, 例如, 美、日、英、法等国在空调方面的能耗约占国家总能耗的三分之一, 瑞典甚至高达50%左右, 在我国空调系统能耗占我国建筑总能耗的70%左右。因此变风量空调系统以其高的节能率将会受到越来越多地商家和用户的亲睐。

二、变风量中央空调系统的国内外研究和发展现状

变风量 (Variable Air Volume) 空调系统于20世纪60年代起源于美国。在其发展初期, 因支管风量平衡的需要和控制设备的局限, 大多要求采用高速送风系统, 主要送风速度在13.5m/s以上, 并且推荐采用静压复得法设计风管系统。我国在70年代即有人研究VAV系统的开发和应用, 并在地下厂房、纺织厂、体育馆等建筑中就采用过VAV系统。在80年代末期我国出现的首批智能化建筑中, 也曾采用过VAV系统, 但由于建设过程和使用过程中的种种问题, 有些工程两三年后使用单位便取消了变风量系统的运行方式, 相应的自控设备也拆除了, 这使得变风量系统的优点没有发挥出来, 变风量系统附加的投资难以得到回报。这不仅给业主带来了巨大的经济损失, 大量的能源浪费, 而且给空调设计同行们带来了巨大的不利影响, 导致很长时间内VAV系统在我国几乎没有应用和进行研究。因此近几十年来, 一直未能在我国普遍、广泛推广该系统。VAV系统肯定是未来应用的主流空调系统, 没有人愿意将它让给外国的设计者去设计。实际上, 对变风量系统的设计, 设计人员还是有依据可循, 难点在该系统的控制问题上, 这也是该系统在完工后不能按设计计划运行的关键原因。因此, 对变风量空调系统控制问题的研究将直接关乎其在我国的发展前景。

三、变风量中央空调系统的原理

变风量空调系统是利用改变室内的送风量来实现对室内温度调节的全空气空调系统, 它的送风状态保持不变。变风量空调系统有单风道、双风道、风机动力箱式和诱导器式四种形式。变风量空调系统节能效果显著, 全年运行时可节约能耗30%~50%。

四、变风量中央空调系统的特点

1、变风量中央空调系统的优点:

a、能实现局部区域 (房间) 的灵活控制, 可根据负荷的变化或个人的舒适要求自动调节自己的工作环境;不再需要加热方式或双风道方式就能适应多种室内舒适要求或工艺设计要求;完全消除再加热方式或双风道方式的冷热混合损失。

b、能够将各个空调房间的送入能量进行自动调节, 并且能够在考虑同时使用系数的前提下, 可是空调器的总装机容量减少20%-40%左右点。

c、室内无过热过冷现象, 由此可减少空调负荷20%-40%左右。提高智能化程度。提高楼宇智能化程度, 提高区域舒适化程度。

d、当该空调系统在部分负荷运转时, 送风动力将会大大减少, 通过理论模拟方法进行计算, 当该空调系统全年平均负荷率为70%时, 变风量空调系统 (变静压法控制) 可节约风机动力85%。

e、可应用于民用建筑、工业厂房等各类相应的场合。可适应于采用全热交换器的热回收空调系统及全新风空调系统。

f、不会产生冷凝水, 因为它是全空气系统, 可以避免产生冷凝水造成的滴漏污染吊顶和霉菌问题。

g、新风作冷源, 因为变风量空调系统是全空气系统, 在过渡季可大量彩新风作为天然冷源, 相对于风机盘管系统, 能大幅度减少制冷机的能耗, 而且可改善室内空气质量。

h、系统噪声低, 不存在现场噪声。办公区可达到较低的噪音水平。

i、减少综合性初期投资, 而且维修量小, 寿命长。全年保持恒温。系统结构简单, 维修工作量小, 使用寿命长。提供更为洁净的空气, 符合世界高级建筑IAQ标准。

2、与定风量中央空调系统相比, 具有如下优点:

a、具有良好的舒适性及自平衡特性, 维护非常方便, 运行费用低等。系统的灵活性较好, 易于改、扩建, 尤其适用于格局多变的建筑。

b、与定风量系统相比, 运行经济, 用改变房间送风量的方法, 补偿房间负荷的变化, 避免了因再热造成的冷热抵消。另外。风机功率能接近建筑物空调负荷的实际需要, 节省了能耗。同时在过渡季节也可以尽量利用室外新风冷量。

c、与定风量系统相比, 各个房间的室内温度也可以个别调节。每个房间的风量调节直接受装在室内的恒温器控制。

d、与定风量系统相比, 系统的灵活性很高, 易于改建、扩建。特别适用于用途多变的建筑物, 例如办公室和实验室等。当室内参数改变或重新隔断时。无需作重大变动, 甚至只需重调室内恒温器的设定值即可。

e、与定风量系统相比, 风量平衡方便。节省了风量平衡中浩繁的测定和调整的工作量。

f、有与定风量相同的舒适感, 由于成功地开发了多种送风方式, 当在小风量下运行时。仍能保持良好的风速与温度的综合效果, 不会产生“吹风”感。但当风量过低而影响气流分布时。则只能以末端再热来代替进一步降低风量。

g、与定风量系统相比, 具有一般低速集中空调系统的优点;例如可以进行较好的空气过滤、消声等, 并有利于集中管理。

3、变风量中央空调系统的缺点:

a、变风量空调系统的控制系统相对较为复杂, 如果控制系统设计不合理, 不能很好的起到节能效果。很难达到理想状态。这也是制约该空调系统发展的最重要的原因。

b、系统的初投资较大。

c、该系统易产生噪声问题, 因此噪声控制也是设计的难题。

五、变风量中央空调系统的适用场合

变风量空调系统适合多房间且负荷有一定变化的建筑。对于全年负荷变化较小的建筑物采用变风量空调系统的意义并不大。

六、变风量中央空调系统的国内发展前景展望

综上所述, 变风量空调系统是一种节能、舒适和安全的空调系统, 大力发展变风量空调系统符合我国可持续发展的战略。发展变风量空调技术, 提高变风量空调系统的应用性, 将会对我国的能源节约起到至关重要的作用。随着能源问题的突出, 可以预见, 变风量空调系统将会成为我国乃至世界各国竞相发展的主流方向。

参考文献

[1]钱以明:《高层建筑空调与节能》, 同济大学出版社, 1994年。

变流量空调 第8篇

关键词：温差,动态流量,中央空调,节能

对中央空调系统来说，按照国家标准，其最大负载能力是按照当地的最高气温、最大负荷工作环境来设计的，而中央空调98%的时间在70%的负载上下波动，所以系统设计存在较大余量。同时空调耗能一般占整个建筑能耗的40%以上，是能耗大户。在当前电力供求矛盾非常突出的情况下，如何提高中央空调冷却水系统、冷冻水系统和整个空调主机的运行效率，降低其能耗是当务之急。

一、当前中央空调节能存在的问题

目前，中央空调系统一般存在问题如下。

(1)自动化程度低，设备大多数都是人为控制，设备的启动、停止、控制都是在人为干预的情况下进行的，系统的可靠性较低。

(2)系统不能按照负载的变化，自动调节水系统的流量。各个水泵开机运行时就在额定负载状态下运行，造成大量能源浪费。

合理地控制与调节空调系统的实时负荷，合理的调配空调设备工作状态是我们必须解决的问题。行之有效的方法是采用调速控制装置，通过改变水泵转速，从而改变水泵流量以适应工艺的需要。水泵调速以变频调速性能最好，运行效率高。但只对泵体本身采用简单的变频调速是达不到理想的节能效果的，最为行之有效的方法是通过对系统进行温度(进水和出水的温度变化情况)的监控以及控制负荷变化较大的系统流量来改变泵体转速，使冷却水、冷冻水温差恒定在最佳点来达到有效的节能，也就是采用温差控制结合动态流量技术。

二、温差与动态流量节能控制技术

1. 温差控制技术

空调制冷系统运行时，是通过制冷主机蒸发器进、出口两端的水压差或温度差来监控设备运行工况的，因此压差和温度差数值直接反映了该冷冻水循环系统实际裕量的大小。在冷冻水流量一定的条件下，蒸发器两端温差越小，表明系统温度裕量越大，预示流速可以减低一些。因此，对于裕量较大的循环水系统进行流量调节，可使循环水压差、温差降到合理数值，从而达到节能降耗的目的。

循环水系统的回水与进(出)水温度之差，反映了需要进行热交换的热量。因此，根据回水与出水温度之差来控制循环水的流动速度，从而控制了热交换的速度，是比较合理的控制方法。

2. 动态流量技术

采用变频变流量系统，必须注意到各末端装置的流量变化与负荷的改变并不是线性关系，所以应考虑系统的动态平衡和稳定的问题，也就是动态流量技术，才能达到良好的节能效果。

动态流量技术是指在控制器设有控制软件，通过采集影响空调机组运行的各种参数，得出相应的控制参数，控制水泵、冷塔风机及电动阀的运行状态，改变空调系统循环水的流量和温度，以保证整个系统在满负荷和部分负荷情况下，均处于最佳工作状态，从而最终达到综合节能的目的。

三、综合控制系统组成与运行

1. 综合控制系统组成

采用温差控制结合动态流量技术的中央空调系统节能控制系统，主要包括控制器、与控制器联接的人机界面、各种类型的输入设备、分水器动态流量控制阀(电动阀)和变频控制装置等组成，通过人机界面设置控制参数，控制器接受各种类型的输入信号，并按照控制要求，控制变频控制装置、冷却塔风机的运行和电动阀的开度，变频控制装置分别连接控制冷冻水泵(采暖水泵)、冷却水泵，在控制器的控制下调节水泵的转速。

(1)输入装置在空调主机的冷冻(供暖)水进水口、出水口，冷却水进水口、出水口，冷冻(供暖)水系统的分水器的动态流量控制阀出水口、回水口，室内、室外，冷冻水最不利环路处均设有温度传感器，各温度传感器、主机工况和电动阀的开度信息以及系统工作参数都传输到控制器中。

(2)控制器控制器通常采用PLC，其中的控制软件是根据温差控制结合动态流量技术设计的，能够实现对各传感器信号的分析处理，根据设定值产生反馈控制信号，以分别控制空调主机、冷冻(采暖)水泵、冷却水泵的变频控制装置的动作、冷却塔风机的自动起停以及根据系统实际负荷情况合理调整分水器上动态流量控制阀的开启度。

(3)变频控制装置变频控制装置用对冷冻(采暖)水泵、冷却水泵实现变频控制达到变流量运行的目的。

(4)人机界面人机界面通常采用触摸屏，在触摸屏上可以设定系统的工作参数，保证系统正常工作，并将系统的工作情况显示在屏幕上，是人机交互的接口。

2. 系统工作过程

(1)冷冻(供暖)水环路根据冷冻(供暖)环路特性先确定一个冷冻(供暖)水最小运行频率，保证系统正常、安全运行。当负荷发生变化时，各温度传感器将检测到的这些参数通过输入装置送至控制器，控制器依据所采集的实时数据、气象资料及系统的历史运行数据，实时计算出空调负荷所需的制冷量，以及冷冻(供暖)供回水温度、温差的最佳值，利用这些值与目前运行参数进行比较，合理调整分水器动态流量控制阀的开启度，并调节变频器输出频率，控制冷冻(供暖)水泵的转速，改变其流量使冷冻(供暖)水系统的供回水温度、温差和各个分区的流量运行在控制器给出的最优值。

(2)冷却水环路同冷冻(供暖)水环路一样，首先确定一个冷却水泵最小运行频率，同时控制器依据采集到的数据和控制要求调节冷却水泵变频器的输出频率，动态调节冷却水的流量，使冷却水的入口温度逼近控制器给出的最优值，从而保证中央空调主机随时处于最佳转换效率状态下运行。

(3)冷却塔风机控制系统当室外温度、冷却水进出温度以及空调负荷发生变化时，室外温度传感器和冷却水进水温度传感器送至控制器，控制器根据所采集的实时数据及历史数据，计算出符合主机工况需要的冷却水进水温度值，并以此调节冷却塔风机的开启台数，获得良好的节能效果。

(4)分水器动态流量控制阀控制系统根据空调系统特性先确定一个最小流量，保证系统安全运行。当控制区域温度、冷冻(供暖)水进出温度以及空调负荷发生变化时，动态流量温度传感器和冷冻(供暖)水进水温度传感器将实时检测的数据送至控制器，控制器根据所采集的实时数据及历史数据，计算出符合控制区域工况所需要的冷冻(供暖)水流量值，并以此调节动态流量控制阀的开启度，获得良好的节能效果。

四、结语

本系统与现有系统相比较具有下列优点。

(1)本系统设置了动态流量控制阀，一方面可以实现对各个分区的流量控制，实现节能并提供更舒适的环境，另一方面，可以更有效地控制冷冻系统的整体流量，更好的提高节能效果。

(2)本系统在冷却水环路中，通过在室外设置一个温度传感器，冷却水进口设置一个温度传感器，利用冷却水环路的特性和室外温度情况的历史数据以及主机的负荷情况，分析冷却水进水的最佳温度值，来控制调整冷却水泵的运行负荷，与单独采用温差法控制冷却水泵相比，效果更好;同时控制调整冷却塔风机的运行，提高冷却塔系统的节能效果。

采用温差控制结合动态流量技术的中央空调节能控制系统控制方法合理，既保证了主机的最佳工作状态，又大大提高了节能效果。本系统已在成都新城市广场、城市之心、重庆瑞成商都、雄飞大酒店等中央空调系统上安装使用，达到了良好的运行效果和节能效果。

参考文献

[1]廖善传等.空调设备与系统节能控制[M].北京:中国建筑工业出版社,1982.

[2]洪善祥.变频控制技术在中央空调系统中的应用[J].能源工程,2000(02).

[3]高养田.空调变流量水系统技术发展[J].暖通空调.1996(03).

[4]王寒栋.中央空调系统水泵变频应用中存在的几个问题[J].制冷.2002(03).

[5]高养田.空调变流量水系统设计技术发展(之二)[J].暖通空调,2009(01).

[6]李金川,郑智慧.空调制冷自控系统运行与管理[M].北京:中国建材工业出版社,2002.