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中央空调系统概念分析 中央空调系统原理图

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发表于 2018-9-2 12:31:39 |显示全部楼层
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  本文主要是关于中央空调系统的相关介绍,并着重对中央空调系统的工作原理及其原理图进行了详尽的描述。
  中央空调系统由一个或多个冷热源系统和多个空气调节系统组成,该系统不同于传统冷剂式空调,(如单体机,VRV) 集中处理空气已达到舒适要求。采用液体气化制冷的原理为空气调节系统提供所需冷量,用以抵消室内环境的冷负荷;制热系统为空气调节系统提供所需热量,用以抵消室内环境热负荷。制冷系统是中央空调系统至关重要的部分,其采用种类、运行方式、结构形式等直接影响了中央空调系统在运行中的经济性、高效性、合理性。
  制冷原理液体汽化制冷是利用液体汽化时的吸热、冷凝时的放热效应来实现制冷的。液体汽化形成蒸汽。当液体(制冷工质)处在密闭的容器中时,此容器中除了液体及液体本身所产生的蒸汽外,不存在其他任何气体,液体和蒸汽将在某一压力下达到平衡,此时的汽体称为饱和蒸汽,压力称为饱和压力,温度称为饱和温度。平衡时液体不再汽化,这时如果将一部分蒸汽从容器中抽走,液体必然要继续汽化产生一部分蒸汽来维持这一平衡。 液体汽化时要吸收热量,此热量称为汽化潜热。汽化潜热来自被冷却对象,使被冷却对象变冷。为了使这一过程连续进行,就必须从容器中不断地抽走蒸汽,并使其凝结成液体后再回到容器中去。从容器中抽出的蒸汽如直接冷凝成液体,则所需冷却介质的温度比液体的蒸发温度还要低,我们希望蒸汽的冷凝是在常温下进行,因此需要将蒸汽的压力提高到常温下的饱和压力。制冷工质将在低温、低压下蒸发,产生冷效应;并在常温、高压下冷凝,向周围环境或冷却介质放出热量。蒸汽在常温、高压下冷凝后变为高压液体,还需要将其压力降低到蒸发压力后才能进入容器。液体汽化制冷循环是由工质汽化、蒸汽升压、高压蒸汽冷凝、高压液体降压四个过程组成。制热原理压缩机吸入低压气体经过压缩机压缩变成高温高压气体,高温气体通过换热器把水温提高,同时高温气体会冷凝变成液体。液体再进入蒸发器进行蒸发,(蒸发器蒸发的同时也要有换热媒体,根据换热的媒体不同机器的型号结构也不同。常用的有风冷和地源。)液体经过蒸发器后变成低压低温气体,低温气体再次被压缩机吸入进行压缩。就这样循环下去,空调侧循环水就变成45-55度左右的热水了。热水经过管道送到需要采暖的房间,房间安装有风机盘管把热水和空气进行热交换实现制热目的。
  在发达国家中,暖通空调能耗占建筑能耗的65%,若以建筑能耗占总能耗的35%计算,暖通空调能耗占总能耗的比例高达23%。空调也是通信机房和基站中的最主要的耗电设备,空调系统能耗占整个通信行业能耗的40%以上。目前,我国大多数公共建筑中应用的中央空调机组普遍处于设计选型不合理、运行能耗高、自动化水平低、维修率高、使用寿命短的困境,节能潜力很大。
  如图1所示,水冷式中央空调系统由中央空调主机、冷却水系统、冷冻水系统、风机盘管系统等部件构成。
  日本的空调能效法以“平均能效比COP”作为评价对象,要求4.0 kW以下壁挂机从2003年开始实施,其它机种2006年之后实施;2010年新的空调节能法采用季节能效比“APF”作为节能评价指标。
  欧盟2012年颁布了空调的ERP生态设计实施条例,规定了空调的生态设计的要求、合格评定的方式、市场监管中的验证程序等等,空调器能耗与效率的测量和计算。
  澳大利亚设备能效委员会2010年提出了有关空调最低能效要求的法规影响评估报告,强化了空调的最低能效标准水平。
  空调行业常见的能效比指标主要是EER和COP,EER是空调器的制冷性能系数,也称能效比,表示空调器的单位功率制冷量。COP是制冷(热)循环中产生的制冷(热)量与制冷(热)所耗电功率之比,分为制冷和制热时的COP,制冷时的性能系数也称ERR。EER和COP越高,空调器能耗越小,性能比越高。
  依据国内外标准、规范、研究文献,该文主要建立用于中央空调能效分析的模型、指标及限值[1-2]。
  式(1)中:EERs为空调系统能效比;Q为空调系统制备的总冷量,单位为千瓦时(kWh);∑Ni为空调系统设备,包括冷水机组、冷却水泵、冷却塔、空调系统末端设备等的总电耗,单位为千瓦时(kWh)。
  EERs指标用于评价空调系统的整体运行效率,EERs指标值越高,越节能。
  当使用电驱动冷水机组时,采用制冷系统能效比模型评价制冷子系统的经济运行情况,如式(2)所示。
  式(2)中:EERr为制冷系统能效比;∑Nj 为制冷系统主要设备的电耗,单位为千瓦时(kWh)。
  式(3)中:Nchiller、Ncp、Nct分别为冷水机组、冷却水泵、冷却塔能耗,单位为千瓦时(kwh)。
  式(4)中:WTFchw为冷冻水输送系数;Nchp为冷冻水泵总能耗,单位为千瓦时(kWh)。
  式(5)中:EERt 空调末端能效比;∑Nt为各类空调末端的年电耗,单位为千瓦时(kWh)。
  基于上述提出的能效指标,该文构建了中央空调运行能效评价指标体系,总体结构如图2所示,图中的一级指标、室内环境二级指标不提供计算方法和限值,只是用来表征其下属指标的分类。
  (1)指标的全年累计工况限值适用于节能评估(全年工况测评),典型工况限值适用于节能检测(单点工况测试)。
  (2)各指标计算所需的流量、温度、电量等信息由现场布置的传感器采集,再通过现场总线汇集到客户侧主站。
  (3)空调系统能效比指标反映系统的整体能效特性,超标说明系统整体有能效问题;其下属子指标体现具体部件的能效问题,例如当冷冻水输送系数超标时,说明冷冻水输送系统存在能效问题。
  (4)当发现某个指标超标时,客户侧主站发送能效报警,并提醒工作人员按照典型问题检查空调系统运行状态。表1、表2给出了冷却水输送系数指标、冷水机组运行效率指标偏低的可能原因[3-4]。
  (5)根据上述指标的计算和分析,给出空调系统的能效诊断意见,制定节能改造措施,如更换水泵电机、提高制冷工况下的房间预设温度、系统维护等。对提出的节能措施,要综合考虑改造成本、节能效果,进行技术经济性分析。
  冷却水泵扬程过高冷却水回路存在不合理阻力部件,导致冷却水泵扬程偏大定流量运行的冷却水泵,当扬程超出正常情况下的数值时,应该检查冷却水环路压降过滤器清洗工作不够,压降过大;阀门调节失灵,管路中的阀门常年处于半开或开度很小的状态;水泵选型过大后为防止烧泵,关闭阀门,调整水泵工作点。
  冷却水供回温差过小由于实际流量偏大,导致供回水温差过小根据运行记录或一段时间内的测量结果,判断温差是否偏小冷却水定流量运行,部分负荷下会出现小温差现象;水泵选型过大,工作点右偏,导致流量偏大;冷机旁通,一机对两泵,导致小温差工况运行;水力调节不匀,或者部分末端旁通,造成小温差工况运行。
  冷却水泵效率低水泵的额定效率一般在70%以上,实测中很多水泵的效率小于50%比较冷水机组COP全年累计值与当地建筑节能设计标准水泵选型过大,工作点偏离,导致效率降低
  设备自身参数(如额定制冷量、性能等)与实际需求不匹配冷水机组偏离最佳工况点比较最大冷负荷工况下的冷水机组COP瞬时值与冷水机组额定COP 冷水机组设计时选型偏大,冷水机组性能老化。
  设备运行管理时存在的问题冷机COP偏低比较冷水机组COP全年累计值与当地建筑节能设计标准多台冷机运行时策略过于保守,冷却塔效率偏低导致冷却水回水温度偏高等。
  设备自身参数(如额定制冷量、性能等)与实际需求不匹配,冷水机组偏离最佳工况点,比较最大冷负荷工况下的冷水机组COP瞬时值与冷水机组额定COP 冷水机组设计时选型偏大,冷水机组性能老化。
  设备运行管理时存在的问题冷机COP偏低,比较冷水机组COP全年累计值与当地建筑节能设计标准多台冷机运行时策略过于保守,冷却塔效率偏低导致冷却水回水温度偏高等。
  主机由微电脑控制,每个区间末端风机盘管可自行调节温度,区间无人时可关闭,系统根据实际负荷做自动化运行,开机计费,不开机不计费,有效节约能源和运行费用。
  主机采用水源热泵型机组,电制冷,没有燃烧过程,避免了排污;整个系统为密闭式管路系统,可避免霉菌灰尘等杂质对系统的污染,使环境清新优美。
  主机体积小巧,不设机房,无需占用设备层,减少公用设施 和土建投资,室内末端暗藏在吊顶内,极易配合屋内装修。
  中央空调系统以区间为单元,满足用户不同区间需求,室内末端安装采用暗藏方式,不影响室内的审美观,不占据室内空间,适应用户的个性化需求。
  于采用不同区间单独控制系统为用户所有,产权关系明确,可简化空调设施管理。
  中央空调主机可以避免破坏楼体的整体外观,使用户充分享受高档综合环境的同时,提升产品质量及量贩档次。
  1、冷(热)水机组的基本工作过程是:室外的制冷(热)机组对冷(热)媒水进行制冷降温(或加热升温),然后由水泵将降温后的冷媒(热)水输送到安装在室内的风机盘管机组中,由风机盘管机组采取就地回风的方式与室内空气进行热交换实现对室内空气处理的目的。
  2、风管(道)式机组的基本工作过程是:供冷时,室外的制冷机组吸收来自室内机组的制冷剂蒸气经压缩、冷凝后向各室内机组输送液体制冷剂。供热时,室外的制冷机组吸收来自冷凝器的制冷剂蒸气经压缩后向各室内机组输送汽体制冷剂。
  3、变频一拖多机组的基本工作过程是:供冷时,室外的制冷机组吸收来自室内机组的制冷剂蒸气经压缩、冷凝后向各室内机组输送液体制冷剂。供热时,室外的制冷机组吸收来自冷凝器的制冷剂蒸气经压缩后向各室内机组输送汽体制冷剂。
  4、机组在能量调节方式上由微电脑控制,室外机组的变频式压缩机根据室内冷热负荷的变化,自动调节压缩机的工作状态,以满足室内冷热负荷的要求。
  现在中央空调的使用率越来越高了,企业以及大型广场都是采用中央空调系统,中央空调适用于大面积,能节省不少的成本,所以有它的市场潜力与市场价值。希望通过中央空调系统原理图,你能了解到你所想知道的。
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