中央空调节能技术介绍.ppt

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1、中央空调节能技术介绍,主 要 技 术,一、智能模糊控制变频调速二、蓄冰蓄水空调三、碳氢制冷剂,一、智能模糊变频控制 中央空调智能模糊控制系统设计中在基于空调制冷主机的基础上对中央空调冷冻水系统、冷却水系统、冷却塔风机等各个环节进行全面控制，采用系统集成技术将各个控制子系统在物理上、逻辑上和功能上互连在一起，实现它们之间的信息综合、资源共享，在一个 计算机平台（模糊控制器）上进行集中控制和统一管理，从而实现中央空调全系统的整体协调运行和综合性能优化。,智能模糊控制原理图,中央空调系统运行参数的全面采集是实现系统综合优化控制的基础，“中央空调智能 模糊控制系统”采集了以下参量：载冷剂参数：冷冻水入

2、口温度 T1 入、冷冻水出口温度 T1 出、冷冻水供回水压差P、冷冻水流量 Q；冷却剂参数：冷却水入口温度 T2 入、冷却水出口温度 T2 出；环境参数：室外环境温度。,系统设置了模糊控制器，实现了冷冻水系统、冷却水系统、冷却塔风机的智能模糊控制。模糊控制用自然语言来描述被控制系统，利用模糊规则推理对系统的粗略知识进行类似人脑的知识处理，实现对复杂系统的优化控制。在控制过程中，以语言描述人类知识，并把它表示成模糊规则或关系，通过推理、利用知识库，把某些知识与过程状态结合起来，构成一套自寻优、自适应的模糊控制策略。,（1）系统对冷冻水控制原理,控制原理图,中央空调智能模糊控制系统采用了模糊预测算

3、法对冷冻水系统进行控制的原理，实现最佳能量输出控制。当环境温度、空调末端负荷发生变化时，各路冷冻水供回水温度、温差、压差和流量亦随之变化，流量计、压差传感器和温度传感器将检测到的这些参数送至模糊控制器，模糊控制器依据所采集的实时数据及系统的历史运行数据，实时预测计算出末端空调负荷所需的制冷量，以及各路冷冻水供回水温度、温差、压差和流量的最佳值，并以此调节各变频器输出频率，控制冷冻水泵的转速，改变其流量使冷冻水系统的供回水温度、温差、压差和流量运行在模糊控制器给出的最优值。,由于冷冻水系统采用了最佳能量输出的动态控制，实现了空调主机冷媒流量跟随末端负荷的需求供应，使空调系统在各种负荷情况下，都能

4、既保证末端用户的舒适性，又最大限度地节省了系统的能量消耗。,（2）系统对冷却水控制原理 控制原理图,中央空调智能模糊控制系统对中央空调冷却水及主机系统采用系统模糊优化的控制原理，实现最佳转换效率控制。当环境温度、空调末端负荷发生变化时，中央空调主机的负荷率将随之变化，主机冷凝器的最佳热转换温度也随之变化。模糊控制器依据所采集的 实时数据及系统的历史运行数据，计算出主机冷凝器的最佳热转换温度（拐点温度）及冷却水最佳出、入口温度，并以此调节冷却水泵和冷却塔风机变频器的输出频率，控制冷却水泵 和冷却塔风机转速，动态调节冷却水的流量和冷却塔风机的风量，使冷却水的进、出口温度逼近模糊控制器给出的最优值，

5、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。,由于冷却水系统采用最佳转换效率控制，保证了中央空调主机在满负荷和部份负荷的情况下，均处于最佳工作状态，始终保持最佳的能源利用率（即 COP 值），从而降低了空调主机的能量消耗，同时因冷却水泵和冷却塔风机经常在低于额定负荷下运行，也最大限度地节约了冷却水泵和冷却塔风机的能量消耗。,二、蓄冰蓄水空调 1、定义 冰蓄冷空调：在电力负荷很低的夜间用电低谷期，采用电制冷空调主机制冷，将冷量以冰的形式贮存起来；在电力负荷较高的白天，也就是用电高峰期，停止或间歇运行电制冷空调主机，蓄冰装置把储存的冷量释放出来，以满足建筑物空调负荷的需要。以水作为蓄冷介质

6、的即为水蓄冷空调。,2、工作过程 将具有一定浓度的乙二醇与水的溶液经过制冷机组的冰晶器（蒸发器），制成冰水混合物流化冰，被输送至储冰罐并在其中储存。储冰罐底部的溶液同时被输送至制冷机组的冰晶器，实现连续动态制冰。融冰过程 当需要冷量进行制冷时，循环泵将低温的乙二醇与水的溶液泵入换热器，与中央空调的回水进行热交换进行制冷。热交换后的溶液再回到储冰罐中将冰溶解，从而维持储冰罐中溶液的低温。,2、蓄冰空调分类：（1）全蓄冰系统 在电力低谷时期储存建筑物所需的全部冷负荷，从而避免制冷机在电力高峰期的运行，这种策略最大限度地转移了电力需求量，使得运行成本最低。但由于所需的制冷机容量和蓄冰容量均较大，设备

7、初期投资比部分蓄冰系统大得多，因而应用较少。,（2）部分蓄冰系统 制冷机在夜间电力低谷时期储一部分冷量，在日间电力高峰期，由制冷主机和蓄冰装置联合供冷负荷的需要。与全蓄冰相比，此运行策略减少了蓄冰装置及冷机的容量，由此可见可以实现最少的初期投资及最短的投资回收期，故被广泛应用。,3、工作原理,(1)夜间蓄冰制冷主机、蓄冰罐、与水泵之间构成循环：abcda。(2)白天主机单供冷制冷主机、板式换热器与水泵1和2构成循环：daighefjd。(3)白天蓄冰罐单供冷蓄冰罐、板式换热器与水泵2构成循环：cbighefjc。,(4)主机与蓄冰共同制冷制冷主机、蓄冰罐、板式换热器与水泵1和2构成循环：(5)

8、主机边蓄冷边供冷当三通调节阀在直通支路的流量小于水泵1的流量时，构成制冷主机放冷的同时，对蓄冰罐进行蓄冰：,4、蓄水空调（1）蓄水空调特点：1）可以使用常规的冷水机组，也可以使用吸收式制冷机组，并使其在经济状态下运行。2）适用于常规供冷系统的扩容和改造，可以通过不增加制冷机组容量而达到增加供冷容量的目的。3）可以利用消防水池、原有的蓄水设施或建筑物地下室等作为蓄冷容器来降低初投资。4）可以实现蓄热和蓄冷的双重用途。,5）技术要求低，维修方便，无需特殊的技术培训。6）水蓄冷系统是一种较为经济的储存大量冷量的方式。蓄冷罐体积越大，单位蓄冷量的投资越低。当蓄冷量大于7000KW.H（602万大卡）或

9、蓄冷容积大于760m3时，水蓄冷是最为经济的。,（2）蓄冷方式：为了提高蓄冷罐的蓄冷能力并满足供冷时的负荷要求，提高水蓄冷系统蓄冷效率，应当维持尽可能大的蓄冷温差并防止储存冷水与回流热水的混合，概括起来主要有四种方式：自然分层蓄冷、多罐式蓄冷、迷宫式蓄冷和隔膜式蓄冷。自然分层蓄冷是一种结构简单、蓄冷效率较高、经济效益较好的蓄冷方法，目前应用得较为广泛。,水的密度与其温度密切相关，在水温大于4时,温度升高密度减小,而在04范围内，温度升高密度增大，3.98时水的密度最大。自然分层蓄冷就是依靠密度大的水自然会聚集在蓄冷罐的下部,形成高密度水层的趋势进行的,在分层蓄冷中使温度为46的冷水聚集在蓄冷罐

10、的下部,而1018的热水自然地聚集在蓄冷罐的上部,来实现冷热水的自然分层。自然分层水蓄冷罐的结构形式如图5-1所示，在蓄冷罐中设置了上下两个均匀分配水流散流器，为了实现自然分层的目的，要求在蓄冷和释冷过程中，热水始终是从上部散流器流入或流出，而冷水是从下部散流器流入或流出，应尽可能形成分层水的上下平移运动。,在自然分层水蓄冷罐中，斜温层是一个影响冷热分层和蓄冷罐蓄冷效果的重要因素,它是由于冷热水间自然的导热作用而形成的一个冷热温度过渡层，如图所示，它会由于通过该水层的导热、水与蓄冷罐壁面和沿罐壁的导热，并随着储存时间的延长而增厚，从而减少实际可用蓄冷水的体积，减少可用蓄冷量，明确而稳定的斜温层

11、能防止蓄冷罐下部冷水与上部热水的混合，蓄冷罐储存期内斜温层变化是衡量蓄冷罐蓄冷效果的主要考察指标。一般希望斜温层厚度在0.3-1.0m之间.为了防止水的流入和流出对储存冷水的影响,在自然分层水蓄冷罐中采用的散流器应使水流以较小的流速均匀地流入蓄冷罐,以减少对蓄冷罐水的扰动和对斜温层的破坏.因此,分配水流的散流器也是影响斜温层厚度变化的重要因素。.,图5-1,上述开式流程在空调水蓄冷系统中应用较为普遍，主要特点是采用直接向用户供冷，具有系统简单、一次投资低、温度梯度损失小等优点，但由于该系统的制冷及供冷回路均为开式流程，存在如下的问题：（1）水蓄冷贮槽与大气相通，水质易受环境污染，水中含氧量高，

12、且易生长菌藻类植物。为防止系统管路、设施的腐蚀及有机物的繁殖，故需设置相应的水处理装置。（2）整个水蓄冷贮槽为常压运行，其制冷及供冷回路应考虑防止虹吸、倒空而引起运行工况破坏，故应在两个回路设计中采取相应的必要措施。（3）制冷及供冷回路中，至水蓄冷贮槽的回水管均处泄压状态，无法利用静压，致使水泵扬程提高，能耗相对要高。,三、碳氢制冷剂 碳氢制冷剂属于烷烃类，即饱和烃，是只有碳碳单键和碳氢键的链烃，是最简单的一类有机化合物。烷烃分子里的碳原子之间以单键结合成链状(直链或含支链)外，其余化合价全部为氢原子所饱和。经历多年的质疑和犹豫后，碳氢制冷剂终于在2011年底拨云见雾，深圳被联合国环境规划署和

13、国家环保部定为推广碳氢制冷剂节能环保空调试点城市，碳氢制冷剂已被欧洲所有主要冰箱制造商广泛采用，德国的冰箱、冷藏、冷冻库有95%的制冷设备都已采用碳氢制冷剂，英国一些大的连锁超市中，80%的冰柜都已采用碳氢剂制冷。碳氢制冷剂已成为在世界占主导地位的制冷剂技术。,碳氢制冷剂的特点 1、完全环保，碳氢制冷剂不损害臭氧层。2、经济实惠，按重量计，碳氢制冷剂的用量只是R22、R502等的 40%-55%，更为经济。3、高效节能，碳氢制冷剂凝固点低，蒸发潜热更大，使得单位时间内降温速度更快；等熵压缩比功小，使压缩机工作更轻松，延长压缩机的使用寿命；分子量小，流动性好，输送压力更低，减小了压缩机的负载。使用碳氢制冷剂，节能率可达15-35%。%的电量。4、油混率高，碳氢制冷剂的油混率极高，与所有常用冷冻润滑油（矿物润滑油，合成润滑油）兼容，无毒，对金属和耐油橡胶均无腐蚀性。而许多制冷剂需要专门配套的制冷剂润滑油，如使用不当，就会出现问题，使用碳氢制冷剂可防止出现制冷剂和制冷剂润滑油不兼容造成的问题。5、灌充方便，在大多数情况下，不论什么类型的冰箱、家用空调、中央空调和其他制冷设备换用碳氢制冷剂，都无需进行改装。,