中央空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成及原理

1、2.1.中央空調(diào)水系統(tǒng)構(gòu)成及原理中央空調(diào)循環(huán)水系統(tǒng)構(gòu)成如圖2一1所示:空調(diào)水系統(tǒng)主要是由制冷機組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔等組成的一個系統(tǒng)。該系統(tǒng)的工作原理是制冷劑在制冷機組的蒸發(fā)器中汽化吸收冷凍水的熱量，從而使載冷劑一冷凍水的溫度降低，然后，在蒸發(fā)器內(nèi)被汽化的制冷劑經(jīng)制冷機組的壓縮機時被壓縮成高壓高溫的氣體，當(dāng)高溫高壓的制冷劑流經(jīng)冷凝器時被來自冷卻塔的冷卻水冷卻變成低溫高壓的氣體，低溫高壓的制冷劑通過膨脹閥后重新變成了低溫低壓的液體，而后再在蒸發(fā)器內(nèi)氣化，完成一次循環(huán)。通過不斷的循環(huán)，載冷劑不斷地輸送冷量到空氣處理單元，同時，制冷機組產(chǎn)生的熱量不斷的被冷卻水所帶走，在流經(jīng)冷卻塔時散發(fā)到空氣

2、中，冷卻塔上裝有風(fēng)機，對流經(jīng)冷卻塔的水進行降溫。中央空調(diào)制熱時，冷卻水系統(tǒng)停止運行，空調(diào)機組直接對冷凍水進行加熱，目前主要有電加熱和燃?xì)馊紵訜?。?jīng)過加熱后的水通過管道流至各個房間，風(fēng)機把進風(fēng)口吸進的涼空氣通過熱管加熱在通過出風(fēng)口排出，此時一吹出的便是熱風(fēng)，達(dá)到了制熱的目的。同時變冷的水流進機組，再一次被加熱，然后采暖泵迫使熱水再一次流入房間管道，如此形成循環(huán)。實際中央空調(diào)應(yīng)用中，由于其冷凍水和熱水用一套水循環(huán)管道，所以在設(shè)計水泵時，有些設(shè)計只有兩種水循環(huán)系統(tǒng)，即冷卻水循環(huán)和冷凍水循環(huán)，此時水泵也就只有冷凍水泵和冷卻水泵，夏季兩種水泵均工作，而到了冬季，關(guān)閉冷卻水泵，只有冷凍水泵工作。但是由于

3、夏季的制冷量很大，所以冷凍水的流量同時也很大，因此冷凍水泵的功率設(shè)計比較大，是按最大制冷量加余量而設(shè)計。冬季時，制熱量相對較小，不需要很大的制熱量，自然需要的熱水循環(huán)量也就較小，如果還用冷凍水泵就會造成很大的浪費。因此有些中央空調(diào)設(shè)計時，會單獨設(shè)計一個熱水循環(huán)系統(tǒng)，它通過節(jié)流閥連接到冷凍水管道上，夏季時，關(guān)閉節(jié)流閥，使冷凍水使用循環(huán)管道，冬季時，關(guān)閉冷凍水的節(jié)流閥，打開熱水節(jié)流閥，使熱水使用循環(huán)管道。這樣的話，熱水的水泵功率就可以根據(jù)制熱量加余量來設(shè)計，不會造成很大的浪費?？紤]到第二種現(xiàn)象在目前的中央空調(diào)應(yīng)用中比較常見，因此本水系統(tǒng)控制系統(tǒng)針對第二種情況設(shè)計。對于冷凍/熱水系統(tǒng)，其出水溫度取決

4、于蒸發(fā)器的設(shè)定值，回水溫度取決于大廈的熱負(fù)荷?，F(xiàn)采用蒸發(fā)器的出水管和回水管路上裝有檢測其溫度的變送器，通過冷凍水的溫差控制，即可使冷凍水泵的轉(zhuǎn)速相應(yīng)于熱負(fù)載的變化而變化。參考目前中央空調(diào)機組設(shè)計和運行的實際情況，冷凍溫差為5一7時最為合理。冬季的時候，由于進水溫度低，出水溫度高，所以溫差為負(fù)值。對于冷卻水系統(tǒng)，由于低溫冷卻水(冷凝器進水)溫度取決于環(huán)境溫度與冷卻塔的工況，只需控制高溫冷卻水(冷凝器出水)的溫度，即可控制溫差。采用在冷卻水出水管安裝溫度變送器，通過控制冷凝器出水溫度，便可使冷卻水泵的轉(zhuǎn)速相應(yīng)于熱負(fù)載的變化而變化，參考目前中央空調(diào)機組設(shè)計和運行的實際情況，冷卻水出水溫度為37左右時

5、最為合理。中央空調(diào)機組在設(shè)計時，對于冷凍和冷卻水的流量有一個最小值，即機組在運行時，流量不能小于這個值，這是因為如果流量過小，可能會發(fā)生機組凍管，損壞中央空調(diào)機組。因此，我們在根據(jù)溫度和溫差對水泵轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)時，必須要保證空調(diào)機組正常運行所需要的最小流量。如果我們要檢測冷凍水和冷卻水的流量，應(yīng)該安裝流量傳感器，但是流量傳感器一般采用法蘭安裝，串接在水管上，安裝復(fù)雜并且價格昂貴。考慮到水的流量和其壓力有一定的線性關(guān)系，在實際檢測流量中，一般安裝壓力傳感器，通過測量壓力值來計算出流量值。壓力傳感器安裝方便，一般為螺紋安裝，并且價格適中。控制策略如圖2一2所示:控制計算機根據(jù)溫度和溫差反饋，結(jié)合溫度

6、和溫差設(shè)定，并考慮空調(diào)機組的最小流量，給出冷凍水泵和冷卻水泵電機的最佳控制量，控制其轉(zhuǎn)速，達(dá)到最佳節(jié)能效果。2.3.控制系統(tǒng)的整體方案中央空調(diào)水系統(tǒng)控制系統(tǒng)的總體框圖如圖2一3所示。系統(tǒng)工作過程為:控制計算機通過將SRM控制節(jié)點和信號采集節(jié)點上傳的電機轉(zhuǎn)速、溫度、壓力以及工頻機啟停信息與工作人員在控制計算機上設(shè)定的控制量相比較，經(jīng)過優(yōu)化處理后，得到最佳的控制量，通過以N網(wǎng)絡(luò)，下傳給各個節(jié)點，各節(jié)點接收到這些指令后，對自身的運行狀態(tài)和運行參數(shù)進行調(diào)節(jié)，達(dá)到最佳的節(jié)能效果。中父空調(diào)水系統(tǒng)是一個復(fù)雜的大慣性環(huán)節(jié)，水循環(huán)周期長，可以達(dá)到20一30分鐘。實際應(yīng)用中，空調(diào)中央機組和水泵的現(xiàn)場安裝距離很近，

7、一般機組在而水泵集中安裝在樓下，機組操作控制室在機組的同一層的附近。現(xiàn)場電力布線復(fù)雜，有很多的強電走線。機組運行后，一臺水泵發(fā)生故障不應(yīng)該影響到其它水泵，應(yīng)立即從水系統(tǒng)中切除。同時我們在增加或者減少對一臺水泵的控制時，應(yīng)該方便快捷，不應(yīng)該影響到整體水系統(tǒng)和其它水泵。這些實際情況決定了我們在設(shè)計現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)通信時要重點考慮的幾個問題:(1)因為是大慣性環(huán)節(jié)，所以信息傳輸速率不需要很快。(2)因為現(xiàn)場強電走線多，所以現(xiàn)場通信可靠性要高，抗干擾能力要強。(3)因為安裝距離短，所以現(xiàn)場通信的信息傳輸距離不需要很遠(yuǎn)。(4)水泵發(fā)生故障不能影響其它水泵，因此現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)通信控制各電機的節(jié)點不能相互影響?？紤]到最終

8、產(chǎn)品成本等因素，并結(jié)合上面幾個因素，比較表中的幾種現(xiàn)場總線方式，最終CAN總線最符合做控制系統(tǒng)的現(xiàn)場通信。CAN總線是B。SCh公司在1986年為解決汽車中眾多的測量元件與執(zhí)行器之間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的一種現(xiàn)場總線。它是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。由于其高性能、高可靠性及其獨特的設(shè)計，CAN越來越受到人們的重視，其應(yīng)用范圍也不再局限于汽車行業(yè)，而向過程工業(yè)、機械工業(yè)、紡織機械、農(nóng)用機械及傳感器等領(lǐng)域發(fā)展，并被公認(rèn)為最有前途的現(xiàn)場總線之一。CAN總線局域網(wǎng)采用了工50/051模型的七層結(jié)構(gòu)中的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，具有較高的可靠性、實時性和靈活性。同時由于采用的JS011898標(biāo)

9、準(zhǔn)中只定義了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，本身并不完整，這樣就需要用戶在CAN協(xié)議的基礎(chǔ)上自行開發(fā)自己的高層應(yīng)用協(xié)議，這也是CAN網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相對于其他現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議更為靈活之處。2.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥x擇網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲妇W(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的互連結(jié)構(gòu)行使，主要有星型、總線型、樹型、環(huán)型、網(wǎng)型幾種。在水系統(tǒng)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥x擇時，結(jié)合控制系統(tǒng)自身特點主要要考慮的因素有:硬件布線容易、工作可靠性高、增加和減少站點方便、數(shù)據(jù)速率不需要很快和距離不需要很遠(yuǎn)。結(jié)合各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特點，選用總線型拓?fù)渥顬榭偩€型拓?fù)洳捎脝我恍诺雷鳛閭鬏斀橘|(zhì)，所有站點通過相應(yīng)硬件接口接至這個公共信道上，任何一個站點發(fā)送的信息，所有其它站都能收到。信息按組發(fā)送，

10、達(dá)到各站點后，經(jīng)位置識別后，符合的站點將信息復(fù)制下來?？偩€拓?fù)涞膬?yōu)點是所需電纜長度短，布線容易?？偩€僅僅是一個傳輸信道，沒有任何處理功能，從硬件的角度看，它屬于無源器件，工作可靠性高，增加和減少站點都很方便。缺點是系統(tǒng)范圍受到限制(由于數(shù)據(jù)速率和傳輸距離的相互制約關(guān)系)。故障的檢測需要在各站點進行，比較困難。2.3.2.網(wǎng)絡(luò)節(jié)點組成整個控制系統(tǒng)中的硬件有控制計算機，各個SRM控制系統(tǒng)，溫度和壓力傳感器。同時我們還需要采集溫度和壓力等信號。綜合考慮，可以將一臺SRM控制系統(tǒng)做為一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，信號采集部分做為一個節(jié)點，每個節(jié)點有自己的位置，所有節(jié)點都連接在以N，急線上。系統(tǒng)工作過程中，各個SRM控

11、制節(jié)點和信號采集節(jié)點之間不需要通信，所有節(jié)點均直接和控制計算機通信，因為我們采用的是總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，任何一個節(jié)點發(fā)送的信息其它連接在總線上的節(jié)點都可以收到，實現(xiàn)廣播式收發(fā)。為了達(dá)到這個目的，控制計算機也做為一個節(jié)點連接在總線上，并且自身沒有位置，可以接收其它每個節(jié)點的信息。各節(jié)點的具體設(shè)計如下:1.控制計算機由于該控制系統(tǒng)在整個制冷或者制熱周期除了設(shè)備檢修外的其它時間內(nèi)都將長期可靠地運行，因此該控制系統(tǒng)的控制計算機應(yīng)采用可靠性高，穩(wěn)定性好的工業(yè)控制計算機。它的主要功能是接收SRM控制節(jié)點和信號采集節(jié)點上傳的數(shù)據(jù)，根據(jù)所接收到的數(shù)據(jù)和用戶設(shè)定的信息經(jīng)過系統(tǒng)優(yōu)化后給出最佳的控制量，通過cAN網(wǎng)絡(luò)發(fā)

12、送到各個SRM控制節(jié)點。同時控制計算機需要有友好的人機界面，實時的顯示各種信息，并將信息存入到數(shù)據(jù)庫以備工作人員查詢。在網(wǎng)絡(luò)連接上，因為計算機沒有現(xiàn)成的CAN接口，所以采用PC工非智能CAN適配卡連接計算機和CAN總線。一端為PCI插槽，一端為CAN總線接口。關(guān)于它的功能和用法將在第五章詳細(xì)介紹。2.SRM控制節(jié)點SRM控制節(jié)點做在SRM控制器上，每個節(jié)點有一個屬于自己的唯一位置。主要負(fù)責(zé)本電機轉(zhuǎn)速信號的采集，同時檢測自身電機和控制柜的工作溫度，并上傳到控制計算機、接收控制計算機傳來的數(shù)據(jù)控制本水泵的運行。在實際應(yīng)用中，整體控制系統(tǒng)工作在自動狀態(tài)，即由控制計算機根據(jù)反饋信息和用戶設(shè)定信息得到電

13、機的最佳控制量，控制電機轉(zhuǎn)速，達(dá)到最大節(jié)能。但是考慮到可靠性問題，如果網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)生故障，則各個節(jié)點的電機將處在不可控狀態(tài)，將會影響整個中失空調(diào)機組的工作，導(dǎo)致機組停機。為了避免這種情況的發(fā)生，SRM控制節(jié)點上設(shè)置了就地/遠(yuǎn)程控制，當(dāng)開關(guān)打到就地時，控制節(jié)點不受控制計算機控制，由值班員對電機實行直接控制，當(dāng)開關(guān)打到遠(yuǎn)程時，控制節(jié)點受控制計算機控制，不受值班員的直接控制。同時，因為實際中水泵的轉(zhuǎn)向是固定的，所以帶動水泵的SRM電機轉(zhuǎn)向也是固定的，在設(shè)計正反轉(zhuǎn)時，可以通過跳線來現(xiàn)場調(diào)整電機的轉(zhuǎn)向，以避免做成按鈕而導(dǎo)致現(xiàn)場值班員誤操作。3.信號采集節(jié)點信號采集節(jié)點主要負(fù)責(zé)采集循環(huán)水系統(tǒng)的信息，包括溫度

14、、壓力值和工頻機啟停信息，通過總線上傳給控制計算機。實際中，一般中央空調(diào)冷凍/熱水、冷卻水系統(tǒng)各為3臺水泵，兩用一備，避免一臺水泵出現(xiàn)故障，影響中央空調(diào)正常運行，同時水泵輪流使用，防止水泵長期運行縮短使用壽命，運行時，兩臺水泵均工作在額定轉(zhuǎn)速(一臺水泵一般不能滿足中央空調(diào)機組的最小壓力要求)。在對這種水系統(tǒng)進行節(jié)能改造時，沒有必要更換三臺水泵為調(diào)速SRM電機，只需更換其中兩臺為調(diào)速SRM電機，另外一臺仍為不可調(diào)速電機即工頻機。系統(tǒng)可以工作在一臺工頻機加一臺調(diào)速SRM電機的狀態(tài)下。但是應(yīng)該控制工頻電機的啟停以實現(xiàn)整體系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)控制，達(dá)到水泵房無人職守的目的。這個功能同樣由信號采集節(jié)點完成，所以除

15、了溫度和壓力信號外，采集節(jié)點還要將工頻機的啟停信號上傳給控制計算機，同時接收控制計算機的信息以控制工頻機的啟停。電源主要是給信號采集部分和溫度、壓力傳感器供電。壓力、溫度傳感器主要負(fù)責(zé)測量循環(huán)水系統(tǒng)的溫度和壓力。其中溫度有冷凍水進出水溫度，冷卻水出水溫度。壓力有冷凍水進水壓力、冷卻水進出壓力。2.3.3.通信協(xié)議制定1.幀格式和幀類型選擇CAN符合工50/0S工的參考模型，但只規(guī)定了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議。在實際中，即使實現(xiàn)一個非常簡單的基于CAN的分布式系統(tǒng)，也會發(fā)現(xiàn)僅有物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的功能是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求的。比如對于傳輸長度超過8個字節(jié)的數(shù)據(jù)塊、帶有握手協(xié)議的數(shù)據(jù)傳輸過程、標(biāo)識符分

16、配、通過網(wǎng)絡(luò)管理節(jié)點等功能，就不能實現(xiàn)。因此需要在這兩層之外附加一層來支持應(yīng)用過程，稱之為“應(yīng)用層”。CAN總線報文傳輸幀格式有含有n位標(biāo)識符的標(biāo)準(zhǔn)幀和含有29標(biāo)識符的擴展幀。同時，幀的類型有數(shù)據(jù)幀(將數(shù)據(jù)從發(fā)送器傳輸?shù)浇邮掌?、遠(yuǎn)程幀(總線單元發(fā)出遠(yuǎn)程幀，請求發(fā)送具有同一標(biāo)識符的數(shù)據(jù)幀)、錯誤幀(任何單元檢測到總線錯誤就發(fā)出錯誤幀)和過載幀(過載幀用在相鄰數(shù)據(jù)幀之間提供附加的延時)?？紤]到控制系統(tǒng)的可擴展性和要傳輸數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)采用擴展幀，幀類型為數(shù)據(jù)幀。由圖2一5所示報文標(biāo)識符由不同的位場組成。(l)幀起始(SOF):占1位，標(biāo)志總線終止空閑狀態(tài)，并使所有站點同步。(2)擴展幀仲裁域:共32

17、位，包括29位辨識碼、替代遠(yuǎn)程請求位(SRR)、擴展信息位(IDE)和遠(yuǎn)程傳輸請求位(RTR)，其中n位標(biāo)識符為基本功，定義了擴展幀的基本優(yōu)先權(quán)。(3)控制域:共6位，除了2個保留位，還有數(shù)據(jù)長度碼(DLC)告知隨后的數(shù)據(jù)域的長度。(4)數(shù)據(jù)域:O8個字節(jié)，每字節(jié)包含8個位。(5)校驗域:共16位，包含1個檢測字，用于自動檢測傳輸錯誤。(6)應(yīng)答域:共2位，當(dāng)其他節(jié)點接收正確時，給出信號。(7)幀結(jié)束(EOF):共7位，標(biāo)志通信結(jié)束。(8)填充位:CAN總線協(xié)議規(guī)定，在幀起始、仲裁域、控制域、數(shù)據(jù)域以及CRC序列，均通過位填充的方法編碼。發(fā)送器檢測到位流里有5個連續(xù)相同值的位，便自動在位流里插

18、入一補充位。數(shù)據(jù)幀其余位域(CRC界定符、應(yīng)答域和幀結(jié)尾)格式固定，沒有填充。8、幀空間:數(shù)據(jù)幀通過幀間空間與它前面的幀分隔開。2.波特率選擇波特率就是傳送速度，即每秒傳送的二進制位數(shù)，單位為bit/s。同時，CAN總線中，波特率與總線關(guān)系如表2。同時CAN總線通信的最大節(jié)點數(shù)、最大總線長度以及通信電纜均有關(guān)系。關(guān)系如表2一3所示，圖中N為最大節(jié)點數(shù)。綜合考慮波特率、最大總線長度和最大節(jié)點數(shù)，本系統(tǒng)采用波特率為IOOK，最大節(jié)點數(shù)為64，采用DevieeNetl，M(粗纜)，最大通信距離可達(dá)62Om。信號采集節(jié)點主要負(fù)責(zé)采集循環(huán)水系統(tǒng)的信息，包括溫度、壓力值，通過總線上傳給控制計算機，同時接收

19、控制計算機的信息控制工頻機啟停并將工頻機啟停狀態(tài)上傳給控制計算機。它主要由硬件部分和軟件部分組硬件部分包括信號采集部分，負(fù)責(zé)采集信號和控制工頻機;通信部分，負(fù)責(zé)和制計算機的通信;電源部分，負(fù)責(zé)給前兩部分供電并給溫度和壓力傳感器供電節(jié)點的主控制芯片采用美國Atmel公司的AT89C51單片機，AT89C51是一種低耗、高性能的片內(nèi)含有4KB快閃可編程/擦除只讀存儲器的8位CMOS微控制器，使高密度、非易失存儲技術(shù)制造。它主要有如下特性:1.面向控制的8為CPU;2.128B的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器;3.可以尋址64KB的片外程序存儲器;4.可以尋址64KB的片外數(shù)據(jù)存儲器;5.32根雙向和可單獨尋址的工

20、/0線;6.一個全雙工的異步串口;7.兩個16位定時/計數(shù)器;8.5個中斷源，兩個中斷優(yōu)先級;9.有片內(nèi)時鐘振蕩器;10.采用高性能的HMOS生產(chǎn)工藝生產(chǎn);n.有布爾處理(位操作)能力;12一全有基本指令I(lǐng)n條，其中單機器周期指令以種。信號調(diào)理電路一個中央空調(diào)機組需要采集的信號如下:1.冷凍/熱水進出水溫度，2路。2.冷卻出水溫度，1路。3.冷凍/熱水進水壓力，1路。4.冷卻進水壓力，1路。共有5路。但在實際工程中，中央空調(diào)用戶一般安裝兩個機組，一用一備。一臺機組出現(xiàn)故障，開啟另一臺機組，然后維修故障機組，避免了因為機組故障而影響空調(diào)的使用。同時實際應(yīng)用中，一般是兩臺機組輪流使用，防止一臺機組

21、長期使用導(dǎo)致使用壽命減小。因此，在設(shè)計信號采集電路時，采集信號的路數(shù)應(yīng)按兩個中央空調(diào)機組設(shè)計。兩個機組使用的是同一套水管道，但是溫度傳感器必須安裝在水管離機組最近的地方，以防止水管各處溫度不一樣而導(dǎo)致溫度測量誤差過大。因此需要增加路冷凍/熱水進出水溫度，1路冷卻進出水溫度。水管道各處壓力一致，所以壓力采集不需要增加。因此共需要采集8路信號?？紤]到余量，本文設(shè)計了15路信號采集電路。傳感器有壓力傳感器和溫度傳感器，均為兩線制，供電電壓24V，輸出4一20耐。其中溫度傳感器需要定做，不同的安裝管道管徑需要不同長度的傳感器。同時不同的管道壁厚需要傳感器的安裝螺紋長度也不同。一般溫度傳感器的量程為O一

22、100攝氏度。壓力傳感器的量程為O一IMPa。溫度和壓力信號調(diào)理電路如圖3一1，T0為信號的輸入端，R6O為采樣電阻，C60為濾波電容，規(guī)格是220UF/25V。第一個運放構(gòu)成射隨，降低輸出阻抗，起到隔離的作用，避免負(fù)載對前級的影響。接著信號經(jīng)過一個RC濾波。第二個運放構(gòu)成反向比例，主要是調(diào)節(jié)信號的放大倍數(shù)，最后信號經(jīng)過一個反向。這樣采集到的信號就可以進行A/D轉(zhuǎn)換。6第二章中央空調(diào)控制系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計本章介紹目前主流中央空調(diào)的結(jié)構(gòu)組成，并在此基礎(chǔ)上從中央空調(diào)系統(tǒng)的運行角度來分析節(jié)能問題。對運行中的各個環(huán)節(jié)進行分析，提出節(jié)能的方案，并且從系統(tǒng)的角度分析整個系統(tǒng)的節(jié)能控制措施。2.1中央空調(diào)系統(tǒng)的

23、組成不同的建筑物因其構(gòu)造不同，用途也各不相同，所以應(yīng)根據(jù)實際情況采用不同空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。本文所設(shè)計的對象是辦公樓中央空調(diào)。因此下面介紹目前最普遍應(yīng)用于辦公樓的中央空調(diào)結(jié)構(gòu)。（1）空氣處理設(shè)備空氣處理設(shè)備主要包括風(fēng)機盤管和新風(fēng)機，由風(fēng)機肋片、管式水-空氣換熱器和水盤等組成，有些新風(fēng)機中還設(shè)有空氣過濾器風(fēng)。風(fēng)機盤管是風(fēng)機盤管空調(diào)機組的簡稱，風(fēng)機盤管內(nèi)部的電動機多為單相電容調(diào)速電動機?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)電動機輸入電壓使風(fēng)量分為高、中、低三擋，因而可以相應(yīng)地調(diào)節(jié)風(fēng)機盤管的供冷熱量。新風(fēng)機一般是相對集中設(shè)置的，它專門用于處理新風(fēng)并向各房間輸送新風(fēng)。新風(fēng)是經(jīng)管道送到各空調(diào)房間去的，因此要求新風(fēng)機具有較高的壓頭。（

24、2）回風(fēng)設(shè)施明裝的風(fēng)機盤管可直接從機組自身的回風(fēng)口吸入回風(fēng)。暗裝的風(fēng)機盤管由于通常吊裝在房間頂棚上方，所以應(yīng)在風(fēng)機盤管背部的頂棚上開設(shè)百葉式回風(fēng)口，并加過濾網(wǎng)采集回風(fēng)。（3）冷熱源設(shè)施風(fēng)機盤管和新風(fēng)機都是非獨立式的空調(diào)器，它們的換熱器盤管組必須通冷水或熱水，才能使空氣冷卻、去濕或加熱、升溫。因此風(fēng)機盤管和新風(fēng)系統(tǒng)需要生產(chǎn)冷水和熱水的冷熱源設(shè)備為其供冷或供熱。冷熱源設(shè)備通常設(shè)置在專用的中央機房內(nèi)，對有地下室的高層建筑，中央機房一般位于地下層內(nèi)，若無地下層時，中央機房可設(shè)在建筑物內(nèi)首層或與建筑物鄰近的適當(dāng)位置。冷水機組的冷凝器，若采用風(fēng)冷式時必須設(shè)置在室外，若采用水冷式時，則應(yīng)將冷凝器的冷卻水管與

25、冷卻水泵、散熱塔用管道串接成冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。冷卻水泵置于中央機房內(nèi)的水泵間，散熱塔置于室外的合適地方并應(yīng)盡可能鄰近中央機房。采用蒸汽水式熱水器時，所需蒸汽由設(shè)在鍋爐房中的鍋爐產(chǎn)生，鍋爐和熱水器的換熱管應(yīng)用管路連接組成閉式循環(huán)系統(tǒng)。（4）冷熱水輸送設(shè)施冷凍水機組生產(chǎn)的冷水和熱水器生產(chǎn)的熱水，必須經(jīng)冷(熱)水泵加壓后由供水管送至風(fēng)機盤管和新風(fēng)機，流經(jīng)各個空調(diào)機換熱盤管，再經(jīng)回水管流回冷7水機組重新冷卻降溫至所需的冷水供水溫度(或流回?zé)崴鞅恢匦录訜嵘郎刂了璧臒崴┧疁囟?，以便冷(熱)水可循環(huán)使用并減少能耗。因此冷水機組(或熱水器)需用供回水管和冷(熱)水泵與空調(diào)器的換熱器盤管串接，組成閉式的冷

26、(熱)水循環(huán)系統(tǒng)。對夏季只使用冷水、冬季只使用熱水的空調(diào)系統(tǒng)，水泵及供回水管是通過季節(jié)切換交替使用的，此即雙水管系統(tǒng)，是目前廣泛應(yīng)用的空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)。（5）排放冷凝水設(shè)施風(fēng)機盤管和新風(fēng)機通常都在濕工況下工作，它們的接水盤都應(yīng)連接坡向朝下水管的冷溫水管，以便將盤管表面凝結(jié)的水及時排放至下水管中。（6）控制系統(tǒng)首先，各類設(shè)備的電動機都應(yīng)設(shè)現(xiàn)場開關(guān)，以便測試檢修時控制。中央機房內(nèi)應(yīng)分隔出專用的控制室，在控制室內(nèi)設(shè)配電屏及總控制臺以對各種電動設(shè)備進行遙測和遙控?？偪刂婆_上應(yīng)設(shè)有各設(shè)備開關(guān)的燈光顯示。空調(diào)制冷系統(tǒng)通常由冷凍水機組、冷卻水機組和散熱塔組成兩套以上的既可獨立運行又可相互切換的系統(tǒng)。各設(shè)備都應(yīng)

27、既能手動控制又能自動整套投入運行。任何一個設(shè)備發(fā)生故障，整套運行應(yīng)能連鎖，并可通過手動切換組合成新的系統(tǒng)。新風(fēng)機回水管路上設(shè)電動二通閥(比例調(diào)節(jié))，由新風(fēng)機感溫器根據(jù)新風(fēng)溫度變化自動控制閥的開度，來調(diào)節(jié)流經(jīng)新風(fēng)機換熱器盤管的水量。風(fēng)機盤管控制器設(shè)在各空調(diào)房間內(nèi)，它包括控制風(fēng)機轉(zhuǎn)速的檔位開關(guān)和感溫器。風(fēng)機盤管回水管上設(shè)電動二通閥(雙位調(diào)節(jié))，由室溫變化自動控制閥的開閉。2.2中央空調(diào)節(jié)能方案分析空調(diào)系統(tǒng)需要消耗大量的電能和熱能，其總能耗是十分驚人的，近年來我國空調(diào)事業(yè)得到了迅猛發(fā)展，空調(diào)應(yīng)用日益廣泛。隨之而來的能量供需矛盾也越來越突出。正常運行的一般空調(diào)系統(tǒng)其耗能主要有兩個方面，一方面是為了供給

28、空氣處理設(shè)備冷量和熱量的冷(熱)源耗能；另一方面是為了輸送空氣和水風(fēng)機和水泵克服流動阻力所需的電能(稱動力耗能)。動力耗能是空調(diào)系統(tǒng)總耗能的兩大部分中的主要部分，如何節(jié)約動力能耗顯得尤為重要。冷水機組是動力耗能的主要因素，我們可以對冷水機組進行變水量控制，將水系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式設(shè)計成定溫度、變流量，使系統(tǒng)的循環(huán)水量隨空調(diào)負(fù)荷的變化而增減。變水量控制的節(jié)能關(guān)鍵是對水泵的運行控制。目前水泵的運行控制多采用臺數(shù)控制、轉(zhuǎn)速控制、臺數(shù)控制與轉(zhuǎn)速控制合用等三種方式。水泵轉(zhuǎn)速控制的最新技術(shù)是變頻調(diào)速技術(shù)，它變速穩(wěn)定、反應(yīng)靈敏準(zhǔn)確、自動化程度高，對空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能具有重要意義。因此，以下從變頻調(diào)速技術(shù)的角度，對中央空

29、調(diào)系統(tǒng)的冷水機組控制方案進行探討。82.2.1中央空調(diào)冷水機組基本工作原理和節(jié)能控制從圖2-1中我們可以清楚的看出冷卻水循環(huán)系統(tǒng)和冷凍水循環(huán)系統(tǒng)，其中，冷凍機組主要功能是制冷和輸送冷凍水；冷卻水循環(huán)系統(tǒng)用來冷卻冷凍機組的壓縮機，冷卻水系統(tǒng)包括以下部分:給壓縮機組散熱的冷凝器、冷卻泵、冷卻水管道，散熱塔。冷凍水系統(tǒng)包括：壓縮機組、冷凍泵、與各個房間進行熱交換的盤管。冷卻水將壓縮機組工作時產(chǎn)生的熱量帶走通過冷卻水泵加壓通過管道帶到散熱塔，在散熱塔的冷風(fēng)的作用下降溫冷卻后再流入壓縮機組，這樣可以保證壓縮機組在正常的溫度下工作。圖2-1中央空調(diào)機組冷水機組結(jié)構(gòu)因此，中央空調(diào)系統(tǒng)的工作過程就是一個循環(huán)的

30、熱交換過程，2條水循環(huán)系統(tǒng)便成為這個過程傳遞者。因此實現(xiàn)對水循環(huán)系統(tǒng)的控制便成為重中之重。（1）冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的控制：通過回水溫度實現(xiàn)變頻控制。由于冷凍水的出水溫度是冷凍機組“冷凍”的結(jié)果，是比較穩(wěn)定的，我們根據(jù)回水溫度的高低可以判斷出房間內(nèi)的溫度?？梢愿鶕?jù)回水溫度實現(xiàn)變頻控制：回水溫度高，說明房間溫度高，應(yīng)該提高冷凍泵的轉(zhuǎn)速，加快冷凍水的循環(huán)速度；反之，回水溫度低，說明房間溫度低，可降低冷凍泵的轉(zhuǎn)速，減緩冷凍水的循環(huán)速度，達(dá)到節(jié)約能源的目的。（2）冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的控制：通過檢測進水和回水的溫差實現(xiàn)變頻控制。散熱塔的水溫是隨環(huán)境溫度變化而變化的，因此單側(cè)水溫度不能準(zhǔn)確地反映冷凍機組內(nèi)產(chǎn)生熱量的

31、多少。對于冷卻泵，以進水和回水間的溫差作為控制依據(jù)，實現(xiàn)恒溫差控制是可行的。溫差大，說明冷凍機組產(chǎn)生的熱量大，應(yīng)提高冷卻泵的轉(zhuǎn)速，增大冷卻水的循環(huán)速度；溫差小，說明冷凍機組產(chǎn)生的熱量小，可以降低冷卻泵的轉(zhuǎn)速，減緩冷卻水的循環(huán)速度，以實現(xiàn)節(jié)能的目的。中央空調(diào)的冷水機組系統(tǒng)的冷卻水系統(tǒng)和冷凍水系統(tǒng)，在設(shè)計時通常是按照最大換熱量夏季最熱時,且所有空調(diào)都打開時再取一定的安全系數(shù)來確定的，而通常情況下由于季節(jié)和晝夜氣溫的變化以及所啟用空調(diào)房間數(shù)目的不同，實際換熱量遠(yuǎn)小于設(shè)計值，并且隨著外界環(huán)境的變化調(diào)節(jié)相當(dāng)頻繁。傳統(tǒng)的流量9調(diào)節(jié)是通過改變閥門的開度來實現(xiàn)的，這種情況下電機總是處于全速運轉(zhuǎn)狀態(tài)，當(dāng)負(fù)荷小時相應(yīng)的調(diào)節(jié)冷卻水和冷凍水系統(tǒng)的節(jié)流閥達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。節(jié)流閥的存在會對水流產(chǎn)生阻力，從而產(chǎn)生嚴(yán)重的節(jié)流損耗，并且會引起機械振動和產(chǎn)生噪音。另一方面，冷凍水的流量與水泵的轉(zhuǎn)速成正比，當(dāng)水泵轉(zhuǎn)速高時，冷凍水的流量大流速也快，因此當(dāng)冷凍水流過風(fēng)機盤管組件時，沒有充分的時間完成熱交換，就又返回制冷機或加熱器去了，這樣循環(huán)水泵電機又作了一部分無用功。另外，如果水泵長期處于工頻運行狀態(tài)，電機滿負(fù)荷運行會加速設(shè)備的老化，增加維護費用。2.2.2變頻調(diào)速技術(shù)在中央空調(diào)中的應(yīng)用通過以上分析可知