中央空調(diào)制冷實(shí)驗(yàn)設(shè)備的設(shè)計(jì)研究

魏溢波 錢松雷 張廷祥

摘要：如今中央空調(diào)已經(jīng)大范圍進(jìn)入工程建筑中，作為工具，它的一大優(yōu)點(diǎn)便是可以給人們的工作和生活帶來舒適。但是在具體的使用過程當(dāng)中，中央空調(diào)存在一些不可避免的問題。首當(dāng)其沖就是產(chǎn)生大量的能源消耗問題。中央空調(diào)使用過程中，消耗能源占比最大的往往就是制冷系統(tǒng)，而制冷系統(tǒng)又是中央空調(diào)的運(yùn)作核心。因此，如何減少中央空調(diào)制冷系統(tǒng)在實(shí)際使用過程中的消耗，同時(shí)又不影響人們對舒適的生活環(huán)境、工作環(huán)境的追求，是如今空調(diào)行業(yè)乃至公司管理共同重視的問題?；诖?，本文章對中央空調(diào)制冷實(shí)驗(yàn)設(shè)備的設(shè)計(jì)研究進(jìn)行探討，以供相關(guān)從業(yè)人員參考。

關(guān)鍵詞：中央空調(diào);制冷實(shí)驗(yàn)設(shè)備;設(shè)計(jì)研究

引言

目前，中國空調(diào)產(chǎn)品總量居世界第一，為了達(dá)到最低能源消耗和最好的效果，中央空調(diào)系統(tǒng)必須處在最佳工作狀態(tài)，必須更嚴(yán)格地控制室內(nèi)空氣環(huán)境，并可以根據(jù)人機(jī)操作界面實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)操作，以最終實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行。

1中央空調(diào)制冷實(shí)驗(yàn)設(shè)備的設(shè)計(jì)的必要性

1.1有效節(jié)約資源

隨著經(jīng)濟(jì)的增長，人們的思想水平也在不斷進(jìn)步，經(jīng)過20世紀(jì)工業(yè)時(shí)代及資源掠奪時(shí)期，如今生活在新時(shí)代的人們，更加注重人類的長期發(fā)展。中央空調(diào)制冷系統(tǒng)的大量使用會(huì)造成大量能源消耗，而傳統(tǒng)能源大多是不可再生能源，其價(jià)值過高，且開采代價(jià)過大，傳統(tǒng)能源的開采本身就會(huì)對自然環(huán)境造成一定破壞，對于當(dāng)?shù)赝寥酪矔?huì)帶來一定影響，甚至?xí)绊憵夂虻取Ｈ绻軌驅(qū)⒐?jié)能環(huán)保技術(shù)應(yīng)用到中央空調(diào)的制冷系統(tǒng)中，很大程度上可以減少運(yùn)行過程中對于電能和傳統(tǒng)能源的消耗。利用新型能源進(jìn)行中央空調(diào)的正常工作可以減少環(huán)境污染，另外也可以減少能源消耗，降低經(jīng)濟(jì)成本。

1.2提高生態(tài)效益

節(jié)能減排作為一個(gè)時(shí)代的主題，進(jìn)入了人們生活的方方面面，在日常生活中，空調(diào)設(shè)備行業(yè)已經(jīng)除舊迎新，著手開始回收非節(jié)能設(shè)備，減少氟利昂等物質(zhì)的使用，研發(fā)新型的節(jié)能技術(shù)。因此，空調(diào)設(shè)備減少廢氣廢物的排放，有利于促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的改善，提高生態(tài)效益的同時(shí)也能夠起到宣傳的作用。

2中央空調(diào)的組成

中央空調(diào)是供暖、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的總稱。中央空調(diào)系統(tǒng)的組成分兩大部分，分別是空氣處理及輸配系統(tǒng)和冷（熱）源系統(tǒng)?？諝馓幚砑拜斉湎到y(tǒng)完成對混合空氣的除塵、溫度調(diào)節(jié)、濕度調(diào)節(jié)等工作，將處理好的空氣經(jīng)風(fēng)機(jī)、風(fēng)道、風(fēng)閥、風(fēng)口送到空調(diào)房間。冷（熱）源系統(tǒng)提供空調(diào)房間需要的冷（熱）量，冷凍水將其運(yùn)送到風(fēng)機(jī)盤管內(nèi)與空氣進(jìn)行熱交換。

3中央空調(diào)制冷實(shí)驗(yàn)設(shè)備的設(shè)計(jì)研究

3.1分散控制管理系統(tǒng)人機(jī)界面設(shè)計(jì)

操作面板有兩種模式：自動(dòng)模式和手動(dòng)模式。兩種模式可以相互切換，還可以根據(jù)實(shí)際工況，在參數(shù)設(shè)置區(qū)設(shè)置參數(shù)，以達(dá)到控制效果。功能塊的頻率控制，操作者可以設(shè)置變頻器實(shí)時(shí)連接相應(yīng)的設(shè)備，根據(jù)需要通過操作者的控制，從而達(dá)到遠(yuǎn)程控制設(shè)備的目的，不需要手動(dòng)調(diào)整設(shè)備。打開PID操作面板，在設(shè)備接口有內(nèi)部和外部兩種模式，手動(dòng)和自動(dòng)開關(guān)模式，在PID操作面板，能夠根據(jù)工作實(shí)際情況的變化設(shè)置手動(dòng)輸入，完成新的設(shè)定點(diǎn)。同樣，可以直接在操作面板上輸入輸出值、極限值、過程值，這樣就可以根據(jù)實(shí)際工作情況更快更有效地完成控制。執(zhí)行完成控制動(dòng)作后，系統(tǒng)會(huì)有相應(yīng)的響應(yīng)，利用監(jiān)控單元實(shí)時(shí)反饋操作頁面的顯示情況，使操作者可以及時(shí)了解當(dāng)前系統(tǒng)的工作情況，決定下一個(gè)操作。界面簡單明了，現(xiàn)場操作簡單，體現(xiàn)了分布式控制系統(tǒng)分散控制、集中管理的特點(diǎn)。

3.2調(diào)節(jié)冷凍水的流速

空調(diào)房間的溫度控制可以通過調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)盤管中冷凍水的交換熱量來改變。交換熱量的多少取決于冷凍水的流速。當(dāng)空調(diào)制冷時(shí)，假設(shè)空調(diào)房間需要的冷量加大，這時(shí)可以通過增大供水電動(dòng)閥6的開度或者減小回水電動(dòng)閥10的開度來增大冷凍水的流速。反之，當(dāng)空調(diào)房間需要的冷量減少時(shí)，可以通過減小電動(dòng)閥6的開度或者增大回水電動(dòng)閥10的開度來減小冷凍水的流速。

3.3冷卻水水質(zhì)管理

使用純凈軟水作為補(bǔ)充水是冷卻水系統(tǒng)最理想的水源，但大多數(shù)空調(diào)系統(tǒng)做不到這一點(diǎn)。冷卻塔作為開放式系統(tǒng)，冷卻水直接與空氣接觸，因此空氣中傳播的污染物（例如灰塵、碎屑、細(xì)菌、可溶性固體等）隨時(shí)進(jìn)入供水系統(tǒng)，導(dǎo)致形成生物污泥。冷卻水水質(zhì)必須進(jìn)行嚴(yán)格控制，以及使用更有效的水處理方法，該方法一般是化學(xué)清潔方法，即，根據(jù)水的質(zhì)量，定期將清潔劑引入水凈化系統(tǒng)中，使水質(zhì)滿足指標(biāo)要求，可以與專業(yè)水處理維護(hù)商簽訂水系統(tǒng)維護(hù)合同。

3.4調(diào)節(jié)風(fēng)門的開度

為了達(dá)到理想的控制效果，通常選擇以上四種方案中的兩種以上混合控制。本系統(tǒng)控制方案選用方法一和方法三相結(jié)合的雙閉環(huán)控制?；赑ID控制算法建立內(nèi)環(huán)和外環(huán)溫度閉環(huán)控制系統(tǒng)。利用PLC中的PID模塊對供水閥進(jìn)行參數(shù)整定。然后再次利用PLC中的PID模塊對送風(fēng)機(jī)進(jìn)行參數(shù)整定。最后將兩個(gè)單閉環(huán)系統(tǒng)整合為雙閉環(huán)系統(tǒng)，經(jīng)手動(dòng)調(diào)節(jié)確定準(zhǔn)確地參數(shù)值，得到穩(wěn)定的溫度控制系統(tǒng)。

3.5修正系統(tǒng)冷量

為了保證空調(diào)系統(tǒng)能以最低的能耗實(shí)現(xiàn)最好的制冷效果，要對系統(tǒng)的冷量進(jìn)行修正。在開始安裝氟制冷管道之前，要結(jié)合現(xiàn)場的外機(jī)和出風(fēng)口進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，綜合考慮環(huán)境、長度等對于空調(diào)制冷效果的影響。因?yàn)橹评涔艿肋^長，在長時(shí)間的使用后，管道內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)回油效果差的情況;另外，管道過長也會(huì)導(dǎo)致管道內(nèi)出現(xiàn)結(jié)霜的情況，外機(jī)也會(huì)出現(xiàn)結(jié)霜，這些問題都會(huì)影響空調(diào)的制冷效果。所以要結(jié)合實(shí)際的情況對空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行修正，確保聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的良好運(yùn)行。

3.6分散控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

分散過程控制裝置主要用于將生產(chǎn)過程中傳感器等部件的過程變量轉(zhuǎn)化為運(yùn)行監(jiān)控所需的數(shù)據(jù)，同時(shí)將運(yùn)行所需的指令信息傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu)]。從結(jié)構(gòu)組成上看，它包括工藝裝置和現(xiàn)場兩個(gè)控制層。本文對中央空調(diào)制冷系統(tǒng)DCS的核心控制是采用PLC（現(xiàn)場控制液位裝置）+變頻器（其中一個(gè)執(zhí)行器）+傳感器（生產(chǎn)過程中的設(shè)備）來實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

3.7軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)要求建立雙閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)。通過PLC將設(shè)定好的空調(diào)房間溫度與空調(diào)房間內(nèi)的溫度傳感器實(shí)時(shí)采集回的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，利用PID算法輸出控制信號調(diào)節(jié)供水閥的開度和送風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。其中PLC的主程序完成系統(tǒng)的初始化、控制算法以及數(shù)據(jù)處理等功能。子程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采集等功能。

3.8日常冷卻塔維護(hù)

在冷卻塔運(yùn)行期間，應(yīng)仔細(xì)檢查各部分是否正常運(yùn)行。檢查的關(guān)鍵點(diǎn)如下：檢查風(fēng)扇運(yùn)行情況，調(diào)整軸承和皮帶;驗(yàn)證分散的水和噴霧條件是否正常;水滴是否在飛散;調(diào)節(jié)下部水箱自動(dòng)注水裝置的浮球，確定水箱中是否漏水;冷卻水水量是否足夠;注意控制冷卻水中的菌類生長。

結(jié)束語

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和建筑的不斷發(fā)展，中央空調(diào)的用處越來越多，其制冷系統(tǒng)作為核心部分，質(zhì)量和作用也要得到雙重保障。將節(jié)能環(huán)保技術(shù)應(yīng)用到中央空調(diào)制冷系統(tǒng)當(dāng)中，不僅可以減少不可再生能源消耗，降低經(jīng)濟(jì)成本，從而獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也能滿足我國可持續(xù)發(fā)展的道路，更好地保護(hù)環(huán)境。

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