空调监控系统

空调监控系统篇1

近年来, 随着地球大气层温室效应的不断加剧, 夏季室外气温也越来越高。大中型风冷式空调室外机在恶劣的散热环境下, 其散热能力已无法满足要求, 且导致空调的高故障率, 影响空调的性能和能耗。因此, 改善空调室外机的运行环境对提高空调运行状况和降低能耗有着重要的作用[1]。

以节能降耗为目的, 研究风冷空调节能装置的工作机理, 开发了相应的温控器和监控软件, 对节能装置的运行情况、节能效果、异常情况等进行实时监控, 为加强管理提供支撑。

1 风冷空调节能装置的作用及原理

风冷空调节能装置用于改善风冷式机房空调室外机的运行环境, 从而达到提高室外机的换热效率、降低空调能耗的效果。

风冷空调节能装置主要由表面积很大的特种纸质波纹蜂窝状湿帘、水循环系统、自动补水装置、杀菌装置、机壳、密封部件及电器元件等组成, 其工作原理如图1所示。将该装置安装在冷凝器周围, 通过供水管不间断地将水均匀喷洒在波纹蜂窝状湿帘上, 空调冷凝器风机运行时冷凝器腔内产生负压, 使机外空气通过多孔湿润的湿帘表面进入湿帘腔内。进入湿帘腔内的热空气与腔内的水充分进行热交换, 湿帘腔内的水在受热条件下蒸发, 带走大量潜热, 使进入湿帘的空气干球温度降低, 从而预冷空调室外机进风, 提高室外机的换热能力。室外空气温度越高、相对湿度越低, 湿帘前后空气的温差越大, 湿帘的降温效果越好, 室外机的换热能力提高也越多[2]。

2 风冷空调节能装置的设计

温控器完成对风冷空调节能装置各构成系统的控制和数据采集。它按预设流程控制水循环系统、自动补水系统、杀菌装置、排水装置等, 从而预冷空调室外机进风, 提高室外机的换热能力。它还采集排气温度、高温温度、环境温度、进风温度、出风温度等相关数据, 供监控软件读取、分析和存储。

2.1 温控器的设计和研发

温控器主控单元采用STC 51单片机。单个温控器控制一台节能装置, 多个温控器可控制多台节能装置, 温控器之间通过RS485总线连接, 再由第一个或最后一个温控器通过RS485总线与上位机连接通信。数据帧传输采用ASCII, 温控器为从机, 上位机监控软件通过串口, 主动发送查询或控制命令信号给温控器, 通过轮询的方式, 轮流读取各温控器的数据, 并进行显示、分析、报警、存储等, 其连接如图2所示。

2.2 温控器控制流程设计

温控器通过单片机按预设流程控制节能装置, 当环境温度低于10℃ (可调) 时, 风冷式空调室外机的运行环境良好, 无需使用节能装置改善其运行环境。而当环境温度高于10℃, 且环境温度与进风温度的温差小于4℃ (可调) 时, 温控器自动控制节能装置的运行, 无需人工干预。温控器控制流程如图3所示:当温控器处于自动控制模式时, 若排气温度或高温温度达到预设值, 循环泵开启, 水循环系统开始工作;若排气温度或高温温度低于预设温度, 循环水泵关闭。循环水泵开始工作后, 时间继电器1开始计时 (T1) , 定期开启排水泵进行排水工作。继电器1开始工作后, 继电器2开始计时, 定期进行杀菌工作。循环水泵运行期间, 当高温温度高于预设值时, 开启高温喷淋功能;若高温温度低于预设值, 则关闭高温喷淋功能。

3 风冷空调节能装置监控软件设计

监控软件对节能装置的运行情况、节能效果、异常情况等进行实时监控, 为加强管理提供支撑。根据系统基本功能、数据来源及去向、业务流程关系等, 将软件系统细分为数据采集、存储、主显示控制、参数设置、数据查询、报警、用户权限管理等模块, 通过对软件系统的一系列分解, 最终形成软件的整体架构, 如图4所示。

监控软件界面友好, 能反馈友好的提示, 以用户可以理解的术语描述消息, 指出错误可能导致的不良后果;并提供如何从错误中恢复的建设性意见。监控界面使用户能更和谐地与风冷空调节能装置监控系统交流。

4 应用效果

该风冷空调节能装置已应用于广州市某通信行业机房改造。此次进行节能改造的1#、2#机房是两个相邻的机房。1#机房中有编号为5-1#和5-2#的2台同型号机房空调, 机组型号为JOA35;2#机房中有编号为5-3#、5-4#和5-5#的3台同型号机房空调, 机组型号为9AU16ZEBHAX;两机房均留一台备用机房空调。每台机房空调由两个独立的制冷系统构成, 每个制冷系统均配有一台风冷冷凝器和一套节能装置, 整个硬件系统通过RS485总线连接到上位机监控软件。

机房改造后, 已稳定运行一年以上时间, 节能效果良好, 空调故障率明显减少, 性能得到了提高。能耗方面, 空调系统的能耗主要通过其用电量来衡量, 分别取2012年节能改造前后空调运行稳定且无任何异常的10天数据的平均值进行计算。如表1、表2所示, 改造前空调日平均用电量为1113.2 k W·h, 改造后空调日平均用电量为755.5 k W·h, 由此可知此次节能改造的效果非常明显, 空调日平均节电率为:

节能设备日平均用电量为5.76 k W·h, 由此可知整个空调节能系统日平均节电率为:

5 结语

本文以节能降耗为目的, 研究风冷空调节能机理, 设计了对应的节能装置和监控软件, 开发了相应的温控器, 实现节能装置自动运行, 无需人工干预。监控软件对节能装置的运行情况、节能效果、异常情况等进行实时监控, 为加强管理提供支撑。该装置在某通信机房的应用结果, 验证了其良好节能效果。

参考文献

[1]易博, 杨兵, 李明.喷淋降温技术在风冷式空调机组中的节能潜力分析[J].制冷与空调, 2013, 13 (7) :70-71.

[2]何德辉, 赵芳, 林浩斌.风冷节能装置对风冷式机房空调节能作用的研究——风冷节能装置的应用[J].价值工程, 2012 (9) :26-27.

[3]袁祎, 苏晓甦, 郭端晓.风冷式空调室外冷凝器喷淋降温装置[J].机械制造与自动化, 2007 (6) :73-75.

[4]何德辉, 赵芳, 林浩斌.某机房风冷空调的节能改造——风冷节能装置的应用[J].价值工程, 2012 (10) :16-17.

[5]王卫斌, 徐胜玲, 赵轶嘉, 等.变电站空调自动控制节能装置与远程管理系统[J].供用电, 2010, 27 (6) :66-68.

001中央空调监控系统设计方案篇2

一、引言

楼宇自动化系统中中央空调子系统占有重要的地位，目前中央空调系统的自动化实现方式很多，有采用单片机，接口采用RS485,现场总线或者以太网，能实现中央空调的远程监控功能；还有采用PLC，比如西门子的S7-200实现数据的采集和监控。目前单片机种类很多，能实现本采集监控功能的芯片选择范围也较广，比如MEGA系列，freescale系列等，另外高端的芯片本身带有丰富的接口，实现更加方便，但是成本较高，另外基于PLC的中央空调监控系统成本瓶颈限制了其进一步的推广。所以开发一套低成本、高可靠性的中央空调远程监控系统是很有必要的。

中央空调监控系统是一套工业远程监控系统。利用此系统，可以通过电脑对中央空调的主机和管道系统的各类参数进行远程集中监控。中央空调监控系统包括：空调冷源监控、空调机组监控、新风机组监控、风机盘管监控、膨胀水箱高、低水位监测报警和屋顶排气风机、通风机控制等。

二、系统结构

本系统采用模块化可编程控制器(PLC)进行设计，使用人机界面进行集中操作，保证系统的安全、可靠、连续运行。整个监控系统由可编程控制器(PLC)、监控电脑和数据通讯网络(TCP/IP以太网)组成。

下图为中央空调监控系统结构示意图

图1风机盘管控制原理图

对该风机盘管（如图2所示）的介绍：

(1)系统控制-------温度控制器放在温度需要调节的房间内，它具有ON/OFF两个通断状态，可以直接控制系统的开启与关闭。

(2)温度控制--------温度控制器上设有温度设定按钮，在温控器内有两对触电，夏季动作时将温度控制器选择开关拨到“COOL”档，对盘管供应冷冻水，当温度控制低于设定值时，其中一对触电断开，电动阀失电；当房间温度高于设定值时，另一对触点闭合，电动阀得电；反之，在冬季运作时，将温控器选择开关拨到“HEAT”档，对盘管供应热水，当房间温度高于设定值时，电动阀其中一对触点断开，电动阀失电，当房间温度低于设定值时，另一对触点闭合，电动阀得电，从而使房间万温度在冬夏季维持在一定的范围内。

(3)电动阀控制-------电动阀的动作直接受温控器的控制，电动阀得电时，阀门开启，向风机盘管供应冷热水；失电时，电动阀断开。从而使温度控制在一定的范围之内。

(4)风机控制---------当温控器处于“ON”状态时，可以通过另一组转换开关对风机进行高、中、低三档调节。

图3风机盘管引线

本系统下位部分是由温控器部分，采集器部分、中间站部分和上位机监控部分组成。

末端控制器（温控器）采集下位的有效信号，如温度值，空调开关机状态，空调的制冷制热状态以及风机的风档，经RS485串行总线传至采集器，采集器一方面负责数据的采集，另一方面接收上位机下传的命令。

如果采集器数量较多的话，可以附加中间站，功能和采集器类似，实现数据的采集和命令的传达，如果是单栋楼的话中间站可以不加以太网接口，就能实现单栋楼宇的中央空调的集中控制。如果有多栋楼宇的话，中间站扩展以太网接口模块，实现多栋楼宇中央空调的远程集中控制。

远程电脑当作客户端，采用可视化编程软件VisualBasic实现数据采集和监控。

四、系统组成

1、空调冷源系统监测内容：

◇ 冷水机组运行状态

◇ 冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机运行状态 ◇ 冷水机组冷冻水、冷却水管水流状态 ◇ 冷却水供、回水温度 ◇ 冷冻水供、回水温度 ◇ 冷冻水供、回水压差 ◇ 冷冻水总供水流量

◇ 冷冻水供、回水管电动平衡阀瞬时开度 ◇ 冷水机组冷冻水、冷却水供水阀开关

◇ 空调机组新风温、湿度 ◇ 空调机组回风温、湿度 ◇ 空调机组送风温、湿度控制内容：

（1）系统根据事先编制好的工作及节假日作息时间表自动启停机组，并自动累计运行时间，提示定时维修；

（2）根据室内外空气状况，调节新、回风阀开度，合理利用新风，节约能源；

（3）根据回风温度，自动调节表冷器/加热器的冷/热水阀开度，使回风温度控制在设定值；

（4）根据回风湿度，自动调节加湿阀的开关，满足室内湿度要求；（5）在北方地区冬季气候寒冷，为防止空调机组盘管受冻，在表冷器后端设置防冻开关，当温度低于一定值（一般设定为5ºC）时报警，并自动停止风机，关闭新风阀，全部打开热水阀，以防盘管冻裂；

（6）新风阀与送风机联锁，风机停止时自动关闭新风阀。

3、新风机组系统监测内容：

◇ 新风机组新风温、湿度 ◇ 新风机组送风温、湿度 ◇ 新风预加热器后端温度

F、调节风量高/中/低三档风量 G、可以任意调节温度(10-30ºC)

5、膨胀水箱高、低水位监测报警

6、屋顶排气风机、通风机控制屋顶排风机、通风机监控内容： A、风机的运行状态、故障状态 B、风机的手自动状态显示 C、风机开关控制

五、系统功能简介：

1、流程板仿真：以现场配置图为背景，实时显示各监控点之数值与状态。并可点选进入详细资料。

2、走势曲线图：有实时曲线与历史曲线，可放大和缩小，并可随时打印出来。

3、可串联多台温湿度控制器，并可连结PLC以监控各空调设备之状态，构成完整的空调监控系统。

4、可行分布式控制或集中式控制。

空调监控系统篇3

调系统的设计，对加热通风空调机的系统构成、设备选型等问题进行了深入分析。

关键词：加热通风空调机系统构成设备选型

1 系统构成

如图，制冷系统包括全封闭式压缩机、风冷翅片式冷凝器、贮液器、内平衡式热力膨胀阀、分液器和翅片式蒸发器等主要设备通过管路连接而成，使用R22制冷剂；为冬季供暖需要，在送风口之前设置翅片盘管式蒸汽加热器；空气循环系统包括带手动调节风阀的送风口和回风口，带自动调节风阀的新风口，离心送风机等组成。

■

2 设备选型

①压缩机选型。制冷系统工作的极限条件是室外温度+41.2℃，冷凝温度约55℃；室内温度18℃，设计总通风次数超过12次/h，此时送风温差2℃，即送风温度16℃，相应制冷剂在蒸发器内的蒸发温度7~10℃。选择谷轮CR系列或ZR系列压缩机。具体机型见表1。

②冷凝器选型。冷凝器负荷等于制冷量与压缩机耗功之和。冷凝器面积根据公式F=■=■计算，对空气冷却式冷凝器，传热系数K取24~28（W/m2K），热流密度q取240~290（W/m3），传热温差8~12℃。按前面选取的ZR系列压缩机为基准，计算冷凝器冷凝面积，按照平均传热温差8℃，计算风量。汇总见表2。

表2冷凝面积与风量

■

在此基础上按照某种冷凝器产品样本进行试选型（凯迪），结果如表3。

表3冷凝器试选型

■

其主要参数见表4。

表4换热器参数

■

③蒸发器选型

蒸发面积计算与冷凝面积计算基本相同，传热系数K取30~40（W/m2K），热流密度q取350~450（W/m3），传热温差12~14℃。实际计算中取10℃，30W/m2K，计算蒸发器传热面积。假设按照蒸发器翅片距2.2mm，翅片宽200mm，长500mm（即蒸发器高度）设计，可以大致确定蒸发器长度，汇总见表5。

表5蒸发器参数

■

按照全部显热换热在设计假设条件下计算风量汇总为风量1，按换热器表面风速2m/s估算汇总为风量2，两组数据局基本吻合，说明设计假设条件正确。

■

④空气加热器选型

冬季对分析间内加热使用空气加热器，使用125℃低压蒸汽。循环风量与夏季工况相同。计算结果汇总见表6。

3 其他

①与分析间连通的部分需要作保温处理，一般用10~15mm保温胶棉贴附即可。

②送风口尺寸由送风速度约3m/s确定，回风口和新风口尺寸比较灵活，也可以大致按2m/s进行确定。在回风口与新风口加装相同性能的过滤器，可以考虑在新风口加装风机以确保合理新风量。

③空调总体结构分为三层，每层高度由换热器高度决定，宽度由尺寸最大的换热器（冷凝器）的长度决定，深度由风机、冷凝器厚度和蒸发器厚度之和加适当余量决定。

参考文献：

[1]方立英.暖通节能技术分析[J].中国住宅设施，2011(03).

[2]江嘉春.暖通空调软件技术及其发展[J].科技创新导报，2011(07).

[3]吴用存.浅析电制冷机组取代溴化锂制冷机组的可行性[J].科技资讯，2010(05).

[4]丁纯.影响空调节能控制的关键因素和节能技术发展动向[J].科技资讯，2010(08).

endprint

摘要：本文主要介绍了BHVAC防爆加热通风空调机制冷与空

调系统的设计，对加热通风空调机的系统构成、设备选型等问题进行了深入分析。

关键词：加热通风空调机系统构成设备选型

1 系统构成

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2 设备选型

表2冷凝面积与风量

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在此基础上按照某种冷凝器产品样本进行试选型（凯迪），结果如表3。

表3冷凝器试选型

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其主要参数见表4。

表4换热器参数

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③蒸发器选型

表5蒸发器参数

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按照全部显热换热在设计假设条件下计算风量汇总为风量1，按换热器表面风速2m/s估算汇总为风量2，两组数据局基本吻合，说明设计假设条件正确。

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④空气加热器选型

冬季对分析间内加热使用空气加热器，使用125℃低压蒸汽。循环风量与夏季工况相同。计算结果汇总见表6。

3 其他

①与分析间连通的部分需要作保温处理，一般用10~15mm保温胶棉贴附即可。

参考文献：

[1]方立英.暖通节能技术分析[J].中国住宅设施，2011(03).

[2]江嘉春.暖通空调软件技术及其发展[J].科技创新导报，2011(07).

[3]吴用存.浅析电制冷机组取代溴化锂制冷机组的可行性[J].科技资讯，2010(05).

[4]丁纯.影响空调节能控制的关键因素和节能技术发展动向[J].科技资讯，2010(08).

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摘要：本文主要介绍了BHVAC防爆加热通风空调机制冷与空

调系统的设计，对加热通风空调机的系统构成、设备选型等问题进行了深入分析。

关键词：加热通风空调机系统构成设备选型

1 系统构成

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2 设备选型

表2冷凝面积与风量

■

在此基础上按照某种冷凝器产品样本进行试选型（凯迪），结果如表3。

表3冷凝器试选型

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其主要参数见表4。

表4换热器参数

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③蒸发器选型

表5蒸发器参数

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按照全部显热换热在设计假设条件下计算风量汇总为风量1，按换热器表面风速2m/s估算汇总为风量2，两组数据局基本吻合，说明设计假设条件正确。

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④空气加热器选型

冬季对分析间内加热使用空气加热器，使用125℃低压蒸汽。循环风量与夏季工况相同。计算结果汇总见表6。

3 其他

①与分析间连通的部分需要作保温处理，一般用10~15mm保温胶棉贴附即可。

参考文献：

[1]方立英.暖通节能技术分析[J].中国住宅设施，2011(03).

[2]江嘉春.暖通空调软件技术及其发展[J].科技创新导报，2011(07).

[3]吴用存.浅析电制冷机组取代溴化锂制冷机组的可行性[J].科技资讯，2010(05).

[4]丁纯.影响空调节能控制的关键因素和节能技术发展动向[J].科技资讯，2010(08).

纺丝环吹空调监控系统改造篇4

触摸屏由于长期使用,设备老化严重,存在屏幕显示暗淡、花屏,显示画面残缺不全,触摸位置不准确及屏幕没有响应等问题,严重影响工艺人员的日常操作,给生产带来极大的隐患。触摸屏数量多,维护成本高,维护过程中拆卸触摸屏时,PLC自动处于STOP模式,造成生产装置排废。为了彻底解决原系统存在的问题,笔者拟采用一台PC机来替代12 块触摸屏。

1 纺丝环吹空调监控系统改造方案

原环吹系统结构如图1 所示。原触摸屏的主要功能有: 风量的手动、自动控制方式切换; 风量的测量值模拟棒图显示和数值显示; 风量设定值输入,模拟棒图显示和数值显示; 风量输出显示,风量输出手动控制; PID参数设置; 延时时间设置; 最大偏差设置; 实际风压显示; 风量高/低报警信息显示; 仪表回路断路、坏值报警显示; 风量阀位保持、全开/全关手动控制; 风量趋势显示; 风量传感器参数设置。其中风量传感器参数设置包括: 量程上限设定; 量程下限设定; 传感器实际值显示; 传感器调整值设定; 传感器延时时间设定;高报设定、高报延时设定、高报允许/禁止控制; 低报设定、低报延时设定、低报允许/禁止控制; 传感器断线检测允许/禁止控制。

为了做到对原来PLC改动最小,采用通过MPI接口和上位机通信的方式,把4 套S7-300PLC整合在一个系统下,改进后的环吹系统如图2 所示。

具体改造的步骤分为:

a. 将完全独立的4 套PLC主机,通过MPI接口用电缆连接在一起,PLC的MPI地址分别修改为A1 线MPI地址为3; A2 线MPI地址为4; B1线MPI地址为5; B2 线MPI地址为6。

b. 新增加一台PC机和一块CP5611 接口卡,安装WINDOWS XP以后,安装WINCC 7. 0 和有关驱动软件。

c. CP5611 接口卡通过电缆和4 套PLC主机的MPI连接。

2 系统软件的组态

为了实现前面描述的触摸屏功能,需要找出实现这些功能所需要的各个变量在PLC中的具体地址,这是改造能否成功的关键。该系统改造需要找出的变量地址有: 风量显示; 风量设定; 风量输出; 风量高报设定、高报延时设定; 风量低报设定、低报延时设定; 风量调节阀保持按钮; 风量调节阀全开按钮; 风量调节阀全关按钮; 控制方式手动/自动开关; 控制回路增益设定; 增益时间设定; 实际风压显示; 最大偏差设定; 最大偏差延时设定; 比例因子设定; 报警允许/禁止按钮; 仪表断路、坏值报警检测允许/禁止按钮。

全部装置一共有96 个控制回路,上述各种模拟量和开关量共有2 496 个,这些变量必须在WINCC中定义,只有这样在WINCC组态的流程图画面上才能对相关点进行操作。

WINCC软件组态步骤分为:

建立WINCC与PLC之间的MPI通信的过程为:

a. 在PC机的扩展槽插入CP5611 卡,在PC机的控制面板中选择“设置PG/PC接口”,打开设置对话框的“为使用的接口配置参数”下拉菜单,选择“CP5611( MPI) ”。

b. 在WINCC的变量管理器中添加“SIMAT-IC S7 Protocol Suite. chn”驱动程序内选择“MPI”通道单元。再单击“MPI”,选择“系统参数”,打开“系统参数———MPI”设置对话框,在“单位”选项中“逻辑设备名称”选择CP5611( MPI) 。

c. 选择MPI通信驱动,右击鼠标选择“新驱动程序的连接”,每个连接只能连接一个CPU。连接4 个CPU,一共需要建立4 个连接。建立连接以后需要设置连接的属性,修改PLC的CPU站地址: A1 线为3; A2 线为4; B1 线为5; B2 线为6。

改造过程变量比较多,为了方便管理与查找,按变量的不同类型,创建相应的变量组,在变量组中创建变量,变量组主要有: 设定值变量组、测量值变量组、阀位输出值变量组、手动/自动切换变量组、控制参数设定变量组、传感器参数设定变量组及阀位控制变量组等。

3 组态画面

为了保持原有风格,流程图界面和触摸屏保持一致,唯一的区别是原来每块触摸屏一次只能显示4 个回路,一条线的控制回路分布在3 个触摸屏上。4 条生产线共12 块触摸屏。改造以后,充分利用了PC机显示屏比较大,分辨率高的优势,对画面布局重新设计,组态了总貌画面、控制操作画面、传感器参数设定画面、报警参数设置画面、阀位控制画面、历史趋势组态画面、报警信息显示画面和用户管理画面。将96 个控制回路整合以后的环吹空调总貌如图3 所示,A1 线历史趋势显示画面如图4 所示,报警信息显示画面如图5 所示。

4 结束语

中央空调在线监控篇5

1、方案优势分析

(1)本地控制与集中监控功能相结合的网络温控器HL8002DB-MD是针对系统项目的集中管理需求而研发的，具有开放式网络协议、现场操作、远程集中管理等优点。充分满足用户的使用和物业集中管理。(2)实现节能管理网络温控器的特有的远程监控功能为实现节能管理提供了便利条件。响应国家节能管理政策，冬季设定温度最高不超过18℃，夏季设定温度不低于26℃，使其能源费用以最经济方式开支，从系统管理上实现节能。

(3)欠费切断功能通过系统远程控制功能，为计费可以关闭欠费用户的水阀及风机盘管，使其无法正常使用;用户缴费后打开电动阀或温控器电源。为物业收费提供保障。

(4)优化设备运行：对系统设备进行一体化控制，使设备以最合理方式运行，同时对设备运行有效的监控，可以大大减少设备故障，延长设备使用寿命，降低设备维护费用。

(5)提供舒适环境：提供一个最完美的客人消费环境和工作人员工作环境，及时发现故障。

(6)提高效率：利用现代化智能控制技术对系统设备进行控制，大大节省大楼设备管理人员，同时避免因人为错误操作而造成设备损坏。(7)适应未来发展：充分体现现代化信息化的技术特性，大大提高建筑的档次，使之适合未来社会发展的需求。

2、系统配置方案

本系统配备本地管理软件EMS2008V1.0系统 1套。配备数据采集器Adptor，每台数据采集器可带128个能量计量表或网络温控器。数据采集器又具有很强的互连功能，用于延伸RS485工业总线，开辟支线，变换网络的拓扑结构。考虑到施工及布线方面的限制，所以本系统共选34台数据采集器。

3、系统原理

节能空调制冷系统分析篇6

摘要:本文指出能源是当今世界性的迫切问题,解决能源的方针是开发和节约能源。对于电信部门来说,主要任务是节约能源,因此提高空调的制冷效果,具有重要的意义。

关键词:机房空调制冷

中图分类号:TE0文献标识码:A文章编号:1006-8937(2009)03-0176-01

随着经济的发展和人们生活质量的提高,环境污染问题、能源紧张问题和食品安全问题越来越引起世界各国人民的关注。制冷空调行业发展的趋势是节能、环保和安全。本文主要对蒸汽压缩式制冷系统运行与管理中的节能、环保和安全问题进行了探讨。

1节能空调制冷系统简述

空调制冷系统由压缩机,冷凝器,膨胀阀和蒸发器组成,其工作过程如下:制冷剂在压力温度下沸腾,低于被冷却物体或流体的温度。压缩机不断地抽吸蒸发器中产生的蒸气,并将它压缩到冷凝压力,然后送往冷凝器,在压力下等压冷却和冷凝成液体,制冷剂冷却和冷凝时放出的热量传给冷却介质(机房空调采用的空气),与冷凝压力相对应的冷凝温度一定要高于冷却介质的温度,冷凝后的液体通过膨胀阀或其他节流元件进入蒸发器。

在整个循环过程中,压缩机起着压缩和输送制冷剂蒸气并造成蒸发器中的低压力,冷凝器中的高压力的作用,是整个系统的心脏;节流阀对制冷剂起节流降压作用并调节进入蒸发器的制冷剂流量;蒸发器是输出冷量的设备,制冷剂在蒸发器中吸收被冷却物体的热量,从而达到制取冷量的目的;冷凝器是输出热量的设备,从蒸发器中吸取的热量连压缩机消耗的功转化的热量在冷凝器中被冷却介质带走。

空调的节能在电信生产中的管理工作较为薄弱,能源浪费现象较为严重,所以加强空调的维护管理和技术改造,可以达到节能的目的。

2影响空调制冷效果的因素

由于空调四大件中,压缩机效率已经由投资成本决定,因此影响空调制冷效果的具体因素如下:

2.1制冷系统的蒸发温度

蒸发器内制冷剂的蒸发温度,应该比空气温度低,这样机房的热量才会传给制冷剂,制冷剂吸收热量后蒸发成气体,由压缩机吸走,使得蒸发器的压力不会因受热蒸发的气体过多而压力升高,从而使蒸发温度也升高,以致影响制冷效果,而这个的温差,是结合空调的投资成本及制冷工作时能耗费用而综合决定的。在我们机房空调中,蒸发器采用的是直接蒸发式,这个温差为12～14℃,而实际上,由于种种不良因素的影响,不能很好的保证这个温差,有时在20℃以上,这样我们的能耗就增加了。通过计算,在冷凝温度不变情况下,蒸发温度越低,压缩机制冷效果降低,排气温度升高。制冷系统中蒸发器的制冷剂,蒸发温度降低1度,要产生同样的冷量,耗电约增加4%左右。

2.2胀阀开启度

必须定期测量膨胀阀过热度,调整膨胀阀开启度。步骤如下:停机,将数字温度表的探头插入到蒸发器回气口处的保温层内,准备读出蒸发器回气的温度T1将压力表与压缩机低压阀的三通相连(HIROSS40UA等没有低压阀的空调,则将压力表与蒸发器上的接头相连),准备读出蒸发器出口压力所对应的温度T2开机,让压缩机运行15分钟以上,进入正常运行状态,使系统压力和温度达到一恒定值。现场测得高压压力为18Kg/cm2,高压开关始终处于闭合运行状态,故对系统影响不大,不用作特别处理。读出蒸发器出口温度T1与蒸发器出口压力所对应的温度T2,过热度为两读数之差。注意,必须同时读出这两个读数,因为膨胀阀是一个机械结构,它的动作会同时引起T1和T2的改变。膨胀阀过热度应在5-8℃之间,如果不是,则进行调整。

2.3制冷系统的冷凝压力

空调冷凝器脏机房空调一般采用风冷式冷凝器,它由多组盘管组成,在盘管外加肋片,以增加空气侧的传热面积,同时,采用风机加速空气的流动,以增加空气侧的传热效果。因片距较小,加上机房空调连续长时间使用,飞虫杂物及尘埃粘在冷凝器翅片上,致使空气不能大流量通过冷凝器,热阻增大,影响传热效果,导致冷凝效果下降,高压侧压力升高,制冷效果降低的同时,消耗了更多的电力,冷凝压力每升高1kg/cm2,耗电量增加6～8%。采用对策:结合空调使用环境,根据结灰情况,定期对空调外机进行冲洗,具体方法是用水枪或压缩空气,由内向外冲洗空调冷凝器,清除附在冷凝器上的杂物和灰尘,现在杭州电信分公司每年两次对机房空调外机进行冲洗,保证良好的散热效果的同时,节约了大量的能源。

冷凝器配置不当有些厂家为了节约成本,追求利润最大化,故意配置偏小的冷凝器,使空调制冷效果降低,这种情况尽量在空调设计时进行避免,但有时也会发生,夏天造成空调频繁高压告警,频繁冲洗空调外机也无济于事,严重加重了维护人员的工作量,必须更换冷凝器。如杭州转塘、新风机房,由于冷凝器配置偏小,夏季三天两头高压故障,维护人员疲于奔命,浪费了大量的人力物力,现在杭州电信分公司对配置不合理的冷凝器已进行了更换,很好的解决了这个问题。

系统内部有空气如果空调抽真空不够,加液时不小心,就会混进空气。空气在制冷系统中是有害的,它会影响制冷剤的蒸汽的冷凝放热,使冷凝器的工作压力升高,如当时的冷凝温度为35度,对应的冷凝压力为12.5kg/cm2表压,可实际压力表的压力可能是14kg/cm2,这多出来的1.5kg/cm2的空气占据在冷凝器中(道尔顿定律),由于排气压力增高,排气温度也升高,制冷量减少,耗电量增加,所以必须清除高压系统中的空气。采用对策:进行放空气操作,在停机情况下,从排气口或冷凝器丝堵处放气进行放气操作。

制冷剂冲注过多,冷凝压力也会升高。由于多余的制冷剂会占据冷凝器的面积,造成冷凝面积减少,使冷凝效果变差。

通过上述手段,可以保证空调工作在最佳状况,不仅降低了空调的故障率,而且单台空调在夏季可以节约10～20%的能量。因此,加强空调维护,对空调的制冷效果、空调寿命、尤其是节约能源具有重要的意义。

参考文献:

[1] 王起霄,刘淑静,汝长海.变频空调的性能研究[J].哈尔滨商业大学学报(自然科学版),2001.

[2] 马娟丽.中央空调系统的最优化运行[D].西安科技大学,2006.

[3] 何厚键.中央空调水系统的建模与优化研究[D].沈阳工业大学,2005.

[4] 许远超.中央空调水系统优化控制策略研究[D].南京理工大学,2005.

空调监控系统篇7

1 工程实例

1.1 工程概况

以某公寓为例, 该公寓大多为房型, 除顶层为复式 (楼中楼) 外, 均为三室二厅, 建筑面积约240。采用全空气空调系统, 产品采用美国原装进口的TEMPSTAR小型中央空调系统。

1.2 室内暖通空调系统设计

1.2.1 室内、外机组的布置

将室外机组放置在阳台上, 将立式室内空气处理机组放置在储蓄室中 (TEMKPSTAR的室内机组支持水平吊装和立式安装两种方式, 该工程涉及到了这两种型式) 。室内空气处理机组中的送、回风都配置有消声静压箱, 能够降低空调机组噪声对业主的影响。

1.2.2 新风、排风及冷凝水系统

保证室内空气品质就必须要有新风的有组织补给, 该工程应业主要求, 在电梯前设置了新风口, 新风通过新风口, 再通过连接新风口与室内机组的接管进入回风静压箱, 被室内机组均匀分配到了各个空调区域。该工程在新风口处设置了防虫丝网, 并且在新风管道上设置了调节阀来调节新风量, 在公寓的厨房以及卫生间都设置有机械排风系统, 这样的设计一方面可以保证厨房和卫生间内较为舒适的环境, 还可以有效防止串味。冷凝水排放到厨房的冷凝水专用排放接口, 室内空气处理机组冷凝水的排出口处设置有存水弯。

1.2.3 控制与操作

该工程使用的TEMPSTAR小型中央空调系统中设置了中央控制器、区域温度控制器。中央控制器可以智能控制室内、外机组, 满足用户的不同需求;区域温度控制器支持自动操作和手动操作两种方式, 还可以通过对风量调节阀进行控制, 对区域空调的送风进行控制。操作控制界面十分简单易懂, 方便用户使用、操作。

1.2.4 噪声处理

该工程使用的TEMPSTAR产品使用了一台室内空气处理机组, 可以进行新风的集中处理, 冷凝水集中处理, 接管简单。该工程在室内机组周围的墙面设置了吸声材料, 可以很好地降低噪音,

2 建筑空调节能有效措施

2.1 合理利用可再生资源及低品位能源

在资源短缺的今天, 空调使用的高品位、不可再生能源对资源环境造成了很大破坏, 因此推广使用低品位能源和可再生能源, 实现空调节能是当前的重要研究内容。地热能和太阳能都是可再生的清洁能源, 将其应用到空调制冷方面可以取得不错的效果。使用地热能设计制造的地源热泵空调系统, 利用了浅层和深层的大地能量以及地能一年四季温度稳定的特点, 在冬季将地热能作为供暖的热源, 将高于环境温度的热能取出来供给室内采暖, 在夏季把地热能作为空调的冷源, 将室内的热能取出来释放到低于环境温度的地源中, 在地源热泵空调系统中, 主需要输入少量的高位能源就能够将低温位能向高温位能转移, 大地充当了蓄能器的作用, 因此在实现空调冷暖控制的同时, 还可以很好地实现空调系统的节能。

2.2 改善系统设计理念

暖通空调系统的设计好坏直接影响着空调的使用性能以及系统节能, 因此在设计方面要遵循以下三个原则:第一, 坚持空调系统的设计原则。供暖系统应当能够实现除了楼梯间意外的各个房间的室内温度都能处于可单独调控状态, 要实现分户或分室分摊热量, 同时要尽量减少管材的消耗, 简化管路设计, 降低建造成本。第二, 改善围护结构性能。维护结构导致的热损失占据了空调能耗的很大一部分, 维护围护结构的保温性能决定了维护结构导致的能耗量占总能耗量的多少, 因此改善围护结构的保温隔热性能是进行空调节能的重要措施。第三, 改善系统的控制方法。以舒适性评价指标作为空调系统调控参数, 可以弥补传统评价指标的缺点, 还可以实现空调系统的节能。

2.3 保证建筑室内布局的合理性

暖通空调的使用旨在为人们创造舒适的室内生活环境, 如果建筑本身布局合理, 能够自身为业主营造出良好的室内环境, 就可以减少人们对暖通空调的使用, 从而降低空调能耗, 降低建筑能耗, 因此建筑室内布局合理性具有十分重要的意义。建筑布局应当充分利用阳光, 注重通风设计, 节省能源, 为居住者营造一种亲近自然的感觉, 合理的建筑布局应当以人、建筑与环境的和谐统一为目标, 善于利用天然条件和人工手段为人们创造舒适、健康的生活环境, 尽可能地减少人与建筑对自然环境的破坏。

2.4 坚持绿色建筑设计理念

在资源日益短缺的今天, 节能减排应当是人们的共识。建筑能耗的降低不能够仅仅依靠暖通空调节能, 还要进行建筑设计的节能, 因此建筑设计要坚持绿色建筑的设计理念:节约能源、节约资源、回归自然。

3 暖通空调技术的发展

3.1 供暖技术

分户热计量的实施是热计量方式的一大改革, 使热计量更加合理、准确;供暖系统改造, 低温地板辐射供暖, 新型散热器应用、发展使暖通空调系统得到了很大的改善, 提高了空调的供暖性能;区域供热供冷、冷热电联供技术, 分布式冷热电联供技术使供热方式更加科学化、合理化, 更能够满足人们多样化的需求。

3.2 通风技术

不同的空间适合采取的通风技术存在差异, 暖通空调通风技术设计结合空间特征, 包括住宅通风设计, 传染病院通风设计, 手术室、实验室等应用生物洁净空调的空调洁净技术, 商场等公共场所的通风设计以及工业通风等。

3.3 室内环境质量

暖通空调设计结合室内空气环境质量, 通过对室内建筑装饰材料、设备等散发出的污染物进行规律研究以及评价等办法, 合理组织通风空调气流, 最大限度地保证屋内空气品质。

3.4 燃气空调和蓄能技术

燃气空调技术发展主要体现在燃气热泵的发展以及燃气供应方式的发展, 燃气的冷热电三联供以及燃气蒸汽联合循环方式使燃气空调性能有了很大提升。暖通空调蓄能技术主要包括水蓄冷技术, 蓄热供暖技术, 低温送风技术等。

3.5 空调通风系统和设计进展

使用分散式个别空调, 改造并设计变风量、变水量系统, 进行置换通风及相关系统的研究的应用, 使空调通风系统更加科学与合理。利用新风利用、蒸发冷却技术等, 住宅空调方式得到了很大改善。

3.6 模拟与分析技术、智能控制

空调能耗占据了建筑能耗的四层左右, 进行暖通空调能耗模拟和能量分析有助于选择低能耗的空调设计方式, 随着建筑自动化技术的发展, 智能建筑不断涌现, 暖通空调技术在智能建筑中的应用成为了新的研究方向。

3.7 施工安装和运行管理

暖通空调施工安装有严格的技术规定, 安装完成后要进行交公调试和试运行, 运行管理要十分关注空调的运行节能, 还要及时对空调系统进行清洗、过滤、灭菌处理等。

4 结语

空调能耗占据了建筑能耗的四成左右, 随着人们生活水平的提高, 空调使用量必定增加, 空调能耗还将持续增长, 这就给节能工作带来了很大的挑战。家用暖通空调为人们创造了舒适的室内环境, 提升了人们的幸福指数, 但是在资源短缺的今天, 节能减排应当是民众的共识, 降低建筑能耗和空调能耗是设计到国计民生的大事, 因此重视暖通空调技术研发, 在各个环节重视系统节能是十分必要的。

参考文献

[1]艾阳.论暖通空调系统在建筑节能中的技术应用[J].科技风, 2010 (1) :256.

空调监控系统篇8

1 暖通空调系统简介

暖通空调是指室内或车内负责暖气、通风及空气调节的系统或相关设备。暖通空调系统的设计应用到热力学、流体力学及流体机械, 是机械工程领域中的重要分支学科。暖通空调系统可以控制空气的温度及湿度, 提高室内的舒适度, 是中大型工业建筑或办公建筑以及高档住宅建筑中重要的一环。暖通空运系统是对空调实施的全面监控, 如新风机组的监控, 监视新风机组的运行状态、风机出口的空气流量和空气温度、湿度, 控制风机的启动和停止, 控制水侧调节阀, 已达到预设的温度和湿度定值。暖通空调系统是一个国际性的产业, 其相关工作包括系统的运行、保养、设计及架构、设备制造商及业务、研究以及教育推广。目前对于暖通空调系统节能研究较多, 且取得了较好的研究成果。

2 目前暖通空调进系统在建筑节能中存在的问题和应对措施

2.1 暖通空调系统节能问题

正如以上介绍的暖通空调系统是一个复杂的系统, 系统的设计方案直接关乎其使用性能, 同时也直接影响系统的使用过程的能耗情况。例如在新风系统的设计过程中系统设计新风量时应按照室外气象参数的不同而做出调整, 从而减少启动主机所消耗的时间, 即减少能量消耗和浪费, 由此可以看出暖通空调系统的设计方案对空调能耗有着重要影响。但是在实际生产中很多厂家不重视暖通空调系统的设计, 或者受到利益等因素的诱惑而造成暖通空调系统存在一系列的问题。例如很多暖空调系统是根据最大负荷来设计的, 但实际应用中系统仅能在部分负荷状态下正常运行。这种情况下如果系统各个部分的设计不能满足部分负荷下运行的技术要求, 系统的运行就会大大的增加能耗, 且大部分能耗没有被有效利用, 而是用在不必要的闲置部分上, 同时还会造成机器成本升高, 能量损耗严重以及后期的维护费用增加等问题。

2.2 对暖通空调系统节能问题的应对措施

解决暖通空调系统的节能问题最有效的措施是在设计系统是从分考虑能量利用和损耗情况, 仔细对比设计方案, 将节能作为系统设计的一个硬性指标。因为暖通空调的冷热源系统需要消耗大量的能量, 所以在设计冷热源系统时不仅要考虑系统运行所需的投资费用, 同时还要考虑使用地点能能源结构以及建筑物的使用功能, 充分的比较各方案的能耗指标。在对系统的形式进行选择和划分时应综合考虑暖通空调的朝向及周边区的不同, 最好对系统进行分环或分开设置, 以利于后期控制各个分系统。这样设计系统可以减少夏季和冬季因冷热不均而产生的过量能量消耗。另外在设计系统时不能一味的引进新技术, 忽视系统投入使用后实际的节能效果。因为每一项技术都具有一定的适用范围, 必须综合考虑空调的实际使用情况如地点、建筑类型、安装位置等, 并且考虑使用成本以及节能效果后选择合适的、实用性最强的技术方案后再投入生产。

3 家用暖通空调系统节能优化措施

3.1 合理设计暖通空调系统

暖通空调系统设计直接影响节能性能, 因此合理选择暖通空调系统至关重要。目前空调空气处理机的DDC多采用P工D来控制, 如果P工D的系数较高, 空调对室内气温感应敏感, 温度波动的反应特异性曲线走向较陡, 这样大大缩短了控温达到设定温度的过渡时间。相反如果P工D的系数较低, 达到设定温度所需的时间就长。P工D的系数必须与空调系统匹配, 否则会引起DDG控制系统的失衡, 具体表现为室内温度不稳定, 波动幅度大, 而且水侧的电动调节阀无法在固定开度上正常运行。一般家用空调的P工D都能很好的控制空调系统, 一些高级空调也可使用双极控制系统, 即在空调的送风道和室内均安装温度灵敏传感器, 室内温度有DDC控制器来控制, 水阀的驱动则有风道处的温度传感器以及DDC共同控制。双极控制更加灵敏的原因在于风道温度变化比室内更快, 有了风到处的温度传感器发挥作用, 系统对温度波动的响应更加快速。

3.2 合理选择空调的冷热源

合理选择空调的冷热源能够改善空调系统的节能性能。例如在过渡季节或冬季利用室外温度较低的冷风作为新风引入空调, 从而带走室内的热湿负荷, 节省空调系统集中制冷所消耗的大量能源。而在夏季, 可以在夜间利用较低温度的新风间歇性的带走室内热量, 达到免费预冷的效果。

目前常用的两种节能热源技术是水源热泵和地源热泵技术。水源热泵是利用大量的浅层水源如地球表面、地下水源以及湖泊, 或者是利用工业废水等可再生水资源来实现空调制冷和供热的节能型措施。一年四季地表浅水层的温度都是相对恒定的, 通常保持在10-25摄氏度, 作为空调系统的热源对空调节能有极大地意义。空调系统利用热泵机组可将低温热源转变为高温热源, 无论冬季还是夏季均可将蓄能水体作为供暖的热源和制冷的冷源。冬季空调系统从水源中吸收能量用于室内供热, 而在夏季系统则吸收室内的热量释放到水体中达到制冷的效果, 这样一来空调系统同时具备了供暖、制冷以及日常生活中提供热水的实用功能。研究显示水源热泵没消耗1千瓦时的电量可以为用户提供4.0-5.0千瓦时的热量, 或者是得到5.5-6.3k W·L-1的冷量。与空气热源泵功效相比, 水源热泵的能耗更低, 能量利用效率更高, 其运行费用仅传统空气热源泵空调的60%左右。

地源热泵是利用地能的常年温度比较平衡的特点, 在冬季将地能作为空调供热的热源, 节省空调供热所消耗的电能等能源物资。在夏季也可以将地能作为空调的冷源, 将室内的热能吸出, 释放到比室内温度低的地缘中达到降温的效果。在该系统中地面充当了储能器, 提高了空调能量利用的效率。与传统的空气热源泵相比, 地源热泵系统的电能消耗降低400%, 对节能环保意义重大。

3.3 加强冷热回收利用的运用

家用暖通空调系统节能的另一个切入点是开发和利用新能源。目前采用的热回收技术主要是在系统中安装能量回收装置, 将排风中的能量用于新风的处理, 这样可以大大减少新风处理所需的能量, 有效降低机组的负荷, 从而达到节能的目的。选择热回收装置时要因地制宜, 结合当地的气候条件和住宅建筑的实际情况以及排放风中的悠哈气体含量等因素综合选择一种实用性虽高的装置, 达到降低成本、回收冷热能、节省能源的目的。

4 结语

随着建筑业的迅速发展, 暖通空调的使用越来越广泛, 空调耗能的问题成为人们共同关注的问题, 空调设计人员对暖通空调系统节能性能给予很大的重视。暖通空调系统节能情况直接关系到人们的健康、日常生活质量, 更重要的是直接关系到国家能源资源的消耗利用以及环境污染。目前相关行业已经对节能问题进行了大量的研究, 并对有关的节能问题采取了相应的改进和优化措施, 力推进节能技术, 保障了能源安全和可持续发展。

摘要：在社会经济快速发展的今天, 环境问题和能源问题也日渐尖锐, 因此研究暖通空调对建筑节能作用至关重要。本文简要分析了空调系统耗能大小的影响因素, 同时对减少冷热负荷、提高空调系统冷热源的效率以及减少风机和水泵耗能等问题作出阐述, 为家用空调的节能提供一定的对策和措施。

关键词：暖通空调,节能,措施

参考文献

[1]陆耀庆.暖通空调设计指南[M].北京:中国建筑工业出版社.

浅析飞机空调系统篇9

关键词：制冷,空调,空气循环,蒸发循环

1 引言

早在1909年8月法国的飞行员路易.布莱里奥成功飞跃英吉利海峡, 由于当时飞机的飞行高度不高, 飞机的承载效率不高。因此在早期的航空中飞行员只能裹着厚厚的保暖服飞行, 直至1936年空调系统开始装载在飞机上, 飞行员们才能从极端的飞行环境中解脱出来。

2 空调系统产生的原因

由于空气是有重量的, 所以能产生压力, 地球引力的作用使空气分布很不均匀, 越接近地球表面空气的密度也越大, 所以大气的压力也越大, 随着高度的增加, 大气的压力下降。低气压对人体本身也有危害, 随着大气压力的降低, 人体会出现高空的胃肠胀气、组织气肿等高空减压症。压力降低, 体内的气体过饱和游离形成气泡, 阻碍血液流通并压迫神经, 导致关节和头部疼痛, 若高度升至19200米时, 大气压力为47mm Hg, 水的沸点为37摄氏度, 这等于人体的体温, 如果人体暴露在该环境下, 体内的液体将会沸腾汽化导致皮肤水肿, 人体温度将降低至难以生存。高空环境的另外两个因素是缺氧和低温, 平流层的温度大致在-56.5摄氏度;飞行高度增加, 大气压力减小, 空气密度减小, 单位体积的空气含氧量减小直接导致人体血液中的氧气饱和度降低, 从而导致高空缺氧。从六千米高度属于严重缺氧高度, 会发生身体代谢功能严重障碍;到七千米高度, 人体的代偿活动已不足以保证大脑皮层对氧的最低需要量, 人大脑会迅速出现意识丧失, 产生突然虚脱。从1903年莱特兄弟进行人类历史上的首次成功的将飞机飞离地面几米高, 到今天的民航固定翼客机运行在10000米高空左右的对流层到平流层底部, 乃至一些军用飞机飞行在两万米的高空。为使驾驶员能够生存并提高驾驶时的舒适度, 空调系统在飞机上的运用随着飞行速度、飞行高度的增加也在不断革新。空调系统的作用:产生压力、提供适宜的温度、提供氧气。

3 飞机制冷系统概述

飞机上使用的制冷系统有空气循环和蒸发循环两种基本类型:空气循环制冷系统是以空气为制冷工质, 以逆布雷顿循环为基础的;蒸发循环制冷系统是以在常温下能发生相变的液态制冷剂为工质, 是建立在卡罗循环的基础上的。空气循环制冷系统通过压缩空气在膨胀机中绝热膨胀获得低温气流实现制冷, 其理想的工作过程包括等熵压缩、等压冷却、等熵膨胀及等压吸热四个过程, 与蒸发循环制冷的四个工作过程相近。两者的区别在于:空气制冷循环中空气不发生相变, 无法实现等温吸热;空气的节流冷效应很低, 降压制冷装置是以膨胀机代替节流阀。

4 蒸发循环制冷系统

自从1877年德国慕尼黑工学院教授林德, 发明设计出第一台以氨为制冷工质的制冷机以来, 一百三十年来, 其制冷技术原理与工艺方法一直沿革至今, 所不同的只是改换了制冷工质, 由氨换成了氟里昂, 目前又由氟里昂换成非氟制冷工质。蒸发循环闭式系统由蒸发器、压缩机、冷凝器、膨胀阀等组成, 经压缩机压缩后的高温高压的制冷剂以气态进入冷凝器散热降温液化, 成为高压液体, 根据蒸发器出口的温度调节膨胀阀中的制冷剂的流量, 使经膨胀阀后得到的低压液态的制冷剂进入蒸发器, 在蒸发器内吸收周围空气的热量, 变为低压蒸汽, 再进入压缩机, 往复循环。从而利用制冷剂状态变化使蒸发器热边的空气得到冷却, 冷凝器周围空气得到加热, 相当于利用制冷剂做为载体将蒸发器周围空气中的热量“搬运”到冷凝器周围散掉。蒸发循环制冷系统的冷却效率高, 而且在地面顶级条件下有良好的冷却能力, 高空高速飞行时有良好的经济性, 节省燃油。闭式系统只在少数民用机上使用, 主要运用在高性能飞机的电子设备舱冷却方面。

5 空气循环制冷系统

目前大型飞机上都是采用空气循环系统制冷的, 该系统由冷热两部分气体管路组成, 两支管路的气体都是来自发动机的压气机引气, 飞行员根据季节特点及航路中的不同需要, 旋转空调面板的温度调节旋钮到合适的位置, 温度控制器接到飞行员的输入指令后, 与接收到的管道温度传感器和客舱温度传感器进行比较, 是加温还是降温, 从而控制到达混合室的冷空气和热空气的比例, 得到满足人体生理和工作需要的座舱空气。热通道较简单, 就是发动机引来气体中的一部分, 经过调节活门直接到达输送到混合腔的通路, 各种空气循环制冷系统主要冷路的设计实现上, 根据冷路系统中涡轮冷却器的类型可将空气循环制冷系统分成三类:涡轮风扇式、涡轮压气机式及涡轮压气机风扇式。其中涡轮压气机风扇式制冷系统是前两者的组合, 结合了前两者的优点。

5.1 空气循环制冷系统的优点

目前飞机上制冷主流采用的都是空气制冷循环, 其优点在于:第一制冷工质的环保和无变相变性。空气是天然的工质, 无毒无害, 对环境没有任何破坏作用, 而且可以随时实地自由获取。制冷循环中空气只起着传递能量的作用, 无论是它的化学成分还是物理相态都不发生变化, 这是区别于其他工质作为制冷剂的制冷循环的最明显的特征。采用节能的直接冷却系统, 空气即使制冷剂又是载冷剂, 供冷无需热交换器, 冷空气直接进入需要冷却的环境消除热负荷, 系统正压。运用在航空上, 就地取材, 省去了单独的压缩机以涡轮喷气发动机的压气机代替, 同时也解决了客舱增压及换气的问题。第二制冷范围宽, 低温下运行性能优良。空气制冷循环可以满足零摄氏度以上负一百四十度的要求, 尤其在-72°C以下时其制冷性能比蒸发循环系统好, 而现代大型飞机运行时从地面到一万米高空, 温度变化很大从而空气制冷循环机较宽的温度制冷范围刚好满足其要求。第三空气制冷设备可靠性高、维护方便, 空气制冷装置结构简单, 可靠性高, 安全性好, 制冷剂可随时随地自由获得补充, 不必担心泄露问题;另外空气制冷循环装置拆装、移动方便, 无需回收制冷剂, 便于维护。

5.2 空气循环制冷系统的原理

空气循环制冷系统由压缩空气源、热交换器和涡轮膨胀机等组成。由发动机带动的座舱增压器或者直接由发动及引出的高温高压空气先经过热交换器, 将压缩热传给冷却介质 (热交换器的冷却介质一般是机外环境空气和燃油) , 然后流入涡轮中进行膨胀, 并驱动涡轮旋转, 带动同轴的压气机或风扇, 将热能转化为机械功, 空气本身的温度和压力在涡轮出口得到大大降低, 由此获得满足温度和压力要求的冷空气, 再与热路空气按一定的比例混合后就可以通向客舱提供舒适环境并增压。为了达到较好的制冷效果, 热交换器外围的冷却空气流动的越快, 热交换器中需要被冷却的发动机压气机引气的冷却效率越高, 将涡轮同轴相连的风扇与热交换器串联在同一条冲压空气管道上, 这样通过涡轮将热能转化的机械功驱动风扇转动, 加速了热交换器周围冷却空气的流动, 就刚好达到提高冷却效率的目的。涡轮风扇式空气循环制冷系统就是这样满足冷路制冷要求的, 但由于飞机在高空高速飞行时比在地面及低速飞行时, 涡轮风扇式空气循环制冷系统中的风扇做功的负荷减小很多, 使得高速飞行时涡轮转数增加, 容易产生超转, 影响制冷效果并减小涡轮的寿命, 故要限制飞行高度。

在接触面积相同的情况下, 温差越大、高温物质与低温物质之间的单位时间热流量越大, 散热效果越明显, 涡轮压气机式空气循环制冷系统应运而生。与涡轮风扇式空气循环制冷系统的不同在于, 高温高压引气经过第一级热交换器冷却后, 又进入压气机, 涡轮同轴连接压气机对空气做功后使其压力和温度均提高, 然后空气又流向二级热交换器进行冷却, 故而涡轮压气机式空气循环制冷系统又叫做涡轮升压循环制冷系统。二级热交换器冷却与被冷却气体温差加大, 热交换率增加, 同时由于涡轮压气机式制冷系统的膨胀比比涡轮风扇式的大, 故其制冷能力也大。这样较少的供气量就能满足相同的制冷效果, 发动机油耗少, 经济性好。但在飞机静止在地面或低速运动时, 热交换器周围缺乏冲压空气, 就会使热交换器外围空气的温度升高, 从而缩小温度差导致热交换律降低, 影响制冷效果, 因此在M D 8 2及MD90飞机空调系统中增加了一条与冲压空气管道风扇通道并列通向热交换器的风扇通道。

该风扇是由飞机机上电源驱动的, 当飞机停留在地面时, 冲压空气管道阀门关闭, 风扇通道阀门打开, 飞机电源向风扇供电驱动空气流过热交换器周围进行热交换, 达到较好制冷效果;当飞机达到一定的速度, 风扇断电, 风扇通道阀门关闭;冲压空气管道阀门打开, 由飞机飞行时产生的冲压空气直接对热交换器进行冷却。这样就保证了在任何情况下, 流过热交换器的冷却气流量保持稳定, 提高空调制冷效率。

涡轮压气机风扇式制冷系统是涡轮压气机式和涡轮风扇式制冷系统的结合, 最大的特点是将涡轮、风扇及压气机三者共轴, 风扇通道直接与涡轮压气机式制冷系统的两级热交换器的冲压空气管道相连, 这样高温高压空气经过一级热交换器后再经过涡轮膨胀, 高压空气中的热能就通过涡轮转换成风扇和压气机的机械功, 并且由于是共轴, 风扇和压气机之间可以自动协调涡轮传导的机械能的分配比, 在地面时, 由于风扇的负荷增加, 能从共轴上分配到较多的机械能用来驱动空气流过热交换器的表面, 当到达一定飞行速度时, 风扇负荷减小, 压气机从共轴上分配到更多的机械能用来提高引气的压力和温度, 形成温度差, 有利于热量散出;同时风扇分配的机械能减小, 保证了其工作不超速。

6 总结

随着航空制造业突飞猛进, 飞机空调系统取得了飞速的发展, 在空调系统除水等各个领域还需更上一层楼, 复合材料的使用使飞机的承载比增加, 发电机的可靠性及发电容量不断提高, 加上发动气管路维护较困难, 现在蒸发循环制冷系统正慢慢进入民航客机, 如B787。航空空调系统必然要经历一次新的变革。

参考文献

[1]李敏华, 巫江虹.空气制冷技术的现状及发展探讨.制冷与空调.2005, 2 (5) .

空调监控系统篇10

通风系统中污染物对能耗的影响首先体现在送回风系统上, 大量的灰尘和颗粒物在送回风管道的内壁产生上聚集, 降低了风阀和风管的性能;同时降低了送、回风速度和送、回风量, 增加了风机的能耗。

风道在时间的推移和设备使用的年限增加中, 它的表面会依附着大量的灰尘 (悬浮微粒物) 。这使边壁形成的边界层发生破坏, 即破坏了流体在风道内的层流状态。又形成了紊流现象, 增加了内摩擦力, 使风力受阻, 风机的负载增大, 机组能力下降, 对于设备使用寿命会降低, 增加能源的消耗。

1 计算原理

空气在风道内流动时, 由于粘性和流体的相对运动及流体的流动惯性等因素, 形成了风道内空气流动阻力, 即摩擦阻力和局部阻力。空气在风道内流动过程中, 就要克服这两种阻力而消耗能量。即风道内空气的流动阻力为:

式中△Pm-风管内的摩擦阻力, Pa;

Z-风管内的局部阻力, Pa。

摩擦阻力

气体沿管壁流动时, 不可避免地产生摩擦阻力, 根据流体力学可知, 摩擦阻力主要发生在流动边界层内, 摩擦阻力△Pm的数学表达式为:

式中λ———摩擦阻力系数;

V———管内气流的平均速度, m/s;

ρ———空气密度, kg/m3;

L———风管长度, m;

Rs———风管的水力半径, m。风道的水力半径Rs的定义为:

式中A-风管的过流断面面积, m2;

U-过流断面上流体接触壁面的长度 (也称湿周) , m。

对于圆风管:

式中D——圆风管的直径, m。

这样, 圆风管的摩擦阻力为:

圆风管单位长度摩擦阻力 (又称比摩阻) 为:

摩擦阻力系数的确定

摩擦阻力系数的大小与风管表面的粗糙K和风管内空气流动状态 (即雷诺数Re) 有关, 而且雷诺数Re不同, 粗糙度影响程度也不一样, 因此不可能采用统一的公式来计算任意情况下的摩擦阻力系数。

根据实验研究结果各管道摩擦阻力系数可参见下表中的数据。

2 污染前后的对比

现以一风机盘管空调系统的新风处理系统为例, 风道全部用镀锌钢板 (K=0.15mm) 制作。每个送风口的风量为1080m3/h, 空调处理箱阻力为295Pa, 计算管道在不同摩擦阻力系数下所需的风机压头, 通过风机压头选择风机的功率所得的差即为增加的能耗。

绘制系统的轴测图, 如图所示。并对各管段进行编号, 标注管段长度和风量。

选定管段1-2-3-4-5-6为最不利环路,

计算摩擦阻力

(见管道阻力计算表)

风机的选取:

Pt———通风机的总压头Pa

L———通风机的总风量

Np-配用电机的额定功率

ηc———机械传动效率

ηt———通风机的总效率

m-电机容量安全系数

假定污染前的管道为薄钢板摩擦阻力系数的最大值:取λ=0.2时的摩擦阻力为 (见管道阻力计算表)

风量为:3240m/h

假定污染后的管道与污秽钢管的摩擦阻力系数的最小值相当, 即=0.75时的摩擦阻力为 (见管道阻力计算表)

风量为:3240m/h

风机的选取:

3 通风管路的污染引起的能耗的数据分析

上述计算是通过对污染前后, 中央空调通风管道内壁的粗糙度不同, 确定不同的管内表面摩擦系数的值。在计算时取表中薄钢板在污染前的管内表面摩擦系数的最大值为0.2, 取污染后薄钢板的管内表面摩擦系数的最小值为0.75。计算出两种在管内摩擦系数下的所需的风机压头和送风量。此差值可以认为是污染前后的能耗通过对风机的选型找出风机、电机的功率差损失。

结束语

通过上述的计算可以看出, 污染后的风机功率几乎上升了一倍。也就是说在污染后的管道中要保持原有各部位的风速和风压, 风机配用电机的功率几乎要增大一倍。但就能耗而言, 原有功率的风机向污染后的管道送风, 根据公式 (1) 可知摩擦阻力与管内空气流速的平方成正比, 即要使管内的摩擦阻力保持原有的数值只有使空气的流速下降, 经计算流速下降达50%左右。风机损失能耗约为30%～50%。由此导致房间温度上升 (下降) 的时间变长, 即单位时间温度上升 (下降) 的值缩小, 使得空调主机运行时间增加, 能耗也就相应增加。因此, 能耗一方面来自风机的损失, 主要的能耗损失是主机的运行时间延长造成的。由此可见中央空调管道通风系统的污染对空调的运行有很大的影响, 而且产生的能耗损失是不可忽视的。可以通过对中央空调管道通风系统的定期清洗即可达到节能降耗的目的。