中央空調系統主要由制冷機、冷卻水循環系統、冷凍水循環系統、風機盤管系統和冷卻塔組成。各部分的作用及工作原理如下:
制冷機通過壓縮機將制冷劑壓縮成液態后送蒸發器中與冷凍水進行熱交換,將冷凍水制冷,冷凍泵將冷凍水送到各風機風口的冷卻盤管中,由風機吹送達到降溫的目的。經蒸發后的制冷劑在冷凝器中釋放出熱量成氣態,冷卻泵將冷卻水送到冷卻塔上由水塔風機對其進行噴淋冷卻,與大氣之間進行熱交換,將熱量散發到大氣中去。
中央空調系統部分組成:
冷凍水循環系統
該部分由冷凍泵、室內風機及冷凍水管道等組成。從主機蒸發器流出的低溫冷凍水由冷凍泵加壓送入冷凍水管道(出水),進入室內進行熱交換,帶走房間內的熱量,最后回到主機蒸發器(回水)。室內風機用于將空氣吹過冷凍水管道,降低空氣溫度,加速室內熱交換。
冷卻水循環部分
該部分由冷卻泵、冷卻水管道、冷卻水塔及冷凝器等組成。冷凍水循環系統進行室內熱交換的同時,必將帶走室內大量的熱能。該熱能通過主機內的冷媒傳遞給冷卻水,使冷卻水溫度升高。冷卻泵將升溫后的冷卻水壓入冷卻水塔(出水),使之與大氣進行熱交換,降低溫度后再送回主機冷凝器(回水)。
主機
主機部分由壓縮機、蒸發器、冷凝器及冷媒(制冷劑)等組成,其工作循環過程如下:
首先低壓氣態冷媒被壓縮機加壓進入冷凝器并逐漸冷凝成高壓液體。在冷凝過程中冷媒會釋放出大量熱能,這部分熱能被冷凝器中的冷卻水吸收并送到室外的冷卻塔上,最終釋放到大氣中去。隨后冷凝器中的高壓液態冷媒在流經蒸發器前的節流降壓裝置時,因為壓力的突變而氣化,形成氣液混合物進入蒸發器。冷媒在蒸發器中不斷氣化,同時會吸收冷凍水中的熱量使其達到較低溫度。最后,蒸發器中氣化后的冷媒又變成了低壓氣體,重新進入了壓縮機,如此循環往復。
中央空調分布式系統控制裝置技術的優勢
中央空調分布式系統節能控制裝置的技術創新點之一是采用了分布式的控制模式,即用三個16位微處理機作下位機,對中央空調的冷熱水、冷卻水和冷卻塔風機三個子系統作獨立的節能控制和保護控制,這是針對常規的集中式控制模式存在的弊端而采取的措施。
集中式控制模式用一臺上位計算機分時控制三個子系統,在現場工作環境中,經常出現上位機與子系統通信中斷的故障,導致系統癱瘓的嚴重后果。分布式控制模式有效地解決了這一技術問題,極大地提高了裝置的工作可*性。
分布式控制模式還加快了各子系統節能控制的響應速度,提高了各子系統信息處理的能力,也便于各子系統按工頻/變頻的各種組合方式靈活運行。
與簡單變頻的節能裝置比較
變頻調速變流量方法已經廣泛應用于中央空調水系統的節能控制中,但節能效果因控制方法不同而相差十分懸殊。
根據經驗,人工設置頻率,實現變流量是最簡單的變頻方法,這種開環式的控制方式只能節省水系統能耗的20%左右,并容易受到人為因素的影響。
按不同時段設置不同頻率的簡單編程變頻方法,雖然不用人工操作,但仍然不能跟蹤負荷的實時變化,通常也只能節省水系統能耗的30%左右。
根據供回水壓差變化自動變頻方法,只適用于末端采用二通閥作負荷控制的冷熱水系統,應用面窄,壓差變化也不能準確反映冷熱負荷的變化,通常節省水系統的能耗也在30%左右。
以上三種簡單變頻節能方法,初始投資會略低一些,但在使用中,水系統的運行費用為本節能控制裝置的1.5至2.5倍,有時還需要操作人工費用,因而不是理想的節能方式。
自適應模糊控制的節能優勢
中央空調的節能率在很大程度上取決于裝置的控制模型和控制算法。
PID(比例-積分-微分)控制算法是一種常用的方法,選擇合適的比例系數、積分系數和微分系數是影響控制效果的關鍵因素。由于中央空調系統的多變性和復雜性,固定系數的PID控制算法的節能效果往往不十分理想,容易產生響應滯后、振蕩等問題。
模糊控制算法以人的控制經驗和過程知識為控制規則,能適應復雜多變的不確定的控制系統。由于經驗和知識的局限,一般的模糊控制算法很難實現最佳節能。
中央空調分布式系統節能控制裝置采用獨創的自適應模糊控制節能算法,即根據不同的運行狀態,自動選擇不同的控制模型和控制算法;根據給出的控制量強度,對控制器的決策輸出作進一步改進。自適應模糊控制算法為水系統60%以上的高節電率提供了技術保障。