毕业设计（论文）基于S7200PLC的中央空调冷媒水温度控制系统设计

1、摘 要空调对国民经济各部门的发展和对人民物质文化生活水平的提高有着重要的作用，这不仅意味着受控的温度环境对各种工业生产过程的稳定运行和保证产品的质量和数量有重要作用，而且对提高劳动生产率，保证人体健康，创造舒适的工作和生活环境有着重要的意义。该系统以plc为控制核心，由两台75kw变频器分别驱动三台电动机，plc根据冷媒水温度反馈信号，从而改变与冷媒水的热量交换量，对冷媒水的温度进行控制，可以实现对空调水系统温度的自动控制，使其达到空调系统所要求的温度。近年来，随着微电子技术，传感器技术以及控制理论的发展，空调技术和性能得到了很大进步，空调开始向大功率，多功能，无氟，节能，智能化，人性化方向发

2、展，因此传统的空调难以满足现代的发展要求。本次毕业设计采用s7-200plc作为中央控制单元，对中央制冷空调的冷媒水温度控制系统进行设计。关键词:plc 冷媒水 变频控制 abstractthe air conditioning has the vital role to various branches and sectors of a national economy's development and to the people's matter culture living standard enhancement, this not only meant the te

3、mperature environment which controls to each industrial production process stable movement and the guarantee product quality and the quantity has the vital role, moreover to enhances the labor productivity, guaranteed the human body health, creates the comfortable work and the living conditions has

4、vital significance this system take plc as the control core, separately actuates three taiwan telegraphic transmission motive by two 75kw frequency changer, plc to act according to the cold intermediary water temperature feedback signal, thus the change and leng meishui interchange of heat quantity,

5、 carries on the control to leng meishui temperature, may realize to the room temperature automatic control, enables it to achieve the air-conditioning system requests the temperature recent years, along with the micro electron technology, the sensor technology as well as the control theory developme

6、nt, the air conditioning technology and the performance obtained has been very greatly progressive, the air conditioning started to the high efficiency, multi-purpose, did not have the fluorine, the energy conservation, the intellectualization, the human nature direction develops, therefore the trad

7、itional air conditioning satisfied with difficulty modern the development request. this graduation project uses s7-200plc to take the important control unit, carries on the design to the central refrigeration air conditioning cold intermediary water temperature control system.key words: plc ; the fr

8、equency conversion control目 录 第一章 绪论11.1引言11.1.1空调概述11.1.2空调分类21.1.3空调的发展31.2研究的目的和意义41.3国内外研究现状51.4研究的主要内容及主要技术参数6第二章 中央变频空调系统简介72.1中央变频空调的工作原理72.2中央空调水系统简介82.2.1冷却水系统：92.2.2冷冻水系统102.2.3冷水机组的要求132.3风机盘管系统142.3.1 风机盘管概述142.3.2 风机盘管系统供新风的方式152.3.3 风机盘管的水系统162.3.4 风机盘管系统的主要优点及特性172.4部分重要设备介绍:182.4.1压缩

9、机182.4.2 变频器192.5中央变频空调控制系统的组成282.6中央控制单元的硬件组成292.6.1机组保护系统292.6.2各故障灯的含义及复位方法302.7机组控制322.7.1 机组调试322.7.2机组正常运行操作程序332.7.3 自动与手动35第三章 中央变频空调控制系统的研究353.1中央变频空调的控制方式353.2控制方式的选择363.2.1 pid控制的优点363.2.2 pid控制原理373.2.3回路控制类型的选择403.2.4 pid 算法原理413.2.5pid温度控制原理443.3中央变频空调系统的控制原理45第四章 s7-200plc控制下的变频调速系统的研

10、究474.1 s7-200plc简介474.2 vf-7变频器简介及功能说明504.3 plc控制下变频调速系统的工作原理52设计总结55参考文献55英文资料及翻译57致谢81附录1 元件清单82附录2 程序清单83第一章 绪论1.1引言1.1.1空调概述空气调节技术已成为我国科学技术发展中的重要学科，近年来，空气调节技术在国民经济各个领域和人民生活的各个方面得到了广泛应用。空调即空气调节，主要是通过一定的空调设备和调节手段对空气进行处理，空气调节也就是在任何自然环境下，将室内空气维持在一定的温度、湿度、气流速度以及一定的洁净度。总之，采用技术手段，创造和保持满足一定要求的空气环境，就是空气调

11、节的任务。空气调节是按照使用目的，把室内或某一场所的空气调节到最适宜的状态。包括室内温度，湿度和气流的调节，除尘与污浊空气的排除等：温度调节，是指增加或减少空气具有的显热。湿度调节，是指增加或减少空气具有的潜热，即是要调节空气中水蒸汽的含量。 气流调节，室内空气要求具有一定的流速。随着我国国民经济的发展，工业，科研和国防部门，根据生产工艺的特殊要求，对空气条件提出了一定的，甚至特殊的要求。如精密加工车间，精密装配车间，计量室等。对空气条件的指标只允许在很小的范围内波动，否则难以保证准确的零件加工尺寸。影响房间空气条件的因素很多，归纳起来有两个方面：一是外界条件（室外空气温度，湿度，太阳照射，含

12、尘浓度等）的变化；一是房间内人们的活动和生产设备，工艺过程所散发的热，湿，灰尘等。这两方面都会对室内空气的温度，湿度，清洁度的稳定性产生干扰。所谓空调器就是一种反干扰的装置。反干扰的办法是以空气为介质，在夏季向房间送入清洁的冷风，在冬季送入清洁的热风补偿室内损耗的热量和排除湿量。这样就可使室内空气的热量，湿量总能处于平衡状态，保证室内温度，湿度，清洁度的稳定。为了获得符合房间要求的冷风或热风，消除房间的热，湿干扰，必须对空气进行调节。空气调节的设备包括三个方面：首先是对空气进行加热，加湿，冷却，干燥，和净化等处理的设备，叫空气处理设备。处理后的空气送入房间，需要输送空气和分布空气的设备与部件，

13、如风机，风道等；此外还需要供热，供冷系统。这三个部分加在一起组成空气调节系统。为了适应热湿干扰的变化，保证室内空调精度要求，节省人力和能源，实现空气调节的自动控制是很重要的。由于空气调节可以创造出一种人工的气候环境，所以其用途日益广泛，除了为舒适而设置空调以外，某些场所则要求恒温恒湿空调，其温度、湿度及洁净度等在一定的范围内需恒定，即有精度要求的工艺空调。众所周知，一个既定空间内的空气环境，一般要受到两方面的干扰：一是来自空间内部生产过程和人所产生的热、湿和其他有害物质的干扰。一是来自空间外部太阳辐射和气候变化所产生的热作用及外气有害物的干扰。用以消除上述干扰的技术手段主要是通过对空间输送并合

14、理分配一定质量（按需要处理）的空气，与内部环境的空气之间进行热质交换，然后排除等量的已经完成调节作用的空气来实现。这实质上主要依靠的是空气置换而不是一种封闭的再造过程。因此空气调节不仅要研究并解决对空气的各种处理方法（如加热、加湿、干燥、冷却、净化等），而且要研究并解决空间内外干扰量的计算，空气的输送和分配，为处理空气所需要的冷热源以及在干扰变化情况下的运行调节问题。由于空气调节是实现空间内空气温度，湿度，清洁度和空气流动速度等各参数的调节和控制，因此，在工程上将只实现空气温度调节和控制的技术手段称为供暖和降温；将只实现空气的清洁度处理和控制并保持有害物质浓度在一定的卫生要求范围内的技术手段称

15、为工业通风。实质上，供暖，降温及工业通风都是对内部空间环境进行调节和控制的技术手段，只是在调节和控制的要求上以及在空气环境参数调节的全面性方面有别而已。制冷是空气调节的重要方面,这门古老而又年轻的技术,现在已渗透到人们生活和生产活动的各个领域,从日常的衣食住行到尖端的科学技术都离不开制冷技术. 空气调节的冷热源是为调节空气的温湿度服务的，可能是人工的，也可能是天然的。强调空气调节必须有人工制冷，是一种狭隘的理解。空调工程是制冷技术应用的一个广阔领域。任何一个空调系统必须有一个冷源-天然的或人工的。天然冷源的资源不是到处都有,而且其使用范围,场合受到限制,这就必须采用人工冷源，即制冷空调。1.1

16、.2空调分类根据空调机组的工作形式不同，空调可以分为集中式空调（又称中央空调）和局部式空调系统，简称空调器。根据空气处理设备的集中程度分类：集中式空调系统： 这种系统的所有空气处理设备（加热器、冷却器、过滤器、加湿器等）以及通风机全都集中在空调机房。通常，把这种由空气处理设备及通风机组成的箱体称为空气处理箱或者空气处理室。半集中式空调系统： 这种系统除有集中在空调机房的空气处理设备可以处理一部分空气外，还有分散在被调房间内的空气处理设备，他们可以对室内空气进行就地处理或对来自集中处理设备的空气再进行补充处理。诱导器系统、风机盘管系统等都属于此类空调系统。分散式空调系统： 分散式空调系统又称局部

17、空调系统，这里是指将空气处理设备全部分散在被调房间内的系统。空调房间使用空调机组者属于此类。空调机组把空气处理设备、风机以及冷热源都集中在一个箱体内，形成了一个非常紧凑的空调系统，只要接上电源就能对房间进行空调。因此，这种系统不需要空调机房，一般也没有输送空气的风道。在工程上，把空调机组安装在空调房间的邻室，使用少量风道与空调房间想连的系统也成为局部空调系统。其中制冷量较小(10kw以下)的空调器通常又称为房间空调器。1.1.3空调的发展现代大型公共建筑(如商场、宾馆、剧院、办公楼等)均安装中央空调系统，中央空调已成为人们生活和工作环境的重要组成部分。随着电力电子技术、微机控制技术和控制理论的

18、发展，中央空调装置的研究、设计和制造取得了长足的进步。尤其是以igbt、mosfet等新型电力电子器件为主电路基础，以矢量控制、直接转矩控制为控制方法，以快速微处理器和专用芯片为控制电路核心的高性能变频器在空调器中的应用，产生了新一代中央空调系统。传统空调器中压缩机的转速及供电频率是不可调的，称为定频定速空调器。单位时间的制冷量不变，其温度控制是由温度传感器感受室内温度变化来控制压缩机的运行和停止的，即所谓的“开/关”控制方式。这样当空调器开机后，制冷(热)系统开始工作，室内温度达到预定值时，压缩机停止工作，但制冷(热)系统会继续向室内将余冷(热)送完，等到室温又回到某个值时，制冷(热)系统又

19、开始工作，如此这样开机、停机、使被控环境温度产生波动，舒适性差。同时，由于定频定速空调器的压缩机采用交流异步电动机驱动，其起动特性决定了压缩机停机间隔时间，即必须在冷媒压力基本平衡以后才能再次起动，也就是在最小负载下起动，否则可能会造成起动失败而引起过电流保护。它的起动电流很大，虽然这一时间很短，但对电源的冲击很严重。以这种方式控制的空调系统，当室外气象参数和室内负荷变化较大时，它的控制效果较差，主要表现为所控制的室内温度波动较大，使人有忽冷忽热的感觉，因而总体舒适度不尽如人意。目前，在中央空调中除一些大型的进口空调设备外大多数都采用的是“开/关”控制方式。而本设计采用pid控制算法的变频中央

20、空调控制系统能够克服上述缺点，具有快速制冷、制热，高效节能、噪音低、舒适度高等特点。1.2研究的目的和意义空气调节对国民经济各部门的发展和对人民物质文化生活水平的提高有着重要的作用。这不仅意味着受控的空气环境对各种工业生产过程的稳定运行和保证产品的质量和数量有重要作用，而且对提高劳动生产率、保护人体健康、创造舒适的工作和生活环境有重要意义。工业生产中显示空气调节重要作用的典型部门有以高精度恒温恒湿为特征的某些精密机械和仪器制造业、以高洁净度为特征的电子工业及以保证湿度为特征的纺织业等。同时，在公共及民用建筑中，随着对外开放、旅游业的蓬勃发展，装有空气调节的大会堂、图书馆、商店、宾馆与酒店、展览

21、馆、游乐场所比比皆是。此外，在运输工具如汽车、飞机、轮船、和火车中，也不同程度的安装有空调设备。至于空调进入个人家庭，在国外国内都不少见，随着我国经济的发展和人民物质文化生活水平的提高，在国内的应用也将会达到普及。空气调节应用的广泛性和必要性还表现在各种科学实验环境的控制方面。另外，在地下与水下、宇宙空间中也都发挥着同样的作用。近代农业的发展，如大型温室，机械化畜类养殖和生物生长室同样需要空气调节。因此，可以综括的说：现代化发展需要空气调节，空气调节技术和手段的发展依赖于现代化。所以，对于空调的研究有重大现实意义。由于电力电子技术和控制理论的发展，促进了变频器的发展和应用，当然也推动了变频器在

22、空调中的应用。空调不象轧钢机、造纸机、矿井提升机等调速系统对变频器的动、静态性能要求那样高，但对于一个高性能指标的中央空调，变频压缩机控制性能对系统控制精度有一定的影响。磁场定向的矢量变换控制变频器，是当今控制性能最高的变频器。1971年西德blaschke提出了磁场定向理论之后，出现了矢量变换控制技术，利用这一技术完全可以使交流电动机具有直流电动机的调速特性。众所周知，直流电动机由于它的磁通和电枢电流可以独立进行控制，是一种典型的解耦控制，因此有着很好的调速性能。异步电动机的矢量控制就是仿照直流电动机的控制方式，把定子电流的磁场分量和转矩分量解耦，分别加以控制。这种解耦实际上是把异步电动机的

23、物理模型通过坐标变换等效地变换成类似于直流电动机的模式，这样就可以等效为一台直流电机进行控制。虽然矢量控制交流调速系统具有高性能的特点，但需速度传感器对电机的转速进行检测，这对于有些应用场合和设备改造工程有一定的困难，中央空调中的压缩机就是如此，对它的所有驱动电机要安装速度传感器是比较困难的。因此，需寻求一种其控制性能既可以满足高指标中央空调系统的要求，又不需要速度传感器的控制技术，这就是由磁场定向矢量变换控制演变而来的无速度传感器矢量控制技术。无速度传感器矢量控制就是根据已测得的电机定子电压和电流，通过坐标变换和相应的计算，即所谓的速度观测来间接地获得电机的转速和与转速相关参数。该中央变频空

24、调系统中使用的变频器就是采用了这种控制技术，这样的变频器完全能够满足高性能中央变频空调控制系统对交流调速器的要求。变频调速控制系统在中央空调中的应用，使中央空调的控制方式发生了根本性的变化，性能得以提高。空调器的发展经历了从传统定速到现代调速的过程，传统空调器中压缩机的转速及供电频率是不可调的，称为定频定速空调器。所谓的“变频空调”是与传统的“定频空调”相比较而产生的概念。众所周知，由于电网频率是固定的，因此传统的定频空调的压缩机转速基本不变，只能依靠不断 “开、停”压缩机来调整室内温度，这样被控环境温度是波动的，舒适性差。而“变频空调”通过改变压缩机驱动电机的供电频率，即可达到调节压缩机转速

25、的目的，变频器精细地调节压缩机的转速，使之始终处于最经济的运行状态。这样就可以通过对压缩机驱动电机转速的调节来实现对温度的自动控制。中央变频空调采用温度闭环控制方法，能在短时间内迅速达到所需要的温度，并在低转速、低能耗状态下保持较小的温差波动，达到了快速、节能和舒适的目的。1.3国内外研究现状空调器的发展经历了从传统定速到现代调速的过程。传统空调器均为定频定速空调器。90年代以前空调器都为此类装置，与此相应的控制方式当然也为“开/关”式。进入90年代以来，随着变频技术的迅速发展，变频器也初步应用于空调系统中，与此同时控制方式也有了根本的改变，一些既节能又性能高的空调系统相继出现。如日本三菱重工

26、推出的pmv型变频系列空调、夏普的ayc40f型、日电的rcv8b/v25b型、富士通的as28tpr型等都运用了变频调速技术和先进的控制技术。荷兰、美国、法国和丹麦等国家也都有与此水平相当的产品。但是大型中央变频空调系统仍然较少，而且其控制方式仍以传统pid控制为主，新型控制技术在空调系统中的应用仍处于研究阶段。进入21世纪后，由于控制技术和通信技术不断发展，楼宇自动化也大量普及，为了便于管理和维护，使中央空调控制系统实现计算机集散控制系统已成为可以实现的技术，在有些新型的现代化建筑领域已出现。目前一些发达国家使用空气调节手段维持内部环境已很普遍。这样，不仅能源消费大，而且人们长期生活在人工

27、控制的环境内，也招致一些人体健康方面的问题。初步研究表明，在所谓“令人疲倦和致病”的建筑物内，由于空调系统方面引起的污染占很大比重。同时，研究表明，在空间内由于建筑材料发散的各种物质也对人体有害，诸如氡气的危害等。空调系统运行时，对空间内空气负离子的衰减已经被实验所证明。由此可见，空气调节技术的发展，不仅要在能源利用、能量的回收，改进能量转换和传递设备的性能、提高系统能量的综合利用效果和寻求合理的运行规律等方面继续研究和开发，而且要在更广泛的范围内，研究创造有利于健康的适合人工作和生活的的环境。可以预料，空气调节将由目前主要解决空间环境的温度与湿度控制，即所谓的温湿环境工程，发展到对空间环境的

28、质量全面调节和控制，即所谓人工环境工程。这一发展过程既包含着诸多研究工作成果，也包含着将这些成果加以实际利用。空气调节的发展前景是广阔的，有一些新的领域还需要从事这一事业的人们去开拓。目前对于中央空调的研究多集中在以下几个方面：（1）中央空调系统的结构；（2）冷源和制冷机的研究；（3）大型中央变频空调；（4）使空调工作在节能和最有效状态的方法；（5）高性能空调的自动控制技术。1.4研究的主要内容及主要技术参数(1) 本此毕业设计的主要研究可概括如下：1） 分析控制规律对控制系统的影响，提出适合本系统的控制方法。2） 以s7-200plc和两台vf-7变频器为核心，设计中央空调变频调速系统。3）

29、 中央空调温度控制系统的实现。(2) 本次毕业设计的主要技术参数如下:1） 功率: 2×75kw2） 输入电压: 3ac,380v,50hz3） 额定输出电压: 380v 输出电压与输出功率成正比例关系4） 输出功率范围: 4050hz5） 最大输出电流: 2×150a第二章 中央变频空调系统简介2.1中央变频空调的工作原理中央空调系统如图2-1所示，是由一系列驱动流体流动的动件(如水泵及压缩机)、各种型式的热交换器(如冷却风机、蒸发器、冷凝器及中间热交换器等)及连接各种装置的管道、阀件和电气控制装置组成。节流阀压缩机冷凝器蒸发器节流阀冷却风机水箱冷却塔冷媒水泵节流阀冷却水

30、泵图2-1 中央空调系统原理图制冷机电气控制装置冷媒水循环冷却水循环制冷机是中央空调的“制冷源”、“心脏”，通往各个房间的循环水由制冷机组进行“内部交换”，在蒸发器中吸热后的制冷剂（r22）通过压缩机压缩成高温高压气体，送至冷凝器与冷却水热交换后变成常温高压液体，经节流阀(膨胀阀)进入蒸发器蒸发吸收冷媒水的热量，然后又回到压缩机，如此形成制冷剂（r22）循环过程。冷媒水循环系统，由冷媒水泵及冷媒水管道组成，从冷水机组流出的冷媒水由冷媒泵加压送入冷媒水管道，在各个房间内进行热交换，带走房间内热量，使房间内的温度下降。冷却水循环系统，由冷却泵及冷却水管道及冷却塔组成，冷水机组进行热交换，在水温冷却

31、的同时，必将释放大量的热量，该热量被冷却水吸收，使冷却水温度升高，冷却泵将升了温的冷却水压入冷却塔，使之在冷却塔中与大气进行热交换，然后再将降了温的冷却水，送回到冷水机组,如此不断循环，带走冷水机组释放的热量。冷却风机安装于所需要降温的房间内，用于将由冷媒水冷却了的空气吹入房间，加速房间内的热交换。将制冷剂系统分成四部分来讨论制冷剂在系统中的状态变化：(1) 制冷剂在低压侧的变化从膨胀伐（即节流阀）出口经过蒸发器到压缩机吸入口之间为低压侧。低压侧的任何一处都有相同的低压压力，且等于蒸发器内的压力，即蒸发温度下的饱和压力。制冷剂在低压侧的变化特点是：制冷剂压力保持一定的低压，制冷剂从周围取得了热

32、量，其主要变化是汽化，汽化结束后出现过热状态，制冷剂在低压侧从湿蒸汽状态到过热蒸汽状态。在低压侧，制冷剂通过蒸发器从外部吸收热量，同时对外部起到了冷却作用，通常这个过程的末期制冷剂呈过热状态，其温度上升。(2) 制冷剂在高压侧的变化。从压缩机出口经冷凝器到膨胀伐（节流阀）前为高压侧，高压侧各处的压力可以视为相等，等于冷凝器内的压力，即在冷凝温度下制冷剂的饱和压力。高压侧制冷剂状态的特点是：保持一定的高压pk，向周围环境放出热量，气态制冷剂被冷凝成液体，也进行过热蒸汽的冷却和冷凝液的过冷却。在过热蒸汽段，制冷剂的温度是下降的，当温度降到pk压力下的饱和温度时，制冷剂蒸汽开始冷凝，此间的温度保持一

33、定的冷凝温度，冷凝液在冷却的过程中，制冷剂温度要下降。(3) 制冷剂在压缩机中的压缩制冷剂由于压缩而体积缩小，压力由p0上升到pk，随着压力和比容的变化，制冷剂温度升高，一般呈过热蒸汽。压缩过程是在极短时间内完成的，可以认为压缩过程是来不及进行热转移的，这种无热量交换的压缩叫做绝热压缩。空调机的理论中，压缩机的压缩过程是按绝热压缩来处理的。绝热压缩时，制冷剂与外界没有热交换但所加入的功转变成了热量传递给制冷剂，使制冷剂温度升高。(4) 制冷剂在节流伐中的节流具有高压pk的制冷剂过冷液，通过膨胀伐（或毛细管），因为受阻力的影响，由高压pk降至低压p0这个变化是在瞬间进行的，所以制冷剂经过节流过程

34、，其热量没有和外界交换，也没有做功或消耗功，故制冷剂的焓值保持不便。不过随着压力降低温度也随着下降，又因为部分液体变为蒸汽，进入蒸发器时制冷剂变为湿蒸汽。2.2中央空调水系统简介中央空调的水系统分为冷媒水系统和冷却水系统两个部分, 空调冷媒水是用来传输能量（冷量）的介质，从冷水机组出来的空调冷媒水（一般是7度），通过管道，传递给空调末端（如风机盘管、组合式空调机组），在末端，通过换热设备，将冷媒水所携带的能量和空气进行热量交换，空气温度降低，而空调冷媒水温度升高（一般是12度），然后空调冷媒水又进入冷水机组，在冷水机组的蒸发器通过与制冷剂热交换，再次温度降低（7度），完成一个循环由于冷水机组在

35、制冷的时候，制冷剂被压缩，温度、压力均增加，为了实现制冷循环，必须要把高温高压的制冷剂温度降下来，这时候就需要冷却水把他冷却，冷却水进水温度（32度），进入冷水机组的冷凝器，经过热交换，温度升高（37度），这部分水通过管道传输到冷却塔，通过冷却塔的作用，把热量散到大气中，温度降低（32度），然后再回到冷水机组根据不同的情况可以设计成不同的型式。中央空调水系统原理图如下： 2.2.1冷却水系统： (1) 冷却水系统概述空调冷却水系统一般分为两类，即直流式供水系统和循环式供水系统。前者适用源水量特别重组的地区，例如以江，河，湖，海的水源作为冷却水。城市自来水则不应选用，而且它一般用于采用立体式冷凝

36、器的供冷系统。循环式供水系统将来自冷凝器的冷却水通过冷却塔或者冷却水池冷却后循环使用。在循环过程中只需要少量的补充水，但需要增设冷却塔，水泵等。供水系统比较复杂，常在水源水量比较小，水温比较高时采用，它在目前空调系统中应用最多。(2) 冷却水系统的分类：冷却水系统一般可以分为以下几种：1) 直流式冷却水系统：直流式冷却水系统是最简单的冷却水系统，冷却水经设备使用后直接排掉，不再重复使用。由于冷却水使用后的温升不大，一般在38因此这种系统的耗水量很大，适宜用在有充足水源的地方，如江河附近、湖畔、海滨等。直流式冷却水系统一般不宜采用自来水做水源。2) 混合式冷却水系统：混合式冷却水系统经冷凝器使用

37、后的冷却水部分排掉，部分与供水混合后循环使用。这种系统用于冷却水温度较低的场合，如使用井水。采用这种系统后，可提高冷凝器的出水温度，增大冷却水的温升，从而减少冷却水的耗量，但不减少冷凝器中冷却水的流量（或者流速），以不使冷凝器传热系数下降。混合式冷却水系统是将一部分已用过的冷却水与深井水混合，然后再用水泵压送至各冷凝器使用。这样既不减少通入冷凝器的水量，又提高了冷却水的温升，从而大大节省深井水量。井水是宝贵的水资源，大量的汲取使用，还会使地面下沉。因此，即使这种系统可减少冷却水的耗量，也不宜在大型系统中采用。3)循环式冷却水系统： 降低制冷系统的水消耗量非常重要，因此除采用蒸发式冷凝器或风冷式

38、冷凝器以外，也可以采用循环式冷却水系统。循环式冷却水系统的特点是：冷却水循环使用。此种系统就是将来自冷凝器的冷却回水先通入蒸发式冷却装置，使之冷却降温，然后再用水泵送回冷凝器循环使用，这样，少量补水即可。冷却水经冷凝器等设备后吸热而升温，再利用水蒸发吸热的原理对它进行冷却。蒸发冷却的装置有两类喷水池和冷却塔。在水池上部将水喷入空中，增大水与空气的接触面积，使少量的水蒸发而把自身冷却下来。喷水池的结构简单，可以与美化环境的喷泉结合起来，但冷却效果差，占地面积大，一般1水池面积可冷却的水量约0.3-1.2平方米。喷水池宜用在气候比较干燥地区的小型制冷系统中。2.2.2冷冻水系统经过制冷机（或换热器

39、）制得的冷冻水（或热水）由水泵送到空调系统，放出冷量（或热量）后，再回到制冷机（或热交换器）中进行制冷（或制热），如此循环便是冷冻水系统的工作过程。(1) 冷冻水系统概述制冷的目的在于供给用户使用，向用户供冷的方式由两种，即直接供冷和间接供冷。直接供冷是将制冷装置的蒸发器直接置于需冷却的对象处，使低压液态制冷剂直接吸收该对象的热量，采用这种方式供冷可以减少一些中间设备，故投资和机房占地面积较少，而且制冷系数较高；它的缺点是蓄冷性能较差，制冷剂渗透可能性增多，所以适用于中小型系统或低温系统。间接供冷是首先利用蒸发器冷却某种载冷剂，然后再将此载冷剂输送到各个用户，使需冷却对象降低温度，这种供冷方式

40、使用灵活，控制方便，特别适合于区域性供冷。(2) 冷冻水系统分类1) 冷冻水管道为循环水系统，根据冷冻水是否与空气接触分，可以分为闭式系统和开式系统两种。基本原理图如下页所示：开式系统需要设置冷冻水箱和回水箱，系统水容量大，运行稳定，控制简便。开式系统的水与大气相通，闭式系统的水不与大气相通。凡采用淋水室处理空气或回水直接进入水箱，再经冷却处理后经泵送到系统中的水系统都属于开式。闭式系统与外界空气接触少，可以减缓腐蚀现象。再者，闭式系统必须采用壳管式蒸发器，用户侧则应采用表面式换热设备，而开式系统则不受此限制，当采用水箱式蒸发器时，可以用它代替冷冻水箱或回水箱。与开式系统相比，闭式系统水泵能耗

41、小，系统中的管路和设备不易产生污垢和腐蚀，闭式系统最高点通常设置膨胀水箱，以便定压和补充或容纳水温度变化膨胀的水量。2) 从调节特征上，冷冻水系统可以分为定水量系统和变水量系统两种形式：a）水量系统中的水流量始终不变，通过改变冷冻水供回水温度来适应空调房间的冷负荷变化。在定水量系统中，空调机或风机盘管采用三通阀进行调节。当负荷减小时，一部分水流量与负荷成比例地流经空调机或风机盘管，另一部分从三通阀旁通，以保证供冷量与负荷相适应。采用三通阀定水量调节时，水泵的耗能较大，因为系统处于低负荷状态下运行的时间较长，而在低负荷运行时，水泵仍设计流量运行。b）变水量系统则通过改变水流量来适应冷负荷改变，而

42、冷冻水供回水温差基本不变。由于冷冻水循环和输配能耗占整个空调制冷系统能耗的1520，而空调负荷需要的冷冻水量也经常性的小于设计流量，所以变水量系统具有节能潜力。空调系统通常设置集中冷冻站制备冷冻水，靠冷冻水系统输送冷量。变水量系统有一级泵系统和二级泵系统两种常用的冷冻水系统。常用的一级泵系统是在供回水集管之间设置一根旁通管，以保持冷水机组侧为定流量运行，而用户侧处于变流量运行。目前，由于冷水机组可以在减少一定水量情况下正常运行，所以，供回水集管之间可不设置旁通管，而整个系统在一定负荷范围内采用变流量运行，这样可使水泵能耗大为降低。一级泵系统组成简单，控制容易，运行管理方便，一般多采用此种系统。

43、二级泵系统系统的特点是采用两组泵来保持冷水机组一次环路的定流量运行，而用户侧二次环路为变流量运行，从而解决空调末端设备要求变流量与冷水机组蒸发器要求定流量的矛盾。该系统可以根据空调负荷需要，通过改变二次水泵的台数或者水泵的转速调节二次环路的循环水量，以降低冷冻水输送能耗。3) 双管制，四管制系统，四管制原理图如下：双管制系统冬季供应热水，夏季供应冷水都是用相同的管路，这种系统的优点是系统简单、布置方便、节省初投资，大多数的空调水系统均采用双管制系统。，四管制系统的冷热水供回水管分别设置，系统可全年供应冷水和热水，故调节灵活，可以适应不同房间的不同要求2.2.3冷水机组的要求lsz系列冷水机组是

44、为各类建筑空调提供工艺用冷温水的成套设备，该机组是主要采用进口的美国(bristol)压缩机有限公司的全封闭压缩机制冷,体积小,冷量足,噪音低,冷凝器采用dsc换热管,蒸发器采用dae11型换热管,使换热功率又有很大提高。系统内分别设有气体过滤器,液体过滤器和干燥器。控制系统采用国内外名牌产品,充分保证系统可靠运行。该机组具有以下优点:(1) 压缩机逐台起动,免除降压启动装置的附加投资和对电网的冲击。(2) 机组设可编程控制器,改变压缩机的起停顺序,均衡压缩机的磨损,延长机组的使用寿命,实现轮值转换。(3) 采用两组以上制冷回路,在一个回路不工作时,其余回路仍然正常工作,使设备冷量单元减少,提

45、高整个空间的可靠性。(4) 根据负荷变化,全自动调节机组能量。在部分负荷运行时,节能效果显著,降低了运行费用。(5) 本机组运行偏离设计规定值,就自动停机,报警,并指示故障类型,机组可自动跳跃故障。(6) 机组体积小,重量轻,噪音低。本机组要求一台变频器带动三台压缩机,所以型号的选择上我们采用lsz-42,具体的技术参数是：机组型号lsz-42制冷量kw 488 kcal/h 420000压缩机型号,台数294 3台能量调节范围(%)0/33/67/84/100压缩机加油量(l)45电源(v-ph-hz)380-2-50运行方式全自动安全保护装置高压安全阀,高低压控制器,冷却水冷媒水断水,电机

46、过载电机输入功率(kw)151.1额定工况输入功率121.2电机冷却方式冷媒自冷 重量 r22加入量(kg)110机组重量(kg)3050运行重量(kg)3700冷凝器冷却水进水温度()32冷却水出水温度()37冷却水流量(m·m·m/h)105水侧阻力(kpa)90污垢系数(m·m·/kw)0.086进出水口径(mm)2.dn702.3风机盘管系统2.3.1 风机盘管概述风机盘管机组简称风机盘管，它是一种末端装置，普通风机盘管主要有风机和盘管（散热器）组成，并由此得名。风机盘管是集中空调系统中广泛应用的空气处理设备，其特点是结构紧凑、使用灵活、安装方便

47、、噪声较低、价格便宜、是一种适用于不同功能建筑舒适性空调的通用型设备风机盘管机组，是半集中式空调系统中不可缺少的重要装置。我国是从1972年开始研制风机盘管机组的，并首先应用于北京饭店新楼的空调系统中。近年来它无论是在技术上还是在产品数量上发展的都很快。机盘管有两个主要的性能指标，即风量和热(冷)交换量。风量由风机选型确定；热(冷)交换量则与盘管的传热面积、热(冷)媒的温度和流量以及经过盘管的空气温度和流速等因素有关。  风机盘管内部的电机多为单向电容调速电机，可以通过调节电机输入电压使风量分为高、中、低三档，因而可以相应的调节风机盘管的供热冷量。除风量调节外，风机盘管的供

48、冷热量也可以通过水量调节伐自动调节，为此在水管上安装电动三通分流阀由双位室温调节器控制，向风机盘管断续供水，使室温得以调节。此外，也有用冷却盘管的旁通风门来调节室温的风机盘管。从结构形式看，风机盘管有立式、卧式、柱式等，也有兼有净化与消毒功能的风机盘管产品。风机盘管的型式仍在不断发展，近些年来已经有冷量超过十几 kw和高余压的风机盘管出现。有些地方就是用他们代替小空调系统的空调箱的。 风机盘管噪声都是由气动力噪声和机械噪声合成的。机械噪声取决于旋转部件的加工、动平衡及装配精度，即取决于产品质量；气动力噪声仅与送风静压和风量有关。风机盘管的气动力噪声一般高于机械噪声。 

49、60; 使用风机盘管做末端装置的空调系统叫风机盘管系统。2.3.2 风机盘管系统供新风的方式风机盘管系统供新风的方式主要有三种。(1) 靠室内浴厕等排风形成的负压自然渗入新风这种方式的初投资和运行费最省，但室内卫生条件不易保证，而且室内无组织的进气还会造成室内温度场不均匀，所以要求高的地方不易采用。 (2) 靠墙洞引入新风如果风机盘管靠外墙按装，则可以采用此种方式，此时应在外墙上开洞口，用风管与风机盘管相连，将新风吸入。这种方式的空气调节过程与一次回风系统完全相同。采用这种方式时还可以进行新风量调节，为此要在新风管上装调节阀，以便冬，夏按最小新风量运行，过度季加大新风。这种供新风方式虽然能使新

50、风量得到保证，但管理麻烦，而且新风口还会破坏建筑立面，增加污染和燥声，所以要求高的地方也不宜采用。(3) 有独立的新风系统供新风这种方式要求有一个集中式空调处理新风，并可以让新风负担一部分空调负荷，由于新风负担了一部分负荷，夏季风机盘管要求的冷水温度可以高些，水管表面结露问题会得到改善，所以应该推广这种风机盘管加新风系统。采用这种系统时，多数是将风机盘管出口与新风口并列，外罩一个整体格栅，既美观又便于二者混合后再进入工作区。工程上有时也将新风先送到风机盘管内部，使之与回风混合再经过盘管是这种情况下的空气调节过程。这种做法虽然增加了盘管的负担，但新，回风的混合较好，而且在部分房间的风机盘管不使用

51、时，也可以节省处理新风的费用。由于风机盘管的产品样本上有不同的水温，水量，风量以及不同进风参数下的冷，热量，所以在选定供新风方式及参数后便可以计算需要由风机盘管负担的室内负荷，据此可以选择满足使用要求的风机盘管。2.3.3 风机盘管的水系统在风机盘管系统中，随着季节的变化，盘管可能需要供应冷水或热水，为此需要为其提供冷源和热源。如果仅有两跟水管，一根为供水管，另一根为回水管，需要时进行冷热转换，则这种水系统被称为双水管系统。显然，双水管系统的初投资最便宜，但冷热转化比较麻烦，尤其在转换频繁的季节更不方便。双管制系统原理图：如果敷设三根水管，一根供冷水，一根供热水，第三根为回水管，则称为三水管系

52、统。这种系统，对于负荷差别较大的全年性空调系统，在同一时间内有的房间需要供冷，有的房间需要供热的情况下尤其方便。具体做法是在盘管进口处设一自动控制的三通阀，根据室内需要由室温调节器控制进冷水还是进热水。因为这种水系统的冷，热回水共用一根管道，所以存在混合损失。更为完善的水系统是四水管系统，这里又有两种做法，一种是使用一组盘管，不同时供冷和供热另一种是冷热盘管完全分开，单独控制。采用四水管控制的最大好处是控制方便，运行经济，缺点是初投资高，所以，往往在舒适性要求高的建筑物内才采用。风机盘管水系统的管路设计与采暖管道有许多相同之处，例如水管应该有必要的坡度，要有排空气装置，水系统大时也应设计成同程

53、式等等。对于大型的风机盘管系统，如果各风机盘管上面没有水量或水温调节装置，则可以采用按朝向不同分区的区域控制方式。此时供水参数的调节可以采用变水量方式，也可以采用变水温方式。2.3.4 风机盘管系统的主要优点及特性（1）风机盘管系统的优点风机盘管系统与诱导器系统同属于半集中式，它们之间有许多共同之处。但是风机盘管的工作不需要一次风做动力，因此可以任意开，停，使用非常方便。由于风机盘管不仅电机有三挡变速，而且还可以控制水温和水量，所以调节灵活，运行费用比诱导器系统低。由于风机盘管有转动设备，所以不宜用在能产生引起爆炸危险的气体和粉尘的房间，由于风机盘管有突出的优点，所以它已经在很多场合代替了诱导

54、器系统了。（2）风机盘管系统的特性1) 风机盘管风量一定，供水温度一定，供水量变化时，制冷量随供水量的变化而变化，根据部分产品性能统计，当供水温度为7，供水量减少到80%时，制冷量为原来的92%左右，说明当供水量变化时对制冷量的影响较为缓慢。2) 风机盘管供、回水温差一定，供水温度升高时，制冷量随之减少，据统计，供水温度升高1时，制冷量减少10%左右，供水温度越高，减幅越大，除湿能力下降越大。3) 供水条件一定，风机盘管风量改变时，制冷量随之变化，一般是制冷量减少，单位制冷量风机耗电变化不大。4) 风机盘管进、出水温差增大时，水量减少，换热盘管的传热系数随之减小。另外，传热温差也发生了变化，因

55、此，风机盘管的制冷量随供回水温差的增大而减少，据统计当供水温度为7，供、回水温差从5提高到7时，制冷量可减少17%左右。风机盘管的供水量，供水温度、供、回水温差、风量及进风的温、湿度是相互影响的，其中某一项发生变化，都将改变风机盘管的性能。2.4部分重要设备介绍:2.4.1压缩机(1) 压缩机的概述:压缩机属于旋转往复式运动设备，即通过曲柄连杆机构使旋转运动和往复运动相互转换的动力设备。压缩机的曲轴随驱动机作旋转运动时，由曲柄连杆机构推动活塞在气缸内沿气缸中心线作往复变速运动，使制冷剂在气缸内完成进气、压缩、排气等过程。驱动压缩机的交流电动机属于旋转式运动设备。通过改变电动机的供电频率，可改变

56、电机的转速，从而改变压缩机的转速，使其单位时间内的排气量发生变化，从而对冷媒水温度进行控制。1927年，美国通用电气公司首次制成了全封闭式压缩机。开始生产封闭式压缩机，其同步转速为1500转/分,后来发展为3000转/分。这种机器比开启式的成本低，性能可靠，不仅减少了制冷剂泄露的可能，还有利于压缩机的高速化，小型化，轻型化，轻量化，同时降低了噪音。该中央变频空调系统的压缩机采用百事图（bristol）压缩机有限公司的全封闭制冷压缩机，系统采用两组制冷回路，每个回路由三台压缩机制冷，在一个回路不工作时，另一回路仍能正常运行，这样提高了整个空调系统的可靠性。每个回路三台压缩机的驱动电动机，由电气控制装置中的一个变频器供电。变频器的频率将由自动控制系统根据温度的给定和反馈等参数进行控制。冷凝器采用dac换热管，蒸发器采用dae-换热管，大大挺高了换热效率。压缩机在制冷循环中，是把气体制冷剂从蒸发器中吸出，以维持低温蒸发器所必须的压力。也就是迫使制冷剂在低温蒸发器内吸收热量，通过压缩机消耗功，将制冷剂压缩成高压，使之在电冰箱或者空调器内循环，将热量从低温处移到高温处。制冷剂好比人体的血液，压缩机好比是人的心脏。作为制冷系统的心脏，无论是在空调、冷库、化工制冷工艺等等工况都要有压缩机这个重要的环节来做保障。