浅谈中央空调系统节能改造

浅谈中央空调系统节能改造中达电通股份吴木荣摘要:利用变频器和PLC的逻辑控制功能及通讯功能，对重要空调各个系统分析后做出节能改造的方案。关键词：中央空调变频技术PLC逻辑控制通讯能力一、前言中央空调是大厦里的耗电大户，正常供暖或供冷季节每年的电费中空调耗电占60％左右，因此中央空调的节能改造显得尤为重要。由于中央空调系统按最大负荷设计，并且留10-20％设计余量，而实际上绝大局部时间空调是不会运行在满负荷状态下，存在较大的冗余，所以节能的潜力很大。另外冷冻水泵和冷却水泵不能随负载变化作出相应调节运行速度和合理数量，只能靠门和旁通来调节系统的流量与压差，因此不可防止地存在较大截流损失和大流量、高压力、低温差的现象，从而致使大量电能浪费〔冷冻水泵额外负载增多间接造成冷水机组负荷变大〕和造成中央空调最末端达不到合理效果的情况。本文针对某酒店改造工程的自身特点，利用变频器和PLC的控制系统对原工程的中央空调系统进行节能改造，使其更加合理利用能量，对于减少能耗、提高效率具有重要意义。二、工程介绍广东某酒店改造工程节能改造点如下:东楼/西楼的中央空调之冷冻水泵控制，改造原因：人工通过调整管阻调整供给冷量，虽然满足使用但造成巨大的能量浪费。2、东楼/西楼中央空调之冷却水泵控制，改造原因：人工通过调整管阻调整冷却水流量〔热交换量〕，虽然满足使用但造成巨大的能量浪费。3、东楼/西楼的中央空调之冷却塔风机控制，改造原因：一是频繁启动，冲击电流大，接触器和电机寿命受影响；二是风量不能根据送回水温度自动调整而造成能量浪费。4、风机盘管冷量交换控制，主要分布点为东楼5号会议厅、天波府和大堂及西楼的保龄球馆、宴会厅、西餐厅、一楼大堂、天堂吧、潮洲城、二楼大堂、东大堂和会议室等地方，改造原因：目前热交换和新风供给不能根据人流的多寡作快速调整，并且温控不精确〔采样点在回风口，冬天供暖，热气上升，人员活动区温度较设定温度低；反之，夏天供冷气，冷气下降，人员活动区温度较设定温度低。5、东楼/西楼的供水系统，改造原因：目前采用人工大幅容调，由于供水电机功率较大〔分别为55KW和30KW〕，大幅容调除了造成大的功率冗余和能量浪费，同时将会造成供水不稳定、水锤和启动电流冲击，严重影响管件寿命和供水水质。三、控制方案及实现方法酒店中央空调结构分为供暖和供冷两局部，其中供冷包含冷却塔，冷水机组，冷冻水泵，冷却水泵和末端，供暖局部包含热水泵和加热器。该中央空调的系统结构如图1所示：图1中央空调的系统结构图该中央空调的西楼配置图和东楼配置图分别如图2和图3所示：图2西楼配置图图3东楼配置图〔1〕冷冻机组一般冷冻机组控制系统设计方式：在冷水机组的供/回水总管上分别设一个温度传感器〔T〕，在冷冻回水管上设一个流量计〔F〕，同时将此三种信号输入到控制器，经运算可得出大楼的冷负荷Q=F*△T，根据冷机组的效率曲线，经过计算比拟，取各种组合中的能耗最小者，并根据设备累计运行时间，进而自动选择冷机的最正确组合。使系统的总能耗保持在最小值，以到达最正确节能的效果。虽然大容调会产生大的功率冗余大的能量浪费，但从冷水机组的运行特性考虑，在没有生产厂家配合处理的情况下不适宜进行变频改造，故本方案暂不考虑。〔2〕冷冻泵组/冷却泵组控制方式：依据所送水/回水温差、流量和供回水压差，计算决定启动机组台数和变频运行泵的运行频率，自动调整到最正确热交换量状态；由于水泵采用的是Y—△起动方式，电机的起动电流均为其额定电流的3～4倍，在如此大的电流冲击下，接触器、电机的使用寿命将受到影响；起动时的机械冲及和停泵时水锤现象，容易对机械散件、轴承、阀门、管道等造成破坏而增加维修工作量和备品、备件费用，另外，仅因启动需要将不得不使整栋大楼的配电容量增大假设干倍、投入本钱增加假设干倍。变频器是软启动方式，采用变频器控制电机后，电机在起动时及运转过程中均无冲击电流，而冲击电流是影响接触器、电机使用寿命最主要的因素，同时采用变频器控制电机后还可防止水垂现象，因此可大大延长电机、接触器及机械散件，轴承、阀门、管道的使用寿命。在无旁通阀作用的情况下，变频器能根据冷冻水泵和冷却水泵负载变化相应调整冷冻水泵电机和冷却水泵电机的转速，满足中央空调系统正常工作而到达节能目的。水泵电机转速下降，电机从电网吸收的电能就会大大减少。减少的功耗△P=PO(1—(Nl／N0)^3)；减少的流量△Q＝Q0(1－(N1／N0))-------N1为改变后的转速，N0为电机原转速，P0为原电机转速下的电机轴功率消耗，Q0为原电机转速下所产生的水泵流量。由上式可以看出流量Q与转速N一次方成正比，功耗P与转速N三次方成正比。假设原流量为100个单位，耗能也为100个单位，如果转速降低10个单位，由△Q＝Q0〔1-〔N1/N0〕〕＝100*〔1—〔90／100〕〕＝10可得出流量改变了10个单位，△P＝P0[1－〔Nl／N0〕^3]＝100×(1—(90／100)^3)＝27．1，可以得出，功率将减少27．1个单位，即流量减少10%能耗减少了27．1％。当用蝶阀的开度来控制冷冻、冷却水流量大小时，蝶阀阻管与功率P变化〔如图3所示〕由曲线1到曲线2，流量减小，但功率却没有减小多少。假设通过调整转速〔如图4所示〕，H-Q曲线由曲线1到曲线2，蝶阀开度100%时，蝶阀阻力为零，管道阻不变，功率省很多。图5东楼冷冻冷却泵控制原理图图6西楼冷冻冷却泵控制原理图〔3〕冷却塔风机控制方式：控制送水/回水温差为恒值为目标，调整冷却塔风机风量；外界气温的变化或者使用场合热交换量的变化，大局部时间并不要求冷却塔风机和全速运转，由于n=60f(1-s)/p;-----p：电机极数根据流体力学知：风压H正比于转速n²;所消耗的功率P等于风量Q与风压H之积〔即输出功率P正比于转速n³〕，即Q=K1n;H=K2n2;P=Q*H=K1K2n3风量减小20℅，即转速降低20℅，节省功率ΔP=K[n3-(0.8n)3]=0.438K1K2n风量减小50℅，即转速降低50℅，节省功率ΔP=K[n3-(0.5n)3]=0.875K1K2n可见，大局部情况冷却塔风机处于做无用功状态，并且浪费的能量较大。因而，在保证系统正常散热风量的前提下调速，即使扣除实际上由于转速下降可能引起的电机和风机效率降低这一因素，采用变频器调速，风机的节能效果还是非常显着的。改造方式如图7所示：图7冷却塔风机系统改造图控制结果：大幅降低能耗；无启动电流冲击。〔4〕风机盘管冷/热量交换控制在中央空调系统中，各种用房冷暖设备除新风机组和空调机组外，还大量使用风机盘管。它只有盘管、三速风机、电动调节阀，感温组件、控制器等组成。一般三速风机开关，感温组件、控制器等制成一个整件设备，目前，市场上有两种，一种是盘管控制器为DDC控制，并具备与主机通讯功能。这种控制器可通过计算原那么中心控制，西楼使用这种方式。另一种是不具备通讯功能的盘管控制器，可以按照水系统的连接情况的将风机盘管分为假设干组，每组的支路入口处安装流量计、供回水压差变送器及供回水温度传感器。从而可计算出风机盘管水阀的开度，并给电动调节阀一个指令，从而将电动阀调节至相应的开启度，使盘管中流过所需要的水流量，东楼使用这种方式。为解决面临的问题，可以通过对采样到的回风温度及其二氧化碳焓量控制调整加热盘管及表冷盘管二通电动调节阀开度和送风风量〔风机转速〕，实现对送风温度〔设定点可调整〕的控制。方式如图8所示：图8风机盘管冷/热量交换控制改造图另外，要提供一个舒适的环境，除控制室温外，还需对室外温/湿度进行监测，通过室环境温/湿度检测，实时调整空调机和新风机的新风量，进行过渡季节的全新风和空调季节的小新风控制。根据监测环境的CO2浓度自动调节空调机的新/回风混合比，提供长期舒适的活动环境，同时可到达节能效果。〔5〕供水以设定供水压力为目标，根据实际用水量，利用VFD-F的自动加减泵功能和调频功能，合理利用能量，维持供水压力的恒定，同时能实现无冲击启动和防止水锤效应。其改造图如图9所示：图9供水系统改造图四、结语本文基于客户设备的实际特点，利用变频技术和PLC的强大的逻辑控制功能及通讯功能，为客户提供了一套完整的控制系统改造方案，使中央空调系统能更合理利用能量，防止了能量的不必要浪费。运行实践说明，系统性能稳定，平安可靠，性价比高，值得业界同行借鉴和推广。【参考文献】[1]可编程序控制器应用系统设计及通信网络技术.郭宗仁等.人民邮电出版社，2002[2]变频器在工业中的选择与应用刘继党等科技信息2009年第23期[3]变频器应用中的干扰及其抑制翟章志中国科技博览2009年第02期暖通空调中的传感器应用李方园暖通空调的概念包括采暖〔Heating〕、通风〔Ventilation〕、空调〔AirCondition〕，因此与中央空调相比具有更广义的概念。从图1可以看出，暖通空调是人与环境这对矛盾对立统一关系历经漫长岁月开展所凝聚而成的一种重要的环境与保障技术。经过多年的开展，暖通空调的应用已经深入到国民经济的各个部门，对促进经济开展、提高人民生活水平起到重要的保证作用，有时甚至是关键性的保证作用。供暖系统组成包括热源、散热设备、输热管道、调控构件等，它的技术职能是输入热能至空间，补偿其热损失，到达室内温度要求。而通风系统组成那么由通风机、进排或送回口、净化装置、风道与调控构件等组成，其技术职能是通风换气、防暑降温、改善室内环境、防止内外环境污染。至于空气调节系统组成是由冷热源、空气出来设备与末端装置、风机、水泵、管道、风口、调控构件等组成，依靠经过全面处理并且适宜参数与良好品质的空调介质与受控环境空间进行能量、质量的传递与交换，实现对室内空气温度、湿度、洁净度和其它参数的按需调控。在暖通空调中，越来越多的新兴传感器得到了开发与应用，本文将主要介绍湿度传感器及CO2传感器在暖通空调中的应用。湿度传感器的应用方兴未艾湿度测量从原理上划分有20-30种之多，但湿度测量始终是世界计量领域中的难题之一。一个看似简单的量值，深究起来，涉及相当复杂的物理-化学理论分析和计算，初涉者可能会忽略湿度测量中必需注意的许多因素，因而影响传感器的合理使用。常见的湿度测量方法有：动态法〔双压法、双温法、分流法〕，静态法〔饱和盐法、硫酸法〕，露点法，干湿球法和电子式传感器法。但是对于在暖通空调控制中需要精确感应、实时控制的要求来说，电子式湿度传感器法是一种开展趋势。电子式湿度传感器产品及湿度测量属于90年代兴起的行业,近年来，国内外在湿度传感器研发领域取得了长足进步。湿敏传感器正从简单的湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速开展，为开发新一代湿度测控系统创造了有利条件，也将湿度测量技术提高到新的水平。第一个基于电阻-湿度特性原理的氯化锂电湿敏元件是美国标准局的F.W.Dunmore研制出来的。这种元件具有较高的精度，同时结构简单、价廉，适用于常温常湿的测控等一系列优点。氯化锂元件的测量范围与湿敏层的氯化锂浓度及其它成分有关。单个元件的有效感湿范围一般在20％RH以内。例如0.05％的浓度对应的感湿范围约为〔80～100〕％RH，0.2％的浓度对应范围是〔60～80〕％RH等。由此可见，要测量较宽的湿度范围时，必须把不同浓度的元件组合在一起使用。可用于全量程测量的湿度计组合的元件数一般为5个，采用元件组合法的氯化锂湿度计可测范围通常为〔15～100〕％RH，国外有些产品声称其测量范围可达〔2～100〕%RH。HS1101湿度传感器采用专利设计的固态聚合物结构，具有响应时间快、高可靠性和长期稳定性特点，不需要校准的完全互换性。HS1101湿度传感器在电路中等效于一个电容器Cx，其电容随所测空气的湿度增大而增大，在相对湿度为0%-100%RH的范围内，电容的容量由160pF变化到200pF，其误差不大于±2%RH，响应时间小于5s，温度系数为0.04pF/℃。图1、暖通空调的定义CO2传感器在暖通控制中越来越重要二氧化碳〔CO2〕在空气中的含量越高，对人体的影响就越大，当二氧化碳含量高出0.7％时，人体就会感到不舒服，当超过10％时，人体就会出现昏迷和死亡。到达20％，人就会在几秒内死亡。因此在人群比拟密集的地方，二氧化碳含量是一个非常重要的参数，直接关系到人体舒适度和平安。而对于控制二氧化碳，必不可少的是进行检测和计算的二氧化碳传感器。对于一座大楼的暖通空调系统来说，使用二氧化碳传感器所能表达出的优势，主要表现在以下三点：●改善居住环境，使人感到更为舒适。●降低能源消耗。像通过在每个点上控制湿度，实际需求的来照明一样，通过二氧化碳含量来控制新风的换送，使环境保持最正确舒适度时，而运行费用被减到最小。●更低的维修费用。在暖通空调的管理中，通过监控整个系统组件，大楼管理者可以更有效地设计并且执行维修。这里TGS4160型CO2传感器是一种电化学型气体的敏感元件，当该元件暴露在CO2气体环境中时，就会产生电化学反响。为了使该传感器保持在最敏感的温度上，一般需要给加热器提供加热电压进行加热，但加热电压的变化将直接影响传感器的稳定性，因此加热电压必须稳定，其范围应在5.0±0.2VDC之内。为了保证CO2的准确测量，除了保证加热电压稳定及对环境温度的变化进行温度补偿外，更主要的是要测量两电极之间变化的电势值ΔＥＭＦ，而不是绝对电势值ＥＭＦ，因为ΔＥＭＦ与CO2浓度变化之间有一个较好的线性关系。虽然ＥＭＦ绝对值随环境温度的上升而上升，ΔＥＭＦ却保持常量，而且它在-10℃～+50℃温度范围内，根本不受温度的影响。ΔＥＭＦ值可由下式求得：ΔＥＭＦ＝ＥＭＦ１－ＥＭＦ2其中，ＥＭＦ１为350ppm的CO2中的ＥＭＦ值；ＥＭＦ2为所测量的CO2的ＥＭＦ值。在温度为20℃±2℃、湿度为65±5％ＲＨ、加热电压为5.0±0.05VDC、预热时间为7天或大于7天的条件下，测得传感器在浓度为350ppm中的ＥＭＦ值是220～490mV，而ΔＥＭＦ在350～3500ppm的CO2浓度中的值是44～72mV，因此在实际测量应用电路中，要根据传感器的特点要求，除使用高输入阻抗〔≥100ＧΩ〕、低偏置电流〔≤1pA〕的运算放大器外，还要对测得的信号进行处理。处理该信号通常选用单片机并通过自己编程进行信号处理。太阳能制冷空调研究与开展广州能源研究所李戬洪黄志成利用太阳能制冷空调不外有两种方法，一是先实现光一电转换，再以电力推动常规的压缩式制冷机制冷；二是进行光一热转换，以热能制冷。前者系统比拟简单，但以目前的价格计算，其造价约为后者的3—4倍，因此国内外的太阳能空调系统至今仍以第二种为主。这也是本文所讨论的太阳能制冷空调的主要内容。太阳能光一热转换利用已经有了很大的开展，特别是在解决生活的需要方面，如生活热水、采暖、太阳房等。但这些应用在需求上其实与大自然的赐予并不完全一致：当天气越冷、人们越需要温暖的时候，太阳能量的提供往往缺乏。而太阳能空调的应用那么正好与太阳能的供给大体上保持很好的一致性：当天气越热、太阳辐射越强的时候，空调的负荷也越大。这正是太阳能空调应用最有利的因素。我国太阳能资源十分丰富，其中三分之二以上的地区利用太阳能的条件都相当好。随着经济的开展和人们生活水平的提高，空调的需求量越来越大。一般民用建筑物，如酒店、办公楼、医院等，空调耗能已占总耗能的50％以上，给能源、电力和环境造成了很大的压力。电力的开展伴随着废气排放、温室效应和酸雨等环境问题，而空调机的制冷剂〔CFC8〕还会对大气臭氧层造成破坏。因此不管在国外还是国内，太阳能制冷空调一直是受到重视的研究课题。与光一热转换直接利用不同，太阳能制冷空调是一个光一热一冷的转换过程，实际上是太阳能的间接利用。它不象热水、枯燥等低温直接利用那样容易实现，在技术上比拟复杂。除了对太阳能要求较高的温度作为动力之外，还需要经过一个制冷循环的能量转换过程才能实现。因此这方面的开展需要更长的时间、投入更多的资金、更多的科研力量和完成更多的技术准备工作。在我国，对太阳能空调的研究始于1975年在安阳召开全国第一次太阳能利用工作经验交流会议以后的七十年代后期。1974年中东石油危机发生以后，不少科研机构、高等院校和企业单位纷纷投入一定的人力和物力研制太阳能制冷〔空调〕机，其中多数是小型的氨一水吸收式制冷试验样机。由于当时还有许多技术难题没有来得及解决，再加上科研拨款制度改革，太阳能空调工程的研究经费因一时难以形成效益而被削减，研究工作的队伍和规模就大大缩小，仅存少数单位仍坚持根底性研究和样机试制，经历了一段非常困难的时期。尽管如此，20年来，经过广阔科技工作者的不懈努力，我国在这一领域还是进行了不少研究工作，探索过各种各样利用太阳能降温的途径，在技术上取得一定的进展，并且在推广应用方面取得了重要成果。下面将对对国内有关太阳能制冷空调研究与应用的开展情况作简单介绍和报道。一、太阳能液体吸收式制冷1．1氨-水吸收式制冷机70年代后期，世界各国对太阳能利用的研究蓬勃开展，我国太阳能制冷空调的研究也在此期间起步，其中对太阳能驱动的氨。水吸收式制冷系统的研究最为活泼，先后有20多个单位开展过工作，积累了珍贵的经验，他们是我国太阳能制冷与空调研究的先行者。天津大学1975年研制的连续式氨一水吸收式太阳能制冰机，7月首次制出冰，该装置有效集热面积1.33m2，由集热器〔发生器〕、冷凝器、节流阀、蒸发器、热交换器、氨液循环泵、吸收器组成，不设蒸馏器，有水平转盘，可手动调节方位角。经改良后，1979年试验结果：日产冰量可达5.4kg，制冰机总效率为6.24％。北京师范学院〔现首都师范大学〕与北京市建筑安装工程公司等单位于1977年研制成功1.5m2平板型间歇式太阳能制冰机，利用氨一水为工质，不需外加动力，在北京地区夏季晴天每天可制冰6．8一8kg，整机效率10．5％左右。集热器采用套管结构，以便可利用多种能源。只要冷却水温不超过25°C，都可利用太阳能制冷。1979年又研制出8m2平板型自动跟踪连续式太阳能冷藏柜，利用两对光电管分别控制集热器的方位角和倾角，并考虑了采用多种能源的需要，制冷量可达5024kJ／h。华中工学院〔现华中理工大学〕研制了采光面积为1．5m2、冰箱容积为70L，以氨。水为工质对的小型太阳能制冷装置，间歇方式制冷。集热器内的氨。水溶液经太阳能加热，氨蒸发经冷凝器冷却进入冰箱中蒸发器储存，制冷时蒸发器中的氨溶液汽化回到集热器〔此时为吸收器〕为稀溶液所吸收，从而使冰箱内部的温度降低。试验结果，在制冷阶段可维持冰箱0°Cl0h左右。华中理工大学的太阳能冰箱和天津大学的太阳能制冷装置曾在1979年中国太阳能学会成立大会〔西安〕展览会上展出。原五机部第五设计院于1979年试验成功他们所研制的无泵循环氨一水吸收式太阳能制冰装置，其特点是将收集到的太阳能大局部用于制冷，一小局部用于工质的循环，取消了电动的循环泵，采用透光面积2．74m2的扁管式太阳能平板集热器。氨一水吸收式制冷装置设置两个吸收器，按一定的循环周期交替进行压送或吸收，以完成工质的连续循环。试验证明，该系统能连续循环制冷，制冰量每天13—16kg，全天COP值0.1—0．14〔冷却水温度16—22℃〕。在此根底上，他们又于1983年完成一台透光面积10m2的太阳能冷饮设备的研制。试验结果是：制冷量4187kI匕制冷温度6—10°C，冷却水流量约350L／h，全天实际COP值0.12一0．17。1．2溴化锂-水吸收式制冷机对于另一类适于太阳能利用的制冷机——由热水驱动的以溴化锂。水为工质对的吸收式制冷机，中国科学院广州能源研究所、上海交通大学、华南理工大学、浙江大学等都做过不少的研究工作。上海交通大学和浙江大学考虑配合太阳能驱动运行，对无泵溴化锂吸收式空调系统，特别是对其技术关键——系统内溴化锂溶液和冷剂水循环的热虹吸泵原理的研究做过大量的工作。华南理工大学对溴化锂吸收过程和强化传热机理也作了不少研究。进入90年代，溴化锂吸收式制冷机在国内已成为成熟的产品，而且形成了一个颇具规模的产业。目前全国有近百家生产溴化锂制冷机的工厂，其中热水型的溴化锂吸收式制冷机产品全都是一种单级吸收式制冷机。该产品也可以应用于太阳能系统，实现太阳能空调。由于这种制冷机要求热源热水温度在88℃以上，普通的太阳能热水器不能满足要求，需要配合真空管型集热器或高效平板型中温集热器。迄今为止，国外的太阳能空调系统通常都采用这种热水型单级吸收式澳化银制冷机。该类制冷机在热源温度足够高及冷却水温度比拟低的场合，性能良好：假设热源温度降低而冷却水温度较高，它的效率将大大下降，甚至不能正常制冷。单级吸收式制冷机还有一个很大的缺点，就是热源的利用温差小，一般只有6一8℃。例如，如果输入制冷机的热水温度为90°C，那么经过制冷以后输出的热水仍有82°C以上。换言之，82°C的热水要送到太阳能集热器加热升温，太阳能系统的平均工作温度一直要保持在很高的水平，它的效率相应要降低。为了适应低温余热和太阳能的利用，中国科学院广州能源研究所从1982年开始进行了新型热水型两级吸收式溴化锂制冷机的研制工作。1987年研制成功一台制冷能力为6kW的两级吸收式溴化锂制冷机试验装置。1990年，广州能源所与香港理工大学签订了联合开发太阳能吸收式制冷机的合作协议，由香港裘搓基金会出资资助，并于1994年制造了一台70kW两级吸收式制冷机组在广州钢铁厂投人生产运行，以焦化分厂的低温热水制取冷冻水，测试说明、机组在65一85°C范围内均能稳定运行，热水的利用温差达15一18°C，充分显示这种新型机组对太阳能利用的适应性。1993年，为北京热电总厂制造了一台350kw的两级吸收式制冷机组，利用热电厂86°C的热水制冷，供5000m2的办公大楼空调，实现了热一电一冷联供，该机组一直运行至今。1997年，又为国家“九五”科技攻关工程“太阳能空调及供热示范系统”研制了一台100kW的两级吸收式制冷机，并成功地应用于太阳能系统中，系统于1998年投入运行。这是我国第一次采用自己制造的制冷机应用于大型太阳能空调系统。这种新型的两级吸收式制冷机有两个显著的特点，一是所要求的热源温度低，在65°C以上的温度范围内均能稳定地制冷，甚至低至60°C时仍可到达80％的制冷量和性能系数；二是热源的利用温差大，为12—24°C〔随热源温度而变〕。对热源温度有较宽的适应范围，可以使制冷机在较低的太阳辐照度和比拟不稳定的太阳能输入情况下，适应其引起的温度波动，实现稳定的运行。运行温度的降低可显著提高太阳能集热器系统的瞬时效率和日效率，能充分利用过去不能利用的低强度太阳辐射热来制冷。此外，较低的运行温度使得有可能采用造价较低的太阳能集热器，可以降低本钱，提高经济性。由于工作温度低，这种制冷机的COP值相应也要降低〔0．40左右〕，但其热源的利用温差大的优势足以弥补这个缺乏。举例来说，对于同样为88°C的热水，单级吸收式制冷机的COp约为0．6，但它只利用了8℃〔回水温度80°C〕，实际利用为4．8°C；而两级吸收式制冷机能利用24°c〔回水温度64°c〕，以0．4的COP值计算，实际利用为9．6°C，利用的能量高出一倍。因此，单以COP值来衡量这种制冷机的性能是不全面的，还应该看它的佣效率。此外，回水温度低的特点，使得它更适合太阳能的利用，也有助于提高大阳能系统的效率。二、太阳能固体吸附式制冷太阳能固体吸附式制冷是利用固体吸附剂〔例如沸石分子筛、硅胶、活性炭、氯化钙等〕对制冷剂〔水、甲醇、氨等〕的吸附〔或化学吸收〕和解吸作用实现制冷循环的。吸附剂的再生温度可在80—150℃之间，也适合干太阳能的利用。太阳能吸附式制冷系统结构简单、没有运动部件，能制作成小型装置。太阳能吸附式制冷循环为问歇性运行，多用于制冰工况。国外对太阳能吸附式制冷进行了大量的研究和应用开发工作。国内开展研究的单位也很多，从理论研究到实际应用都作过全面的探索，如中国建筑科学研究院空调所、西安交通大学、西北工业大学、上海交通大学、中国科技大学、南京大学、华南理工大学、中国科学院广州能源研究所、北京航空航天大学等，取得了不少成果。“酒安交通大学研究了以沸石13X-水为工质对的制冷系统。他们采用单元管式，用烧结方法将小沸石颗粒烧结在铜管内壁上，减少了管壁与颗粒之间的热阻，提高了系统的制冷性能。另外还作了太阳能冷饮箱的研究与设计。中国科学院广州能源研究所于1990年研制成功一种以活性渗甲醇为工质对的太阳能吸附式制冰机。制冰机集热面积1m2〔透光面积0．92m2〕。集热器与吸附器合为一体，采用带透光隔热结构的平板型太阳能中温集热器。冷凝器为气冷式，利用环境空气来冷却冷凝器。按昼夜变换周期实现间歇式制冰，其特点是没有运动部件，操作简便，不需要其它能源，也不需要冷却水，单靠太阳能便可独立制冰。1m2集热面积在太阳辐射日总量17一19MJ／m2下，日产冰量可达4—5kg，COP值达0．10—0．12。这种制冰机特别适合于昼夜温差大的地区使用。华南理工大学对活性务甲醇，沸石-水为工质对的吸收式制冷系统进行了大量的研究，他们先以水蒸气为动力作试验，在此根底上试制了一台太阳能吸附制冷的样机，采光面积为1m2，活性务甲醇为工质对，冰箱有效容积为103L。实验得到一天最大制冰量为6kg。最近他们又提出了一种新的太阳能制冷热水系统，并集中该校传热节能〔高分子材料、塑料机械三个博士点共同进行技术攻关。在集热器方面，采用纳米级高分子材料为吸热板，在吸附剂床层方面，采用功能性导热高分子材料将吸附剂成型，并利用导热粘胶将吸附块与换热器粘接，强化床层传热，以期使整个系统高效实用。北京航空航天大学研究了一种以氯化钙一氨为工质对的化学吸附太阳能制冰机。1992年试验了一台集热面积为1.6m2的样机，在水平面太阳辐射氏总量20MJ／m2下，一天产冰量3．2kg以折合2kg／m2〕。之后他们又采取了一些改良的措施：如增加吸附剂填充量为原来的1．5倍，使温度维持在反响的第一步，结果发现显热损失增加不大，但COp值和产冰量有所提高；又采用了一种低密度、各向异性及导热性良好的添加剂，强化床层传热，改良了吸附剂的加工成型，日产冰量由2kg／m2提高到3．5kg／m2。上海交通大学对太阳能固体吸附式制冷的根底理论和关键技术进行了大量的研究，特别是吸附式制冷循环理论及其试验的研究，例如连续回热式循环、双效复叠式循环、对流热波循环等。除此之外，还对吸附床的强化传热及结构、各种工质对的吸附性能、最正确循环周期等关键技术问题作了深入的研究。他们的研究对于丰富太阳能吸附制冷理论、提高吸附制冷的技术水平作出了有益的奉献。三、太阳能〔吸收式制冷〕空调系统在太阳能空调方面，从70年代开始就有不少单位作过不同程度的研究和试验。由于太阳能空调技术要求较高，各方面的技术尚未成熟，而且需要投入的资金量很大，因此许多研究一直停留在试验阶段，但同时也为太阳能空调的实际应用做好了技术准备工作。直到“九五”方案期间，作为太阳能空调应用根底的太阳能热水器已经在全国蓬勃开展，漠化狸吸收式制冷机产品也已成熟和稳定，经过国家科委〔科技部〕和中国太阳能学会热利用专业委员会组织专家研讨、论证，认为太阳能空调进入实际应用的时机已经成熟。国家科委把“太阳能空调示范系统”列入“九五”重点科技攻关工程方案，在我国南方和北方各建一座大型实用性的太阳能空调系统。下面介绍几个在不同年代有代表性的太阳能空调系统：1〕根据国家建委下达的研究任务，中国建筑科学研究院与北京市第三棉纺织厂共同协作，以京棉三厂计量室〔面积64m2，高4.1m〕为制冷空调试验对象，研究试制了利用太阳能和工业余热〔辅助热源〕的氨冰吸收式制冷装置，用了近三年的时间，于1979年10月完成全部研究试验任务，11月召开了成果鉴定会。该太阳能制冷系统由氨。水吸收式制冷装置配以平板式太阳能集热器组成。系统中氨的发生过程考虑了可进行“直接发生”〔氨水溶液在集热器内直接由太阳辐射热加热〕和“间接发生”〔利用太阳热水在发生器中进行加热〕两种发生过程的性能试验，也考虑了工业余热利用的研究。系统设计指标为：利用工业余热制冷产冷量为41868kJ／h，太阳能制冷产冷量29308klh冷冻水温5〔冷却水15°C，冷凝温度20°c;太阳能集热器加热水温75°C，发生器内溶液最高温度70°C。采用40m2自动跟踪平板型太阳能集热器。试验说明，利用太阳能制冷空调在技术上是可行的。该太阳能装置产冷量可达29308kFh，太阳能集热器效率20％一38％，制冷系统的热利用系数0.36一0.63，总热力系数为0.12一0.20。这是一次应用于小型工业厂房较完整配套的实用性太阳能空调系统的可贵的探索和实践。2〕华中工学院〔华中理工大学〕也于1978年研制了一套小型太阳能空调装置，1980年夏季试验成功。所建造的太阳能空调装置供空调房面积12m2，室外计算温度35．2°C，湿球温度28．2°C，室内温度26°C，计算冷负荷5024kJ/h采用氨-水吸收式制冷机组制冷，蒸发温度4°C，发生器溶液出口温度78°C，冷凝温度37℃，稀溶液浓度0．49，浓溶液浓度0．525，循环倍率14，制冷剂流量5kg／h采用太阳能平板集热器加热，采光面积12m2。该装置经过屡次运行试验，结果说明，采用氨一水吸收式制冷机组配合平板集热器能稳定运行。在室外气温高达39°C，冷却水温度为28°C时，空调室内温度可维持在24°C。3〕中国科学院广州能源研究所与香港理工学院合作于1987年在深圳科技开展中心招待所建成了一套科研与实用相结合的示范性太阳能空调与热水综合系统，并成功投入运行。它能对总面积为80m2的4间客房昼夜进行供冷，空调温度26士1°C，制冷能力14kW，非空调期每天可提供45—60°C的生活热水10—12吨。该系统由以下局部组成：太阳能集热器系统：采用自行研制的三种太阳能中温集热器，集热面积共120m2，包括：玻璃与金属封接的带黑镍选择性镀层的直通式真空管集热器40m2；热管型真空管集热器40m2，也带黑镍镀层；V形隔热膜平板型集热器40m2。吸收式制冷机：采用两台2冷吨日本矢崎公司生产的单级溴化锂吸收式制冷机，总制冷能力14kW，热源温度要求88°C以上。储能装置：储热及储冷水箱容积各为5m3微处理机自动采集数据及控制系统：能自动收集和处理数据，系统根据太阳辐射和储热装置的情况，自动选择单台制冷机运行或两台同时运行方案。自动热水锅炉作为辅助能源。试验结果说明，制冷系统在晴天单靠太阳能运行时，储热水箱温度在85—95°C之间，集热系统全日热效率33％—42％〔平板型略低〕，对客房的供冷可昼夜进行。该系统的成功运行显示了太阳能空调应用的可能性并积累了有益的经验。4〕根据国家“九五”攻关工程方案，中国科学院广州能源研究所负责在南方建立太阳能空调示范系统。工程于1996年8月正式启动，1998年2月系统主体工程完成，并开始供给热水，4月试运行供冷，6月正式投入使用。大型太阳能空调系统建造于广东省江门市一栋24层综合大楼上。该大楼是一座多功能的综合性商用、办公大楼，有写字楼、营业厅、招待所、运动娱乐场所、培训中心等。利用太阳能全年提供大楼每天所需的生活用热水，除此之外，在夏天以太阳能热水制冷，供其中一层空调。主要技术参数为：太阳能集热器：高效平板式集热器〔带透明隔热板〕集热面积：500m2制冷机：两级吸收式澳化钾制冷机制冷功率：100kW制冷热源温度：75°C〔设计工况〕冷冻水温度：9℃供空调用户面积：600m2系统运行调试取得令人满意的结果：〔1〕太阳能集热系统效率很高，能满足制冷及生活热水需求。〔2〕制冷机各项指标均超过设计要求。运行测试结果如下：驱动热源温度低，在65一75°C范围内都能到达设计要求。热源温度低至60°C左右时，仍有较高的制冷能力〔80％〕。热水利用温差大，可高达15°C。制冷能力可超过设计指标〔最高达112kW〕。冷冻水温度可低至6一7°C〔设计工况为9°C〕。性能系数〔COP〕较高〔可大于0．4〕。江门100kW太阳能空调系统是我国首座大型实用性的太阳能空调系统，它的建成标志着我国太阳能热利用技术上了一个新的台阶。系统有以下特点：〔i〕太阳能空调系统成功地全部采用高效平板集热器，使常规的太阳能热水系统能够与太阳能空调系统“接轨”，同时也开拓了太阳能热水器更广阔的市场。〔ii〕100kW两级吸收式漠化理制冷机各项指标均到达设计要求。其驱动热源温度之低〔65一75°C〕及热源利用温差大的特点特别适合太阳能利用。〔iii〕系统兼顾了生活热水与制冷空调的能量需求，合理分配利用太阳能，使太阳能日利用效率提高。“引国家“九五”攻关工程方案太阳能空调系统在北方的示范点由北京市太阳能研究所负责。该工程正在山东省实施。太阳能空调系统的技术方案采用北京市太阳能研究所自己研制的一种玻璃。金属封接的热管式真空管集热器，采用国产的热水型澳化狸〔单级〕吸收式制冷机，系统供冷100kW〔机组制冷能力150kw〕。由于热管式真空管集热器有良好的高温性能，能提供温度足够高的热水〔90°C以上〕带动单级吸收式澳化锤制冷机制冷。四、太阳能除湿式空调除湿式空调系统是利用吸湿剂〔例如氯化锂、硅胶等〕对空气进行减湿，然后蒸发降温，对房间进行温度和湿度的调节，用过的吸附剂被加热进行再生。再生过程可以利用较低品位热能，因此也很适合于太阳能利用。该方法有利于保护大气环境，还有利于改善室内空气品质。西北工业大学、清华大学等对除湿式空调的研究，已经做了不少工作。为了对除湿空调系统和其中的关键部件进行研究，促进这一技术领域的开展，清华大学兴建了一座利用太阳能再生的枯燥剂除湿复合空调系统试验装置。该装置由空气预处理段、太阳热能加热段、枯燥剂除湿冷却系统和常规制冷机组成。系统具有营造所要求的试验工况、利用太阳热能以及进行各种设备性能试验等多种功能，包括构成与压缩式制冷系统相结合的复合式空调系统。该装置参照国际上类似对象的试验标准和方法，实现设备的自动调节与控制及数据自动巡检与处理。试验结果说明，装置到达了所述试验功能和指标。西北工业大学对吸附剂的除湿性能、吸附除湿换热器及除湿空调系统等都作了充分的研究，并且在实用性产品开发方面取得了成果。西安交通大学与北京市太阳能研究所联合研制了一套敞开式吸收式空调系统。该系统利用氯化钙水溶液作吸收剂，由浓溶液在吸收器中吸收来自空调房间内空气的水分，并经绝热加湿使空气加湿来到达空调目的。吸收水分后的稀溶液到再生器中通过太阳能加热而解吸变回浓溶液，再返回吸收器继续进行吸收。据报道，当空调房间温度维持25°C，相对湿度为60％时，系统的运行参数为：制冷量2kW，单位质量空气制冷量是13kW／kg，循环空气量0．1538kg/s，加湿量与除湿量均为4．71kg/h吸收器热负荷2.69kw，含湿量差8．5g／kg干空气。五、被动式降温谈到空调，就不能不考虑空调的对象——建筑物的结构与冷负荷的关系，尤其是太阳能空调的应用，更要特别重视减小空调冷负荷的问题。因此，减小冷负荷、被动式降温以及利用自然冷源的降温方法，都是值得研究的课题。被动式降温是对通过太阳能辐射和热辐射进行有选择的、合理的利用，到达建筑物自身降温或减少冷负荷的目的。建筑物与外界的热交换主要通过门窗和外墙进行。窗户是建筑物隔热保温的最薄弱环节，也是太阳辐射光和热的进入渠道。一些反光膜、滤光膜、蓝玻璃等主要是解决遮光问题，但仍有一局部红外辐射透过。而对于降温来说，反射红外辐射比反射可见光更为重要。可见，按不同需要，采用有严格光谱选择性的涂层、薄膜或功能性玻璃，对于建筑物的降温和节能是很有意义的。建筑物外墙一方面吸收太阳辐射，另一方面也向外界散发热量。要到达降温的目的，必须要对太阳辐射中的可见光及红外辐射有根强的反射率，减少墙体的吸热和蓄热，加速建筑物的放热，到达降温的效果。研究这类光谱选择性涂料并结合建筑物外墙的装饰，将有助于建筑物的降温。清华大学对光谱选择性涂层有全面、深入的研究，特别是玻璃的镀膜方面矽口变色玻璃，各种选择性透过、吸收和反射玻璃等，都已经取得了不同程度的进展。辐射致冷也是建筑物被动式降温的一种新方法。大气外层空间是一个接近绝对零度的天然巨大冷库。根据辐射换热的原理，两个有温度差的物体之间，会以辐射的形式交换能量。这样就有可能把地面上的热能以辐射的形式释放出去，到达自身冷却降温的目的。但并不是所有辐射都能自由地穿过大气层，只有某些波长段的辐射穿透大气层的能力比拟强，气象学上称为“大气窗口”。因此，要求辐射体要有严格的光谱选择特性，在对应“大气窗口”，的波长段上有很强的辐射率，同时在这以外有极高的反射率，热能传到辐射体上，以特定的波长向天空辐射出去，辐射体由于释放了能量而得到降温。近二十年来辐射致冷研究在国外取得不少进展。在国内，中国科技大学长期以来进行过大量的理论和实验研究，特别是理论计算模型方面有独特的创新性。中国科学院广州能源研究所等单位在试验和应用方面也做了不少工作。中国科学院广州能源研究所在辐射制冷研究中，通过对光谱选择性辐射致冷材料进行筛选，以及对致冷辐射体制备工艺进行反复试验，得出了既简单、效果也好，又容易实现的辐射致冷新方法，并已实际应用于解决电视中转微波站仪器室的降温问题。在辐射致冷试验台上，他们测得致冷空间某点与环境温度最大温差为9．6℃，平均最大温差为9．2°C，在不同季节的晴天，所作的结果一般都在7．5—8°C之间，与天气的相对湿度有一定关系。他们还进行了辐射致冷技术实际应用的尝试，在不允许消耗任何电力的情况下，利用辐射致冷的原理和技术巧妙地解决了电视中转微波站的降温难题。1998年为某公司建造了12套辐射致冷被动降温装置。该系统由辐射致冷器、水箱、循环回路等组成，致冷器面积2m2，仪器房面积约7m2。据该公司验收降温装置的实测效果为：夏日中午环境温度35°C时，仪器房内仅为28°c环境温度30°C时，房内为26°c。在光谱选择性涂料方面，广州能源研究所研究成功一种船用的热反射涂料。热反射涂料与辐射致冷在原理上虽然不尽相同，但对辐射波长选择性〔反射和吸收〕这个本质问题上是一致的。所研究的热反射涂料的热性能指标到达：红外反射率大于80％，与标准板相比，板温可降低20°C〔标准板64°c，样本板44°C〕。六、地下冷源降温利用地球上的自然冷源进行空调降温也是一种广义的太阳能空调方法。地冷降温就是其中的一种。地冷降温系统简单、造价不高、不需耗能制冷，只用很少的电力，是一种有实用意义的降温途径，已有成功应用的实例。华南理工大学1990年试验成功了地冷空调系统，通过在地下2—3m深处埋上空气换热管道，把新鲜空气或室内空气送入地下埋管，放热冷却后送回室内。据报道，在夏天，地下冷风温度为23．4-27．3°C，在室外气温高达35°C下能保持室内温度26—28°C，到达空调效果。已经完成几个试点工程。中国科学院广州能源研究所采用另一种方式，在地下5米深处建造地下水池，抽出地下冷水在室内进行空气换热，1992年应用在广东水稻育种玻璃温室内，冬夏季进行温度调节。地下水初温24．5°C，可维持温室所要求的温度29-31°C，经过夏季整整5个月降温运行，池水最终升温到28．8°c，这时仍可保持温室在32—33°C，满足水稻育种要求。降温季节结束后，冬季已临近，正好利用池水对温室供热升温，使其温度保持在20°C以上。该系统还配有一无盐太阳池进行辅助加热。这样，温室全年的温度调节全部利用自然能源。七、结语随着我国国民经济的开展和人民生活水平的提高，制冷和空调的需求会越来越大，特别是建筑物降温的能耗巨大，给能源、电力、环境等方面带来越来越大的压力。利用太阳能来解决这个问题值得重视，但太阳能空调应根据不同地区的气候特点，不同的使用要求，综合采取多种技术措施〔如主动式制冷与被动式降温相结合〕，才能解决好这个问题。虽然经过20多年试验研究和技术攻关，我国的太阳能制冷及空调事业某些方面已取得了很大的进展，一些应用技术正开始迈入实用化阶段，但是由于过去投入不够，许多有研究根底的单位不得不放弃了已经取得进展的工作，只有少数单位坚持了下来。此外，技术上仍存在不少问题需要加大科研攻关力度予以解决，即使某些较为成功的技术，在推广应用和产业化方面仍面临艰巨的工作。因此，太阳能制冷空调事业要取得稳步开展，还需要政府和社会的大力支持，需要科技人员不断的研究和创新，经过各方面的共同努力，相信一定能够取得成功。太阳能热利用技术的开展历程，是从低温热利用〔如热水、枯燥、温室等〕方面开始，逐步向较高温度和技术较复杂的各领域〔如制冷、发电〕展开的。随着我国经济的开展和整体技术水平的提高，开展太阳能制冷空调的条件和时机已趋成熟，开展步伐应该加‘决，太阳能热水器的成功经验告诉我们，太阳能空调的开展应当走产业化的道路，同时要紧紧依托太阳能热水器这个已经成熟了的大市场，以热水应用为根底，配合空调综合利用，就一定会有广阔的应用前景。空调送风控制系统的改造北汽福田汽车股份付建林国家“十一五”规划纲要提出了节能减排的目标，企业位于节能减排最前沿，同样责无旁贷。针对我厂耗能较大的涂装车间，笔者进行了能耗分析，发现其耗能较大的用电设备是各类风机。根据汽车生产中涂装工艺的要求，需要在特定的工位配置相应数量的空调送风和排风用的风机。由于风机功率较大，大多采用软启动器以实现平稳启动，在风机启动完成后就以额定转速运行。但是，涂装工艺对送风量有严格的要求，风量的控制要通过出风口的风阀进行调节，这样就造成强制送风与被迫节流之间存在能源浪费，而出风口的风阀一般靠人工调节，这就加大了保障工艺参数的难度。如何使空调送风系统既满足工艺参数需求又实现节能降耗，是本改造工程要解决的主要问题。一、空调送风系统分析1.空调送风系统构成〔1〕工艺流程：根据汽车涂装工艺要求，空调送风系统由以下局部构成〔见图1〕：图1空调送风系统工艺流程进风室—一次加热段—中间段—初效段—中间段—加湿段—中间段—二次蒸汽间接加热段—风机段—均流段—消声段—中间段—中效段—送风段。〔2〕设备构成：该空调送风系统主要有进风室、空调器、送风管和调节风阀等组成。空调器出风口设有调节风阀。喷漆、晾干设备送风口设有调节风阀及防火调节风阀。2.设备工作原理该设备工作时，送到喷漆室的风由置于空调器内的风机将室外新鲜空气抽到空调器内，经空调器一次加热，初效过滤，喷淋加湿〔仅限喷漆室空调器〕，二次蒸汽间接加热除湿〔仅限喷漆室空调器〕，中效过滤，消声处理后，再通过送风管送到各需要送风的工位，其送风量可由安装在送风系统出风口的调节风阀进行控制。空调送风的温湿度能够通过人工手动控制。二、控制系统现状分析送风电机情况额定功率：130kW；额定电流：249A；转速：730r/min。电机极数：8极；接法：Y；类型：异步电机。启动方式：原控制柜配有软启动器，电机采用软起动方式启动。电机启动后就以额定转速运行，根据负载情况，电流在200～240A之间变化。风量的调节空调器送风出口设有调节风阀，送风量可由该调节风阀进行控制。由于风阀的控制采用人工根据工艺要求进行调节，对工艺参数的保证比拟困难。过滤器对风量的影响汽车生产的涂装工艺对空气的洁净度要求较高，在空调送风系统中室外新风进入车间需要进行3道过滤。通过滤网上的虑棉或虑袋，过滤掉进入车间的空气中的灰尘。随着灰尘在滤网或虑袋上的积累，过滤器对空气的阻力会逐渐增大，使空调送风系统的送风量降低。当送风量不能满足工艺要求时，就要通过风阀进行调节。如此反复调节，当无法通过调节风阀来满足风量时，就要对虑棉进行清洗或更换，而后又要重新调节送风量。风阀的调节给工人带来较大的工作量。原系统的缺点送风工艺参数依靠人工检测和调节来完成，工艺条件不容易保证。电机的全速送风会消耗大量的电能来产生风能，而风阀的节流调节限制对风能的利用，因此产生较大的能源浪费。当进风口过滤器的灰尘渐渐增多后阻力增大时，在风机段会产生较大的负压，而系统没有报警装置，如果操作人员不能及时发现，将会对该段室体造成损坏。当风机后的第二层虑网随着灰尘增多而阻力增大时，可能造成连接段压力升高，引起平安事故。缺乏必要的检测和自动控制系统，不能对空调送风系统的送风量进行自动控制调节。三、控制系统的改造方案方案原理应用变频技术，采用变频器对送风风机的速度进行控制，通过手动或自动调整风机的转速来实现对送风量的调节。在风机进风口过滤器后的风机段装设压力传感器，用于采集该处的压力值。在风机出风口装设压力传感器，用于采集该处的压力值。在空调送风口处装设压力传感器和温度传感器，用来采集最终的空调送风的压力和温度值。采用PLC作为控制器，应用自动控制原理实现闭环控制，同时对各点压力值进行监控，实现控制调节、报警等功能。通过增加触摸显示屏实现人机对话，完成控制参数、运行状态的显示，操作人员可通过触摸显示屏进行控制参数的调整或设定。控制功能说明按照上述方案组建的控制系统图〔见图2〕。图2控制系统示意〔1〕将送风口的风阀完全翻开，以工艺要求的送风量所对应的送风口处压力值作为给定值，通过PLC进行闭环调节。通过保证出风口压力值，来满足生产现场的送风量需求。〔2〕PLC监控风机出口压力，当出口压力和第二层滤网出口压力的差值超过了设定值，PLC在进行反复判断后进行报警，提示操作人员检查第二层滤网是否堵塞。〔3〕PLC监控第一层滤网出口处的负压值，当负压值大于设定值时，PLC在进行反复判断后进行报警，提示操作人员检查第一层滤网是否堵塞，并采取处理措施。〔3〕PLC同时也提供一个点温度测量，测量第二层滤网出口后的送风温度，按照设定的上下限报警值，比拟后发出温度上下限报警。〔4〕PLC选用西门子S7-200系列产品，变频器选用ABB公司ACS510系列产品。控制方式〔1〕手动运行。手动运行时变频器的转速可以由人工通过触摸屏进行操作，人工输入运行频率，变频器按照人工设定频率运行。这种操作方式一般情况不用，只有当环境比拟特殊，自动调节无法实现时才采用，此时触摸屏上的显示和故障判断仍然有效。〔2〕自动运行。自动运行时由PLC自动按扫描周期进行逻辑运算并进行闭环控制，智能地判断各种故障，并将运行数据及报警信息传送给触摸屏，由触摸屏进行动态显示。显示的故障主要有第二层滤网出口温度的上下限报警，第一层滤网出口处的负压值上下限报警，第二层滤网后与风机室之间的压差极限报警，接触器故障、变频器故障等报警信号。四、工程实施的结果1、工艺设备通过PLC对安装在现场的传感器信号〔温度和压力〕进行采集，并动态显示在触摸显示屏上，便于设备操作者对空调送风系统的运行状态进行监控。通过进入触摸显示屏上的参数设定画面，操作者可对空调送风系统的工艺参数和送风系统的各点压力的上下限报警点进行设定，系统发生报警后提醒操作工及时做出处理，保证了空调送风系统设备平安有效地运行。工程实施后实现空调送风系统自动控制，及时有效地保证生产工艺参数，为车身涂装提供了理想的生产环境。通过编制监控画面使空调送风系统实现目视化，监控画面包括：工艺流程图画面〔见图3〕，参数设定画面〔见图4〕。图3工艺流程图画面图4参数设定画面2、节能降耗〔1〕工程实施后将送风系统出风口的调节风阀完全翻开，降低了送风损耗；通过PLC对风机速度的控制，实现了自动调速，节省了人工对风阀的调节工作量。〔2〕通过变频调速自动控制，降低了电机的运行速度，电机运行频率由原来的50Hz降至40Hz左右；负载电流由原来的210A降至160A左右，降低了电能的消耗，节能比例为30％以上。3、综合效果通过此次改造有效地实现了空调送风系统既满足工艺参数需求又实现节能降耗的双重效果，此工程的投资两年内可收回，投资回报率较高。工厂还有类似风机假设干台，方案在近期改造完成，将来会有效地降低涂装车间的电能消耗，从而降低生产本钱，提高产品的竞争力。此工程的实施是对国家节能减排宏伟目标在实践中的响应，实现了工厂、国家利益的统一，具有良好的社会效益。五、结语早期的生产设备在设计时主要以满足工艺参数为主，再由于当时技术水平的限制，对能源的损耗重视不够，局部设备存在能源浪费现象。文中所述工程的实施给我们以启示，就是我们在进行新设备设计时，应该对以上两个方面进行统筹考虑，防止造成能源和资源浪费。定风量阀的特点及在通风空调中的应用摘要：定风量阀，是一种机械式自力装置，适用于需要定风量的通风空调系统中。定风量阀风量控制不需要外加动力，它依靠风管内气流力来定位控制阀门的位置，从而在整个压力差范围内将气流保持在预先设定的流量上。关键词：定风量阀控制流量定风量阀，是一种机械式自力装置，适用于需要定风量的通风空调系统中。定风量阀风量控制不需要外加动力，它依靠风管内气流力来定位控制阀门的位置，从而在整个压力差范围内将气流保持在预先设定的流量上。〔一〕在新风系统中的应用目前，在国内，风机盘管加新风系统的空调方式还是较普遍，尤其是宾馆客房局部，大局部写字楼、办公楼都采用这种方式。通常做法是每层设新风机组，走道敷设新风干管，几十根支管分别从总管上接入各房间。以宾馆客房为例，每间客房新风量一般为100m3/h，如何做到各支管的风量一致呢？一般来说，设计师往往会在新风支管上加设一只风量调节阀，期望通过后期调试手段来完成风量分配。由于新风系统一般情况下均为干管长，支管短，而风量调节阀调节既不直观，调节精度又不理想，况且每间客房新风量只有100m3/h，风量很小，这样的调试几乎是无法完成的。施工单位只能做到测一下新风干管的总送风量，保证各送风支管有风感这样的地步。为了能保证各房间所送新风量能到达设计值，也无需施工单位再去一个房间一个房间的平衡，我们只需在每支新风支管上加设一只定风量阀，以上问题就迎刃而解。在高层建筑内居住、办公的人常常抱忧新风量缺乏，而设计师往往感到很委屈。因为从图纸上看，新风量标准的取值并不低，但我们往往忽略了一个问题，如何从设计角度来保证实际效果，而定风量阀在新风系统中的应用，就是一个有力的措施。因目前定风量阀主要还是依靠进口，价格较贵，笔者建议在四、五星级宾馆，高档写字楼运用比拟适宜。(二)在排风系统中的应用一个好的空调系统设计，它的排风系统必须很合理，而这一点往往得不到重视。在民用建筑特别是在高层建筑里，围护结构的气密性很好，只需较少的风量就可以维护房间的正压值。大约新风量的85～90%必须通过有组织的排风排出室外，这样才能保证送风、排风的风量平衡，否那么再多的新风量也无法送进房间。在民用建筑里，排风一般通过卫生间、开水间等辅助用房排出室外。除此之外，有时还应再增加一套排风系统，才能保证送、排风平衡。对于卫生间排风，通常做法是每间卫生间设一、二只卫生间通风器，与排风竖井上的排风机联锁。我们知道，高层建筑内新风系统应该是一年四季都运行的，相应排风系统也应该是一年四季都运行的。也就是说，使用卫生间的人不可以去控制卫生间通风器的开启，设卫生间通风器的必要性就没有了。况且一个大风机带几十个小风机这样的排风系统运行既难匹配，又不经济。排风量为400m3/h的卫生间通风器噪音就有40dB左右，使卫生间失去宁静。大量的卫生间通风器也给维护带来很大的麻烦。为解决这个问题，我们可以取消卫生间通风器，在排风竖井每层支管上加设一只定风量阀，竖井顶部设一只排风机。这样的排风系统，能保证各层所排风量大致相等，而系统控制简单，运行可靠，卫生间可以很宁静。(三)在变风量空调系统中的应用在变风量空调系统中，一般外区采用变风量方式，内区采用定风量方式，在一个风量、风压不断变化的送风系统中，内区定风量设计是离不开定风量阀的。(四)在净化空调系统中的应用在净化空调系统中维持洁净房间的正压值至关重要，在排风或送排风系统中加设定风量阀，就能有效保证洁净房间的正压值。洁净手术室手术进行时与不进行时均需保持手术室正压，手术进行时新风量为保证正压所需的新风量加人员所需新风量，手术不进行时新风量为只保证正压所需的新风量，所以新风管上需要设双位定风量阀。(五)在风管管路平衡上的应用在全空气系统中，由于受建筑条件的影响，各支管之间阻力肯定不均衡，一般采用三通调节阀或对开多叶调节阀来完成风量分配。为保证重要房间或主要支管上的风量不致于过大或过小，减少调试的盲目性，可适当加设定风量阀来取代三通调节阀或对开多叶调节阀。(六)定风量使用上的特点定风量阀是自动机械机构，无需外部动力，可另加电动执行器通过遥控信号改变流量设定。定风量阀在送、排风系统中均可应用，工作温度一般为10～50℃，压差范围为50～1000Pa，即阀前阀后至少应用50Pa压差，否那么定风量阀不能工作。这点应注意，因为新风系统新风机组的风压值一般都不大。定风量阀安装时不受位置限制，但阀片轴应保证水平，一般要求有阀门长边1.5倍距离的直线入口风管及0.5倍距离的直线出口风管。定风量阀控制精度高，有外部指针显示流量刻度，调节精度约为±4%，限流机构无需维护，为与系统配套，定风量阀矩形、圆形、保温、消声型均可选择。(七)结束语正如平衡阀在空调水系统中越来越被广阔设计师所采用一样，定风量阀由于它能精确可调，自动平衡的特点，也将会在送、排风系统中得到了广泛运用。高温热回收型地源热泵空调机组解析2010/9/7/15:27来源：庄合热泵企业网站唐旻1、技术背景

1.1建筑物供热及空调的节能问题亟待解决随着国民经济迅速开展和人民生活水平的提高，采暖、空调、生活热水等对能源需求越来越大，是一般民用建筑物能源消费的主要局部。在兴旺城市，夏季空调、冬季采暖与供热所消耗的能量已占建筑物总能耗的40-50%。特别是冬季采暖一般用的燃煤/燃油，给大气环境造成了极大的污染。因此，建筑节能与环保已是国民经济开展的一个重大问题。

1.2环保节能的地源热泵技术应用前景广阔地源热泵是一种热量提升装置，正如人们见到的自然现象——水由高处流向低处一样，热量也总是从高温物体向低温物体传递。水泵可以将水从低处提升到高处，采用热泵技术可以将热量从低温环境提升到高温环境。地源热泵不仅可以用于冬季采暖，也可以用于夏季制冷空调和全年提供生活热水，实现一机多用。实践证明，以地下水、土壤、地表水等作为热泵夏季制冷的冷却源、冬季采暖供热的低温热源，替代传统的制冷机+锅炉的建筑物空调、采暖模式，是改善城市大气环境、节约能源的一条有效途径，也是我国地温能利用一个新的开展方向。地球浅表层〔10m~400m〕是一个巨大的恒温体系，温度几乎不受环境气候变化的影响，如北京地区年平均温度为13-15℃，其能量的来源主要是太阳光及其转化的热能，因此，地温能也是一种洁净的可再生能源，在利用时，不象化石燃料向环境排放大量的燃烧产物，如CO2、SO2、NOx、粉尘等，对环境造成严重的污染，引起温室效应、酸雨、土地沙漠化等灾害，也严重影响了人们的身心健康。因此，开发利用清洁无污染的地温能已是社会开展的必然趋势。高温热泵2.1高温热泵的概念目前市场上绝大多数热泵采用的是R22制冷剂，因该类热泵的工作范围：蒸发器进水不超过20度，冷凝器出水不超过55度。这是因为R22压缩机的能承受的最高蒸发温度12度〔如果蒸发器进水20度那么蒸发器出水16度，那么按照过热度4度考虑那么蒸发温度12度，到达压缩机允许的极限〕；压缩机最大承受压力24公斤，〔R22在60度冷凝温度下冷凝压力即到达24公斤〕因此，我们把采用R22制冷剂的，蒸发器进水极限20度，冷凝器制热出水温度极限为55度的热泵，称之为普通热泵或者常温热泵。

高温地源热泵的“高温”是相对于目前占市场主导地位的最高热水出水温度在55℃以下的地源热泵产品而言。一般而言，高温热泵是指制热出水温度能够到达80度以上的热泵，而对制热出水温度到达65度的热泵称为中温热泵或者中高温热泵。在地〔水〕源温度10-15℃时，供热温度在60℃以上的产品，其正常运行出水温度范围在62-72℃，可以满足所有的中央空调和生活热水系统的水温要求。虽然在供热出水温度上只有十几度的提高，但对于热泵技术来说却是一个极大的突破，一般的地源热泵机组在该工况下，性能会极大衰减甚至无法正常运行。欧洲的高温热泵改良离心压缩机的性能，采用R134a制冷剂，三级离心压缩模式，制热出水温度可以到达85度。日本在1980年代开展了超级热泵方案，开发出4类热泵，其中有利用45度余热水，出水温度85的高温热泵，以及利用80度余热水，产出150度蒸汽的超高温热泵。2.2高温地源热泵技术优势商用和民用热泵技术在国外已相当普及，以其高效、节能、环保、利用可再生资源等众多优势在近几年得到了迅速的开展。目前市场上的热泵设备主要以风冷热泵和常温地源热泵为主，热泵的输出温度低于55℃，主要以R22为工质，其主要缺点是出水温度低，受到地区性和工程特性的限制，使用范围不广，高温热泵技术在这方面取得了一定的突破，其主要表现在于：〔1〕输出热水温度高：最高输出热水温度为75℃。我国目前正在对城市燃煤采暖系统进行改造，为了适应原采暖系统的室内末端设备，必须有较高的热水温度，高温热泵就具有这一特性；〔2〕运行费用低。采用高温热泵采暖系统，一个冬季供暖费〔4个月〕13.2元/平方米，接近燃煤采暖费用，比燃油〔气〕采暖费用低约40%。〔3〕采用专用制冷剂，对环境没有污染，绿色环保。〔4〕一机多用，可满足不同用户的空调、采暖、制备生活热水的要求。3、高温热回收型地源热泵空调机组3.1高温热回收型地源热泵空调机组笔者开发的高温热回收型地源热泵机组属于空调设备领域，综合利用了地源热泵技术和高效热回收技术。附图1，该热泵空调循环系统系统包括用铜管依次连接的压缩机、油分、电磁阀、四通阀、冷凝器、单向阀、热力膨胀阀、蒸发器和气液别离器，还包括高效热回收换热器，其与电子膨胀阀相连，连接于高压恒压装置与四通阀在之间，用于回收空调冷凝废热，从而减少了制热本钱，提高了能效比，具有节能、环保、平安等优点。说明附图13.2技术说明〔1〕压缩机所产生的高压冷媒，经油别离器一方面将含油量较高的高温高压气态冷媒进行油气别离，另一方面由于使用油别离气容积比常用制冷机组要大，将高温高压且含油量较低的气态冷媒维持在比常用制冷机组高的压力，使得超热态的冷媒蒸汽能在高压下，在热回收器处进行散热。由于压力蓄积且保持一个恒定的压力，使得装有本装置的空调机组比没有本装置的空调机组冷媒保持在更接近压缩机出口处的高温高压状态，因此热回收器中的冷媒与外界冷源的温差变大，使得在相同冷源条件下可以散去更多的热量。〔2〕超热态冷媒蒸汽，经过热回收器后可以在比常用技术更高温高压的状态下进入饱和状态，故不仅蒸汽压力可以保持，且液态冷媒压力亦较常用的空调机组高，饱和状态亦在低压降的情况，可以使冷媒的液气比逐步提高。〔3〕冷媒经电子膨胀阀后对高温高压的超热态冷媒进行预冷使之进入饱和状态。整个空调制冷机组的冷媒密闭系统中，高压侧的压力得以保证，低压侧亦因而比常用技术的压力更高，液态冷媒更容易被汽化，制冷效率因此提升，不仅制冷效果佳，且EER值亦可明显提高，到达节能的目的。3.3技术特点〔1〕压缩机的选择：目前热泵设备常用压缩机类型主要有螺杆压缩机、全封闭涡旋压缩机与半封闭活塞压缩机等，经过对不同类型压缩机工作特性进行比拟研究，目前者一般选用全封闭涡旋压缩机；〔2〕工质的选择：根据高温热泵设备最大工作压力≤25bar，采用对环境友好的R134a作为制冷剂为工质，对臭氧层无破坏作用；

〔3〕在设备内部增设一电子膨胀阀与油分互相配合，增加设备运行时压力的稳定性；由于油别离器容积比常用制冷机组大，相同时间下容纳的高温高压冷媒蒸汽比常用制冷机组大，压缩机启动是阻力小，启动电流低，螺杆机组启动电流是额定运行电流的1.1倍以下，涡旋机是额定运转电流的2.0倍以下，不仅省电，而且有效地保护压缩机平安，用户不需要因电流大而增容；〔4〕运行稳定，压缩机使用寿命长，特别是制冷供回水温度低于7℃、产生80℃以上的高温热水时，其运行电流仍在额定电流的88%以内,不会跳机或烧机，突破了以往热泵主机热水到达65℃会烧机的瓶颈；〔5〕热回收效率高，通过较大的油别离器与电子流量控制阀的流量控制，可获得较常规双效热泵机组更高的热回收率；〔6〕整个机组的冷媒密闭系统中，高压侧的压力得以保持，低压侧亦因而较常用技术的压力更高，在低压侧的饱和态冷媒，完全被汽化，无液体冷媒存在，防止了不可压缩性的液态冷媒进入压缩机，造成负荷过重而损坏压缩机，也就是通常所说的液击现象。〔7〕系统控制的优化：采用平均压缩机运行时间的优化控制模式，保证整体机组的长时间高温稳定运行和使用寿命，并根据地源温度和冬季热源温度，调节高温热泵运行工作状态和条件。

3.4高温热回收型地源热泵空调机组的应用形式高温热回收型地源热泵空调机组作为一种高效、环保、节能的供热制冷设备，可以应用于多种采暖空调和热水供给系统，并可以和其它新能源技术有机结合，提高综合利用效率。目前，高温地源热泵在工程中的实际应用主要有如下几种途径：〔1〕燃煤或燃油〔气〕锅炉改造工程。直接替代供热锅炉，具有占地少，工程量小，环保，平安，运行费用低等优势，可以直接连接散热器采暖系统而不需要改造末端系统，虽然一次投资高于普通供热锅炉，但因其运行费用仅相当于燃煤锅炉1/3，其增加的投资可以在3-5年内收回；〔2〕建筑采暖、空调和卫生热水三联供。卫生热水供水温度60℃以上，特别是在夏季，制冷的同时回收空调余热免费提供卫生热水，经济效益显著；〔3〕低温地热和地热尾水利用。对于许多温度在50℃以下的地热资源，直接利用效益不佳，可以采用高温地源热泵，以其作为热源，向采暖系统供热或提供生活热水。对于50℃以上的地热资源，一般地热水在经过采暖系统或生活热水系统后直接排放或回灌，地热尾水的温度在40℃左右，可以利用高温地源热泵回收地热尾水中的热量向系统供热，使地热尾水排放温度降底到10℃左右，大大提高地热资源的利用率，使一眼地热井产生两眼井的效益。〔4〕与太阳能供热系统的结合。目前太阳能越来越多的应用到建筑热水供给和空调采暖系统之中，但是因为太阳能资源的不稳定性，根本上需要常规能源作为辅助，如采用电锅炉、染油〔气〕锅炉辅助加热。将高温地源热泵与太阳能结合用于建筑热水供给和采暖系统，一方面可以节省大量的能源费用，减少对环境的污染，另一方面，对太阳能热水的温度要求降低，在满足用户供热温度的同时极大的提高了太阳能集热器的吸热效率，减少集热器的投资。

4、高温地源热泵技术的开展随着各科研单位对地源热泵研究力度的深入和大量新技术的不断涌现，高温地源热泵技术将不断开展，其运行效率、出水温度、应用范围将会不断的改良，满足各种方面的空调供热需求。相信在不久的将来，在地源热泵市场上将会有越来越多的产品供供热空调设计师和用户选择。地源热泵技术对锅炉替代可行性探讨2009/2/5/11:33来源：论文天下论文网厉建国随着能源的日趋紧张，地源热泵的的研究和应用会更加引起政府和用户的关注。本文就地源热泵作简单介绍，并对其在实际应用中存在的问题以及对锅炉替代的可行性进行探讨。摘要：随着能源的日趋紧张，地源热泵的的研究和应用会更加引起政府和用户的关注。本文就地源热泵作简单介绍，并对其在实际应用中存在的问题以及对锅炉替代的可行性进行探讨。

关键词：地源热泵锅炉替代1、引言随着全球能源的日趋紧张，节能降耗要求日益紧迫。表1为地球可利用能源数量及使用年限的列表，可见人类能源节约是关系到人类可持续开展的关键因素。节能降耗，不能只是停留在政府政府宣传和倡导上，政策和法规或许是解决该问题的最好方法。表1地球可用能源统计种类工程煤石油天然气备注总储量7691.80亿t105.2亿t301000亿m3截止96年12月可开采量3100亿t53亿t181000亿m3估计值已开采量约120亿t约15.13亿t约5100亿m3不准确数据人均余量212〔t/p〕2.7〔t/p〕12929m3/p人均年耗量0.67〔t/p.y〕0.063〔t/p.y〕18m3/p.y96年耗12.6亿吨标准煤可用年数316〔y〕43〔y〕718〔y〕可延至年份2312年2039年2714年

楼宇系统日常运行能耗中，空调、取暖系统占有半壁江山。如何减少能源消耗，降低楼宇运营本钱，是国家和工程设计人员的主要工作和任务之一。目前主要从两个方面着手解决楼宇节能降耗的问题：开发和使用隔热性能好的新型建筑材料，减少维护结构传热，如：隔热门窗结构，环保隔热墙体等，这是我国建设部竭力支持和推广的建筑节能方法之一。提高能源综合利用效率、加强能量回收利用〔充分利用废热、废冷，提高机组效率等〕技术的开展，是节能降耗的重要突破环节。地源热泵是一种利用地下浅层地热资源〔也称地能，包括地下水、土壤或地表水等〕的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。地源热泵利用地能一年四季温度稳定的特性，冬季把地能作为热泵供暖的热源，夏季把地能作为空调的冷源；即在冬季把高于环境温度的地能中的热能取出来供给室内采暖，夏季把室内的热能取出来释放到低于环境温度的地能中。

通常地源热泵消耗1kW的能量，用户可以得到4kW左右的热量或冷量。在节能环保要求日益提高的今天，地源热泵空调系统正以其不可替