關于集中空調系統可靠性的研究

張國強

摘 要：近年來，隨著現代化社會發展水平的不斷提升和科學技術的進步發展，我國的空調行業發展越來越迅速。集中空調系統作為空調正常運行的重要組成部分，需要采取有效措施，確保其可靠性，從而從根本上保證空調的制冷效果，實現空調的正常運行。詳細論述了集中空調系統的可靠性。

關鍵詞：集中空調系統；可靠性；制冷系統；故障模式

中圖分類號：TU831.3 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.19.093

從專業化角度出發，可靠性屬于集中空調系統的重要參數，主要是指系統在規定條件的基礎上和規定的標準時間內完成規定性任務的實際能力。可靠性從某種程度上講屬于綜合參數，而且與空調的其他系統性能之間有著非常密切的聯系。為了進一步提升集中空調系統的實際性能，就需要確保集中空調系統的可靠性。

1 集中空調系統中可靠性的基本論述

從集中空調系統中基本特性上來看，主要包括無故障性、可維修性和耐久性。具體來說，集中空調系統的無故障性主要是指集中空調系統在規定時間內，在沒有任何具體干預條件基礎上連續不斷地維持其實際工作能力的相關性能。在集中空調系統可靠性的相關性能中，無故障性屬于最基本的性能，可以通過無故障性能來保證系統的自身功能。集中空調系統中的耐久性可以維持其實際工作能力到由于技術維修導致其工作能力需要處于間斷性的極限狀態。對于集中空調系統的耐久性研究，主要是指系統在使用期之內的實際工作情況，而且認為如果不采取有效的修理和預防措施來恢復其在使用期間所喪失的實際工作能力，那么該系統將很難實現長期工作。集中空調系統的可維修性主要是指系統具備適應相關技術維修的基本性質，也可以稱之為可以借助修理手段和維護保養手段來有效預防系統性故障與損壞，當發現故障原因的時候，要盡快消除危害的基本性質。從某種程度上講，集中空調系統的可維修性僅僅在需要進行系統維修的時候才可以充分表現出來，而集中空調系統的耐久性能直接關系到集中空調系統停止工作的時間，從而有助于集中空調系統的維修與保養。從這個角度上來看，集中空調系統中的可維修性僅僅是其耐久性能的一個重要組成部分。系統故障的存在對集中空調系統有著非常大的危害，將會造成相關能源不同程度的浪費，還會影響到室內環境的舒適性，大大縮短相關設備的實際使用壽命，從根本上影響到集中空調系統的可靠性。

2 具體組成部分和功能性分析

現階段，集中空調系統主要是由制冷站、供熱站、末端裝置、水系統、電氣控制系統和通風系統組合而成。通常情況下，集中空調系統中的制冷站都是設在高層建筑專門設立的制冷站

房或者地下室之中。集中空調系統中的空調末端裝置大多數都安裝在樓內或者單層建筑內部的空調房間。把制冷站冷（熱）源和空調末端裝置進行連接的屬于空調的水系統。本文以夏季風機盤管加新風系統中的集中空調系統為例進行講述，水系統流程如圖1所示。

圖1 水系統流程圖

從某種程度上講，集中空調系統主要是由相互依賴和相互作用的多個單元形成的有機整體，且集中空調系統功能也是由多個單元的共同作用有效實現的。借助自上而下的系統功能性分解，能夠得到集中空調系統在功能上的層次結構。

3 集中空調系統中的可靠性模型分析

在科學建立集中空調系統可靠性模型的時候，不僅要充分考慮到可能會發生的相關故障所引發的維修與保障要求，也就是基本的可靠性模型，同時，還要綜合考慮到集中空調系統在實際執行任務的過程中所要完成規定性功能的基本概率，也就是任務的可靠性模型。通常情況下，基本的可靠性模型主要是用來估計產品與其實際組成單元可能會發生故障所引發的維修與保障要求，屬于全串聯的模型。盡管存在冗余的單元，也應嚴格按照串聯方式進行處理。例如，集中空調系統冷卻水系統中的備用水泵在基本的可靠性模型上也必須要按照串聯方式來處理，而且儲備的單元越多，其系統的可靠性越低。因此，從基本可靠性的角度出發，需要最大限度地減少儲備單元。集中空調系統中基本的可靠性框圖如圖2所示。

圖2 集中空調系統中基本的可靠性框圖

集中空調系統中任務可靠性模型則主要是描述在實際完成任務的過程中，相關產品各單元的基礎性預定作用和度量工作實際有效性的可靠性模型。從這個角度出發，一般情況下，集中空調系統中的儲備單元越多，則其任務的實際可靠性也就越高。集中空調系統的任務可靠性框圖如圖3所示。

從圖3可以看出，任務的可靠性模型主要是串聯和并聯相互混合的模型。依據可靠性框圖，能夠建立起任務可靠性的數學化模型。Rs=R1R2R3R4R5R6R7 =R1-1R1-2R1-3R1-4R1-5R1-6R2R3R4R5R6R7=[1-（1-R1-1-1）（1-R1-1-2）]

R1-2[1-（1-R1-3-1）（1-R1-3-2）（1-R1-3-3）][1-（1-R1-4-1）（1-R1-4-2）][1-（1-R1-5-1）（1-R1-5-2）（1-R1-5-3）]R1-6R2R3R4R5R6R7，其中，Rs表示集中空調系統中的可靠度。

圖3 集中空調系統的任務可靠性框圖

4 集中空調系統中的故障模式分析

在集中空調系統的運行過程中，影響空調系統正常工作和導致室內工況難以充分滿足規定性要求的相關事件都可以稱之為故障事件。如果集中空調系統一小部分發生了故障，那么就會影響到其他部件的正常工作，進而直接影響到整個集中空調系統的具體性能。這也從某種程度上說明了集中空調系統的故障具備關聯性與傳遞性的特征。此外，盡管集中空調系統是非常復雜的，但也是由多個層次的系統相互組合而成的，例如冷卻水系統、制冷劑系統、自動控制系統、冷水系統和補水系統等。因此，集中空調系統發生的相關故障是隸屬于某一個層次的，而且在這一個層次之中，總會有一個或者是幾個特征性參數的實際變化情況是與之相對應的。集中空調系統的故障存在多樣化的特點，可以根據其特征的不同將其合理歸納，比如可以根據系統故障顯現程度的不同，劃分為顯性故障和隱性故障，故障中的風機停轉和導線脫落等這些比較容易察覺到的故障就屬于顯性故障，而換熱器結垢和制冷劑滲漏等比較不容易察覺到的故障則屬于隱性故障；還可以根據故障對系統的影響程度將其劃分為軟故障和硬故障，例如故障中的風機停機和電動機燒毀屬于硬故障，而閥門關閉不嚴和儀表漂移等屬于軟故障。

5 結束語

總而言之，集中空調系統的可靠性研究屬于一項專業性要求較嚴、復雜度較高的工作。在集中空調系統可靠性分析研究的實際過程中，可以從集中空調系統的基本性能、具體組成部分、可靠性模型分析和故障模型分析等方面著手，及時發現集中空調系統運行中的可靠性問題，并制訂科學的解決方案，促進其健康運行。

參考文獻

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〔編輯：王霞〕

Study on the Reliability of Central Air Conditioning System

Zhang Guoqiang

Abstract： In recent years， with the continuous improvement of the level of social development and the progress of science and technology， the development of air conditioning industry in China is growing rapidly. As an important part of the normal operation of the air conditioning system， the central air-conditioning system needs to take effective measures to ensure its reliability， so as to ensure the refrigeration effect of the air conditioner and realize the normal operation of the air conditioner. In this paper， the reliability of the centralized air conditioning system is discussed in detail.

Key words： central air conditioning system； reliability； refrigeration system； failure mode

文章編號：2095-6835（2015）19-0095-02