中央空調制冷實驗設備的設計研究

魏溢波 錢松雷 張廷祥

摘要：如今中央空調已經大范圍進入工程建筑中，作為工具，它的一大優點便是可以給人們的工作和生活帶來舒適。但是在具體的使用過程當中，中央空調存在一些不可避免的問題。首當其沖就是產生大量的能源消耗問題。中央空調使用過程中，消耗能源占比最大的往往就是制冷系統，而制冷系統又是中央空調的運作核心。因此，如何減少中央空調制冷系統在實際使用過程中的消耗，同時又不影響人們對舒適的生活環境、工作環境的追求，是如今空調行業乃至公司管理共同重視的問題。基于此，本文章對中央空調制冷實驗設備的設計研究進行探討，以供相關從業人員參考。

關鍵詞：中央空調;制冷實驗設備;設計研究

引言

目前，中國空調產品總量居世界第一，為了達到最低能源消耗和最好的效果，中央空調系統必須處在最佳工作狀態，必須更嚴格地控制室內空氣環境，并可以根據人機操作界面實時監控系統操作，以最終實現節能運行。

1中央空調制冷實驗設備的設計的必要性

1.1有效節約資源

隨著經濟的增長，人們的思想水平也在不斷進步，經過20世紀工業時代及資源掠奪時期，如今生活在新時代的人們，更加注重人類的長期發展。中央空調制冷系統的大量使用會造成大量能源消耗，而傳統能源大多是不可再生能源，其價值過高，且開采代價過大，傳統能源的開采本身就會對自然環境造成一定破壞，對于當地土壤也會帶來一定影響，甚至會影響氣候等。如果能夠將節能環保技術應用到中央空調的制冷系統中，很大程度上可以減少運行過程中對于電能和傳統能源的消耗。利用新型能源進行中央空調的正常工作可以減少環境污染，另外也可以減少能源消耗，降低經濟成本。

1.2提高生態效益

節能減排作為一個時代的主題，進入了人們生活的方方面面，在日常生活中，空調設備行業已經除舊迎新，著手開始回收非節能設備，減少氟利昂等物質的使用，研發新型的節能技術。因此，空調設備減少廢氣廢物的排放，有利于促進生態環境的改善，提高生態效益的同時也能夠起到宣傳的作用。

2中央空調的組成

中央空調是供暖、通風和空氣調節系統的總稱。中央空調系統的組成分兩大部分，分別是空氣處理及輸配系統和冷（熱）源系統。空氣處理及輸配系統完成對混合空氣的除塵、溫度調節、濕度調節等工作，將處理好的空氣經風機、風道、風閥、風口送到空調房間。冷（熱）源系統提供空調房間需要的冷（熱）量，冷凍水將其運送到風機盤管內與空氣進行熱交換。

3中央空調制冷實驗設備的設計研究

3.1分散控制管理系統人機界面設計

操作面板有兩種模式：自動模式和手動模式。兩種模式可以相互切換，還可以根據實際工況，在參數設置區設置參數，以達到控制效果。功能塊的頻率控制，操作者可以設置變頻器實時連接相應的設備，根據需要通過操作者的控制，從而達到遠程控制設備的目的，不需要手動調整設備。打開PID操作面板，在設備接口有內部和外部兩種模式，手動和自動開關模式，在PID操作面板，能夠根據工作實際情況的變化設置手動輸入，完成新的設定點。同樣，可以直接在操作面板上輸入輸出值、極限值、過程值，這樣就可以根據實際工作情況更快更有效地完成控制。執行完成控制動作后，系統會有相應的響應，利用監控單元實時反饋操作頁面的顯示情況，使操作者可以及時了解當前系統的工作情況，決定下一個操作。界面簡單明了，現場操作簡單，體現了分布式控制系統分散控制、集中管理的特點。

3.2調節冷凍水的流速

空調房間的溫度控制可以通過調節風機盤管中冷凍水的交換熱量來改變。交換熱量的多少取決于冷凍水的流速。當空調制冷時，假設空調房間需要的冷量加大，這時可以通過增大供水電動閥6的開度或者減小回水電動閥10的開度來增大冷凍水的流速。反之，當空調房間需要的冷量減少時，可以通過減小電動閥6的開度或者增大回水電動閥10的開度來減小冷凍水的流速。

3.3冷卻水水質管理

使用純凈軟水作為補充水是冷卻水系統最理想的水源，但大多數空調系統做不到這一點。冷卻塔作為開放式系統，冷卻水直接與空氣接觸，因此空氣中傳播的污染物（例如灰塵、碎屑、細菌、可溶性固體等）隨時進入供水系統，導致形成生物污泥。冷卻水水質必須進行嚴格控制，以及使用更有效的水處理方法，該方法一般是化學清潔方法，即，根據水的質量，定期將清潔劑引入水凈化系統中，使水質滿足指標要求，可以與專業水處理維護商簽訂水系統維護合同。

3.4調節風門的開度

為了達到理想的控制效果，通常選擇以上四種方案中的兩種以上混合控制。本系統控制方案選用方法一和方法三相結合的雙閉環控制。基于PID控制算法建立內環和外環溫度閉環控制系統。利用PLC中的PID模塊對供水閥進行參數整定。然后再次利用PLC中的PID模塊對送風機進行參數整定。最后將兩個單閉環系統整合為雙閉環系統，經手動調節確定準確地參數值，得到穩定的溫度控制系統。

3.5修正系統冷量

為了保證空調系統能以最低的能耗實現最好的制冷效果，要對系統的冷量進行修正。在開始安裝氟制冷管道之前，要結合現場的外機和出風口進行設計優化，綜合考慮環境、長度等對于空調制冷效果的影響。因為制冷管道過長，在長時間的使用后，管道內部會出現回油效果差的情況;另外，管道過長也會導致管道內出現結霜的情況，外機也會出現結霜，這些問題都會影響空調的制冷效果。所以要結合實際的情況對空調系統進行修正，確保聯機空調系統的良好運行。

3.6分散控制系統設計

分散過程控制裝置主要用于將生產過程中傳感器等部件的過程變量轉化為運行監控所需的數據，同時將運行所需的指令信息傳遞給執行機構]。從結構組成上看，它包括工藝裝置和現場兩個控制層。本文對中央空調制冷系統DCS的核心控制是采用PLC（現場控制液位裝置）+變頻器（其中一個執行器）+傳感器（生產過程中的設備）來實現調速功能，從而達到節能的目的。

3.7軟件設計

根據系統要求建立雙閉環溫度控制系統。通過PLC將設定好的空調房間溫度與空調房間內的溫度傳感器實時采集回的數據進行比較，利用PID算法輸出控制信號調節供水閥的開度和送風機的轉速。其中PLC的主程序完成系統的初始化、控制算法以及數據處理等功能。子程序實現數據采集等功能。

3.8日常冷卻塔維護

在冷卻塔運行期間，應仔細檢查各部分是否正常運行。檢查的關鍵點如下：檢查風扇運行情況，調整軸承和皮帶;驗證分散的水和噴霧條件是否正常;水滴是否在飛散;調節下部水箱自動注水裝置的浮球，確定水箱中是否漏水;冷卻水水量是否足夠;注意控制冷卻水中的菌類生長。

結束語

隨著經濟的不斷發展和建筑的不斷發展，中央空調的用處越來越多，其制冷系統作為核心部分，質量和作用也要得到雙重保障。將節能環保技術應用到中央空調制冷系統當中，不僅可以減少不可再生能源消耗，降低經濟成本，從而獲得更高的經濟效益，同時也能滿足我國可持續發展的道路，更好地保護環境。

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