中央空调节能控制系统本科毕业设计

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1、第一章绪论1.1中央空调节能研究背景随着中国经济的发展和人民生活水平的提高，空调作为一款重要的家用电器，在国民经济生产和人们社会生活中扮演的角色也越来越重要。中国空调工业在发展的同时，一些问题也日益显露出来。特别是空调行业规范标准不健全，生产企业繁多但未能相成规模效应，科研开发能力弱，市场培育能力差，产品的附加值低等导致经营效益不佳，严重制约了行业的进一步发展和品质的提高。与此同时，我国的建设业保持迅速的增长，平均每年增长15～20%。GDP的增长每年超过7%。在今后几年里，国外私营资本的继续不断进入，以及2008奥运会和2010上海博览会推动了北京和上海的发展，促使中央

2、空调有了较大发展。因此，中国空调企业必须抓住新的发展形势，加大科技创新，注重空调节能，提高技术含量，加强自主研发能力，打造有效推广策略，对空调行业的国家标准进行统一规划，只有这样才能在新形势下立于不败之地。1.2中央空调节能研究意义我国民用、公用及商用建筑的中央空调普遍存在着能耗高的问题,一般中央空调的能耗约占整个建筑总能耗的50%,而商场和综合大楼更高达60%以上[1]。随着电能紧缺问题的日益严重,节能技术已被政府、各行各业所重视并推崇。现代高层建筑及智能大厦的飞速发展,中央空调由于其高能耗性已成为令人最为关注的难题之一,其节能技术的研究日益加强。1.3中央空调耗能原因

3、引起水系统高能耗运行的原因有多方面，诸如设计规范、设计计算、水泵质量、工程安装及运行管理等等，主要表现在以下几个方面：1.系统设计选用的水泵偏大（大马拉小车），引起水泵处于“大流量、低效率、高功耗”的不利工况运行。2.对于有多台水泵并联或串联的较为复杂系统，运行配置不合理，增加水送能耗。3.系统回路水力严重不平衡，或存在局部阻力偏高的不正常现象，增加水送能耗。4.系统回路漏渗，增加无效流量，增加水泵能耗。5.水泵质量偏差，效率偏低，增加能耗[10]。可以通过流体力学计算来说明高能耗的程度及节电潜力。对闭式循环管路系统，输送能耗可以从水泵轴功率计算得出：N=γ·Q·H/η=

4、K·Q3/367·η,(KW)(1-3-1)53式中：N为水泵功率KW，Q为扬程地流量m3/h，η为水泵的效率，K为管路特性阻抗（在管路及阀门开启不变前提下是常数）。由此可以看出，输送能耗完全可以从水泵流量和水泵效率计算出，与流量的三次方成正比,与水泵运行时效率成反比。对开环式循环管路系统，计算相仿[8]。举例说明：100万kcal/h氟冷水机冷冻水额定流量200M3/h，冷却水为240T/h，选用的水泵名牌流量Q=200M3/h，最佳工况运行的效率η1=0.75，那么最佳工况运行的水送能耗：N1=K·Q3/367·η=K·2003/367×0.75，(KW)(1-3-2

5、)如果冷冻水泵选用偏大，按水泵运行性能特性，势必处于大流量、低效率的点运行，在实际运行当中流量就不是200M3/h而是300M3/h，同时引起水泵效率降低到η2=0.6，那么实际运行的水送能耗：N2=K·Q3/367·η=K·3003/367×0.6，(KW)(1-3-3) 两者能耗比为：N2/N1=3003×0.75/2003×0.6=4.2从中可以看出水泵实际运行（300M3/h）的能耗是最佳工况运行（200M3/h）能耗的4.2倍，即说明有75%的能耗是白白浪费的，同时也说明节电潜力有75%。1.4中央空调节能原理解决空调水系统高能耗的主要方法：1.根据电机额定电流

6、，调节水泵出口阀门，单纯地让水泵恢复到额定功率运行。这种方法，尤如“一边踏油门，一边踩刹车”，只能减少过载部分功率，起到保护水泵电机正常运转作用。2.切割水泵叶轮，直接降低流量、降低运行功率。这种方法只有在过载现象严重情况下使用，但叶轮切割后，水泵效率也随之降低，况且叶轮靠估算切割准确度差，成功率不高。3.采用变频技术。变频技术根据“频率、转速、流量”三者成线性关系，通过改变频率来调节流量，同时达到降低能耗目的。变频技术应用于末端流量精确配送，或变流量的系统流量微调，作用非常明显。由水泵、风机的工作原理可知：水泵、风机的流量（风量）与其转速成正比；水泵、风机的压力（扬程）

7、与其转速的平方成正比，而水泵、风机的轴功率等于流量与压力的乘积，故水泵、风机的轴功率与其转速的三次方成正比（即与电源频率的三次方成正比）根据上述原理可知：改变水泵、风机的转速就可改变水泵、风机的功率[18]。例如：将供电频率由50Hz降为45Hz，则P45/P50=453/503=0.729，即P45=0.729*P50（P为电机轴功率）；将供电频率由50Hz降为40Hz，则P40/P50=403/503=0.512，即P40=0.512*P50（P为电机轴功率）。在现有的大多数中央空调中,由于其中的压缩机自身带有PLC可以实