全空气空调系统自控与节能.doc

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1、全空气空调系统自控与节能作者：miaojzh摘要：本文通过全空气空调系统的负荷特点及能耗分析,提出了节能方向及全空气空调系统的自控方式和数学模型。关键词：全空气空调系统自动控制节能0、引言如何既能满足人们的舒适与健康性要求，又最大限度地节省能源，是空调业人士孜孜以求的目标。在我们过去的设计中，通常采用根据室内参数调节冷（热）媒流量的方式，达到室内需要的温湿度，满足人们一定的舒适性要求。负荷侧水系统的变流量方式为冷源侧水系统的运行调节提供了一种调节方式，但其本身并不是节能的主要手段。因为定流量系统也可以通过负荷计算，使主机根据需要在部分负荷下运行，

2、达到节能，变流量水系统仅对二级泵水系统的负荷侧水泵的调节提供了条件，还远不能满足节能的需要。商场、餐厅、会议室等大空间的空调一般采用全空气空调系统，这类建筑冷负荷大，是空调中的耗能大户，具有很大的节能潜力。以下就某一多功能宴会厅的空调设计做一探讨。1、负荷特点及能耗分析1.1负荷特点多功能宴会厅面积700m2，舒适性要求较高，室内设计温度为夏季25℃，冬季23℃；室内设计相对湿度为夏季≤60%，冬季≥40%；设计客流量为500人，其设计负荷见下表：表1　设计温度（℃）客流量（人）新风量（m3/h）新风负荷（kW）室内负荷（kw）合计（kW）人体照

3、明饭菜围护结构夏季255001500012070152020245冬季2350015000-170+70+15+20—30—95当客流量减少时，以减少50%为例，其负荷变化如下：表2　设计温度（℃）客流量（人）新风量（m3/h）新风负荷（kW）室内负荷（kw）合计（kW）人体照明饭菜围护结构夏季2525075006035151020140冬季232507500-85+35+15+10—30—55当季节变化时，如过渡季的典型情况，围护结构负荷、新风负荷接近为0，其负荷情况（设计客流量下）如下：表3　设计温度（℃）客流量（人）新风量（m3/h）新风负

4、荷（kW）室内负荷（kw）合计（kWS）人体照明饭菜围护结构负荷255001500007015200105由以上三表可以看出，多功能宴会厅冷热负荷有以下特点：（1）围护结构冷热负荷很小，新风负荷、人体负荷较大，分别占约50%和30%。（2）随客流量变化，冷热负荷变化很大。（3）冬季虽然负荷为热负荷，但在设计客流量下室内负荷为冷负荷，说明送风温度应低于室内温度，当客流量低于设计条件的某一比例时，室内负荷转为热负荷，需送热风。1.2综合能耗分析空调系统总能耗除由负荷引起的能耗外（主要体现在制冷机电能或热能消耗上），还包括冷热媒输配电能消耗（水泵和风机

5、）。冷却水系统能耗在此不做讨论，就本工程而言，制冷机、循环水泵、空调风机能耗如下：表4项目制冷机水泵风机（送、回）合计（kW)冷负荷(kW)电耗(kW)水量（m3/h)电耗(kW)风量（m3/h)电耗（kW)装机功率24549425.5350002579.5耗能比例62%7%31%100%由表4看出，对于全空气空调系统而言，其风机的能耗占有相当大的比例。根据负荷特点和能耗分析，从自动控制角度来讲，全空气空调系统节能途径主要有以下三个：（1）减少负荷，节约制冷机电耗。a、根据客流量变化，随时调节新风量，将新风调至满足需要的最小量。b、根据季节变化，

6、充分利用自然冷源，过渡季利用室外新风。c、制冷系统根据负荷大小自控运行（本文不做讨论）。（2）减少冷热媒输送能耗，对于设二级泵的空调水系统，负荷侧水系统水泵变频调速运行。（3）减少风系统风机能耗，根据需要变频调节风机风量。这是空调系统末端设备节能的主要途径。2、自控数学模型的建立2.1空调系统的要求（1）考虑过渡季全新风的可能及新风量变化的要求，采用双风机系统。（2）送、回风机采用变频调速风机。（3）水系统设电动二通阀，水流量自动调节。（4）新、回风阀为电动调节阀，调节新回风比。2.2自控数字模型（1）根据室内温度信号控制风机转速，根据室内湿度控

7、制加湿量。本人曾偿试在通常变水流量自控的基础上将风机改为双速或多速风机，手动控制，可以达到一定的节能效果，但这种方式劳动强度大，可操作性差，后决定采用变风量系统。对于多房间的变风量系统，一般采用变风量末端装置，室温由变风量末端装置调节，空调风量根据送风管压力变化信号变频调节。由于变频的目的是为了在保证室内设计温度的前提下减少送风量，对于单一房间来说，室内温度信号（回风温度）自然可以成为变频调节器的动作依据。利用温度信号直接控制风机转速可以看作一种简化的变风量系统。（2）根据空调器出风温度控制二通阀开度。在这种控制模型里，二通阀的主要目的是为了根据

8、负荷需要调节冷热媒流量，以保证不同末端在系统总流量变化时的不同需要，并为二级泵运行及一级泵系统阶段式的流量调节创造条件。由于风量随负荷变