淺論變水量空調(diào)系統(tǒng)的原理及特點(diǎn)

摘 要:本文主要闡述變水量空調(diào)系統(tǒng)的分類，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理及特點(diǎn)，以及不同類型的變水量空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)。

關(guān)鍵詞:變水量空調(diào)系統(tǒng)原理特點(diǎn)

中圖分類號(hào):U2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2011)06(a)-0109-01

1 變水量空調(diào)系統(tǒng)的分類

變水量空調(diào)系統(tǒng)的原理是由控制水溫來提高冷、熱源機(jī)器，以達(dá)到空調(diào)機(jī)的功能，由特殊的水泵輸送改變供水量，可以節(jié)約水泵的電能效率。一般來說，常用冷水機(jī)組來擔(dān)當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)的冷源設(shè)備。由制冷裝置來制備冷凍水和冷鹽水，而構(gòu)成冷水機(jī)組。按照工作原理來劃分，冷水機(jī)組可以分為，吸收式機(jī)組和冷水壓縮式機(jī)組兩類。這兩類系統(tǒng)都是有蒸發(fā)器和冷凝器構(gòu)成，不一樣的是后者有一個(gè)或者更多的壓縮機(jī)，并且膨脹閥和制冷劑的控制裝置都有所不同。

2 變水量空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理及特點(diǎn)

按照制冷方法，可以分為:蒸汽壓縮式、吸收式和熱電式三種方法，最常用的是蒸汽壓縮式和吸收式。

2.1 水冷蒸汽壓縮式空調(diào)系統(tǒng)的制冷原理

系統(tǒng)為水冷蒸汽壓縮式的空調(diào)在制冷工作時(shí)，由于液態(tài)制冷劑在裝置蒸發(fā)器中汽化，可以吸收熱量致使冷水溫度降低。低溫和低壓的氣態(tài)狀態(tài)下的制冷劑經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮后變成高溫、高壓的氣體，再進(jìn)入冷凝器中。因?yàn)橹评鋭┑臏囟雀哂诶鋮s水的溫度，所以制冷劑可以將熱量傳遞給冷卻水，使制冷劑經(jīng)冷凝后變?yōu)楦邏阂后w。裝置內(nèi)制冷劑高壓液體再經(jīng)膨脹閥調(diào)節(jié)后又進(jìn)入蒸發(fā)器，逐步變?yōu)榈蛪阂后w制冷劑，經(jīng)過再次汽化完成一個(gè)循環(huán)。循環(huán)過程中，因?yàn)橹评鋭顟B(tài)變化，所以實(shí)現(xiàn)了熱量由冷凍水側(cè)向著冷卻水側(cè)轉(zhuǎn)移過程。

2.2 吸收式空調(diào)系統(tǒng)制冷原理

假如吸收劑在發(fā)生器中不氣化，所以只有制冷劑流過冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器。離開蒸發(fā)器的蒸汽在吸收器中被稀溶液吸收，同時(shí)混合物放熱，然后富制冷劑溶液由泵升高到發(fā)生器壓力下，在發(fā)生器中加熱溶液使制冷劑逸出，同時(shí)稀溶液由中間冷卻器回到吸收器。在水-嗅化埋吸收式冷水機(jī)組系統(tǒng)中，水是制冷劑而溴化鋰是吸收劑，通常呈固態(tài)的溴化鋰與水混合形成溶液。該系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)是溴化鋰的非揮發(fā)性，在發(fā)生器中只有水蒸汽產(chǎn)生，系統(tǒng)簡單，COP值高。缺點(diǎn)是蒸發(fā)溫度相對(duì)較高，系統(tǒng)壓力很低。通常應(yīng)用于燃?xì)鈨r(jià)格低而壓縮系統(tǒng)運(yùn)行成本較高的場合。

隨著變流量技術(shù)的日趨成熟，一些發(fā)達(dá)國家己把變流量技術(shù)寫入工程標(biāo)準(zhǔn)中。例如美國ASHRAEJIES90-1-1989的節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)中明確提出:“水系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)成變流量系統(tǒng)。其所應(yīng)用控制閥應(yīng)能根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)開度或逐級(jí)開啟和關(guān)閉，系統(tǒng)應(yīng)能將流量降低到設(shè)計(jì)流量的50%或以下。改變流量的方法不僅僅限于采用變速傳動(dòng)泵一種，可有多種方案選擇，如多臺(tái)泵的臺(tái)數(shù)控制或泵特性控制等。”

2.3 在系統(tǒng)中裝有旁通電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和電磁流量計(jì)

流量計(jì)與旁通閥是連鎖的，用來保證單臺(tái)冷水機(jī)組的最小流量。當(dāng)系統(tǒng)流量低于單臺(tái)冷水機(jī)組的最小流量時(shí)，打開旁通閥。旁通管的管徑按單臺(tái)冷水機(jī)組的最小流量計(jì)算。一次泵系統(tǒng)的特點(diǎn)如下:(1)結(jié)構(gòu)簡單，投資較省，設(shè)備占地較小，維護(hù)管理簡單方便。(2)負(fù)荷減少時(shí)，利用溫控調(diào)節(jié)閥減少水量，能改善空調(diào)末端的運(yùn)行工況。(3)壓差旁通管只解決了空調(diào)末端設(shè)備要求變水量與冷水機(jī)組要求定水量的矛盾，對(duì)于一次泵定流量系統(tǒng)，由于一次泵流量不變，故不能節(jié)省冷凍水泵的耗電量。但對(duì)于一次泵變流量系統(tǒng)，一次泵流量可以根據(jù)負(fù)荷的變化而變化，故而可以節(jié)約冷凍水泵的耗電量空調(diào)二次泵變水量系統(tǒng)將整個(gè)水系統(tǒng)分成循環(huán)冷水制備和循環(huán)水輸送兩部分，同時(shí)也將系統(tǒng)的阻力和能耗分成兩部分(即Primary和secondary兩部分)。其中一次泵與冷凍機(jī)組采用一對(duì)一的關(guān)系，且一次泵環(huán)路保證冷水機(jī)組蒸發(fā)器在額定流量下工作，這是對(duì)蒸發(fā)器的保護(hù)。若蒸發(fā)器流量下降太快，超過了冷凍機(jī)安全范圍及反應(yīng)能力，就會(huì)導(dǎo)致非正常關(guān)機(jī)，甚至導(dǎo)致蒸發(fā)器結(jié)冰，管道損壞及設(shè)備停止，同時(shí)冷凍機(jī)的COP值也下降。而二次泵環(huán)路的水量可隨負(fù)荷的變化而變化，其臺(tái)數(shù)可根據(jù)冷負(fù)荷情況合理配置，不要求與冷機(jī)一對(duì)一，但一般不超過四臺(tái)。

2.4 二次泵系統(tǒng)特點(diǎn)

2.4.1 一次環(huán)路和二次環(huán)路是不同的，一次環(huán)路是保證蒸發(fā)器在規(guī)定的流量下工作的，但是二次環(huán)路水量是可以隨著負(fù)荷的改變而改變的，當(dāng)變速泵或者采用臺(tái)數(shù)方式控制的時(shí)候，可以達(dá)到節(jié)約二次泵的電能消耗，達(dá)到節(jié)能的目的。

2.4.2 因?yàn)閷?duì)機(jī)組的類型、大小和機(jī)組的結(jié)構(gòu)的眼球規(guī)定的不是很嚴(yán)格，所以在冷水機(jī)組采用并聯(lián)方式運(yùn)行的時(shí)候，適合系統(tǒng)的擴(kuò)建。

2.4.3 因?yàn)槎苇h(huán)路對(duì)環(huán)路的壓力，管道的長度有很大的適應(yīng)能力，可以增設(shè)更多的環(huán)路。

2.4.4 由于管路有著復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，水泵臺(tái)數(shù)多，因此，二次泵系統(tǒng)裝置要比次泵裝置的功率大。

2.4.5 因?yàn)槭怯蓛山M串聯(lián)的水泵分別承擔(dān)系統(tǒng)的阻力，再有水泵的揚(yáng)程和管路的壓力較低，這樣，整個(gè)環(huán)路的裝置可以承受較低的壓力。

2.4.6 隨著控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，因?yàn)橄到y(tǒng)的控制環(huán)節(jié)多，要求的自動(dòng)控制水平也相應(yīng)的提高，再有就是水泵的增加，控制裝置在今后的發(fā)展中逐步采用智能型的，變流量控制結(jié)束的發(fā)展，控制裝備的進(jìn)步，都為系統(tǒng)的發(fā)展帶來了希望，PID控制方式、從單回路到網(wǎng)絡(luò)控制方式、甚至可以遠(yuǎn)程集中控制，這些先進(jìn)的技術(shù)帶來了系統(tǒng)的快速發(fā)展。

3 不同類型的變水量空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)

3.1 一次泵變流量系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)的二次泵系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在以下幾方面

3.1.1 投資低。一次泵變流量系統(tǒng)中沒有二次泵及其相關(guān)設(shè)備，這使得設(shè)備投資大大降低。但是一次泵變頻驅(qū)動(dòng)、旁通閥及相關(guān)控制設(shè)備的花費(fèi)會(huì)抵消一部分節(jié)省的投資。

3.1.2 占地小。二次泵的缺失自然使得一次泵系統(tǒng)占地面積減小，適用于空間要求約束較大的場合。

3.2 一次泵變流量系統(tǒng)還存在許多不足之處，表現(xiàn)如下

3.2.1 旁通閥的控制問題。旁通閥被用來確保運(yùn)行中的冷水機(jī)組的最小流量。過去的定速泵系統(tǒng)常采用壓力觸發(fā)的旁通閥，但該類旁通閥在變速泵系統(tǒng)中一般不采用，因?yàn)殚y兩端的壓差在部分負(fù)荷下往往很小，可能造成閥不再開啟。

3.2.2 冷水機(jī)組的階段啟停問題。當(dāng)一個(gè)或多個(gè)冷水機(jī)組運(yùn)行的時(shí)候，另一個(gè)冷水機(jī)組突然開啟，會(huì)造成運(yùn)行中的冷水機(jī)組流量突然下降。為解決該問題，開啟著的冷水機(jī)組要暫時(shí)卸載;新開啟的冷水機(jī)組流量要通過調(diào)節(jié)隔離閥緩慢增加。那么所有的冷水機(jī)組將呈斜坡狀達(dá)到需求的負(fù)荷。

綜上所述，雖然隨著冷水機(jī)組技術(shù)的快速發(fā)展，二次泵供水裝置系統(tǒng)有逐步被一次變流量供水系統(tǒng)和全變速一次/加壓泵系統(tǒng)所取代的趨勢，但是一次泵變流量系統(tǒng)的旁通閥控制復(fù)雜并要求操作者要有豐富的技能，而全變速一次/加壓泵系統(tǒng)裝置對(duì)控制有嚴(yán)格的要求并且投資高。因此，二次泵供水系統(tǒng)仍然占據(jù)著重要的地位。

參考文獻(xiàn)

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