電子發燒友App
本文主要是關于中央空調系統的相關介紹，并著重對中央空調系統的工作原理及其原理圖進行了詳盡的描述。
中央空調
中央空調系統由一個或多個冷熱源系統和多個空氣調節系統組成，該系統不同于傳統冷劑式空調，（如單體機，VRV） 集中處理空氣已達到舒適要求。采用液體氣化制冷的原理為空氣調節系統提供所需冷量，用以抵消室內環境的冷負荷；制熱系統為空氣調節系統提供所需熱量，用以抵消室內環境熱負荷。制冷系統是中央空調系統至關重要的部分，其采用種類、運行方式、結構形式等直接影響了中央空調系統在運行中的經濟性、高效性、合理性。
制冷原理液體汽化制冷是利用液體汽化時的吸熱、冷凝時的放熱效應來實現制冷的。液體汽化形成蒸汽。當液體（制冷工質）處在密閉的容器中時，此容器中除了液體及液體本身所產生的蒸汽外，不存在其他任何氣體，液體和蒸汽將在某一壓力下達到平衡，此時的汽體稱為飽和蒸汽，壓力稱為飽和壓力，溫度稱為飽和溫度。平衡時液體不再汽化，這時如果將一部分蒸汽從容器中抽走，液體必然要繼續汽化產生一部分蒸汽來維持這一平衡。 液體汽化時要吸收熱量，此熱量稱為汽化潛熱。汽化潛熱來自被冷卻對象，使被冷卻對象變冷。為了使這一過程連續進行，就必須從容器中不斷地抽走蒸汽，并使其凝結成液體后再回到容器中去。從容器中抽出的蒸汽如直接冷凝成液體，則所需冷卻介質的溫度比液體的蒸發溫度還要低，我們希望蒸汽的冷凝是在常溫下進行，因此需要將蒸汽的壓力提高到常溫下的飽和壓力。制冷工質將在低溫、低壓下蒸發，產生冷效應；并在常溫、高壓下冷凝，向周圍環境或冷卻介質放出熱量。蒸汽在常溫、高壓下冷凝后變為高壓液體，還需要將其壓力降低到蒸發壓力后才能進入容器。液體汽化制冷循環是由工質汽化、蒸汽升壓、高壓蒸汽冷凝、高壓液體降壓四個過程組成。制熱原理壓縮機吸入低壓氣體經過壓縮機壓縮變成高溫高壓氣體，高溫氣體通過換熱器把水溫提高，同時高溫氣體會冷凝變成液體。液體再進入蒸發器進行蒸發，（蒸發器蒸發的同時也要有換熱媒體，根據換熱的媒體不同機器的型號結構也不同。常用的有風冷和地源。）液體經過蒸發器后變成低壓低溫氣體，低溫氣體再次被壓縮機吸入進行壓縮。就這樣循環下去，空調側循環水就變成45-55度左右的熱水了。熱水經過管道送到需要采暖的房間，房間安裝有風機盤管把熱水和空氣進行熱交換實現制熱目的。
中央空調系統概念分析
在發達國家中，暖通空調能耗占建筑能耗的65%，若以建筑能耗占總能耗的35%計算，暖通空調能耗占總能耗的比例高達23%?？照{也是通信機房和基站中的最主要的耗電設備，空調系統能耗占整個通信行業能耗的40%以上。目前，我國大多數公共建筑中應用的中央空調機組普遍處于設計選型不合理、運行能耗高、自動化水平低、維修率高、使用壽命短的困境，節能潛力很大。
1 技術
原理
如圖1所示，水冷式中央空調系統由中央空調主機、冷卻水系統、冷凍水系統、風機盤管系統等部件構成。
2 能效標準和規范
?。?）國外能效標準和規范。
美國的最低能效要求MEPS制度于2000年開始實施。
日本的空調能效法以“平均能效比COP”作為評價對象，要求4.0 kW以下壁掛機從2003年開始實施，其它機種2006年之后實施；2010年新的空調節能法采用季節能效比“APF”作為節能評價指標。
歐盟2012年頒布了空調的ERP生態設計實施條例，規定了空調的生態設計的要求、合格評定的方式、市場監管中的驗證程序等等，空調器能耗與效率的測量和計算。
澳大利亞設備能效委員會2010年提出了有關空調最低能效要求的法規影響評估報告，強化了空調的最低能效標準水平。
?。?）我國能效標準和規范。
空調行業常見的能效比指標主要是EER和COP，EER是空調器的制冷性能系數，也稱能效比，表示空調器的單位功率制冷量。COP是制冷（熱）循環中產生的制冷（熱）量與制冷（熱）所耗電功率之比，分為制冷和制熱時的COP，制冷時的性能系數也稱ERR。EER和COP越高，空調器能耗越小，性能比越高。
3 能效模型及評價指標
依據國內外標準、規范、研究文獻，該文主要建立用于中央空調能效分析的模型、指標及限值［1-2］。
3.1 能效比模型及指標
當輸入能源全部為電能時，能效比模型定義如式（1）。
式（1）中：EERs為空調系統能效比；Q為空調系統制備的總冷量，單位為千瓦時（kWh）；∑Ni為空調系統設備，包括冷水機組、冷卻水泵、冷卻塔、空調系統末端設備等的總電耗，單位為千瓦時（kWh）。
EERs指標用于評價空調系統的整體運行效率，EERs指標值越高，越節能。
3.2 制冷系統能效比模型
當使用電驅動冷水機組時，采用制冷系統能效比模型評價制冷子系統的經濟運行情況，如式（2）所示。
式（2）中：EERr為制冷系統能效比；∑Nj 為制冷系統主要設備的電耗，單位為千瓦時（kWh）。
當系統采用水冷冷水機組，并采用蒸發式冷卻塔冷卻時，應采用式（3）計算。
式（3）中：Nchiller、Ncp、Nct分別為冷水機組、冷卻水泵、冷卻塔能耗，單位為千瓦時（kwh）。
3.3 冷凍水輸送系數模型
式（4）中：WTFchw為冷凍水輸送系數；Nchp為冷凍水泵總能耗，單位為千瓦時（kWh）。
3.4 空調末端能效比模型
式（5）中：EERt 空調末端能效比；∑Nt為各類空調末端的年電耗，單位為千瓦時（kWh）。
4 能效評價指標體系
基于上述提出的能效指標，該文構建了中央空調運行能效評價指標體系，總體結構如圖2所示，圖中的一級指標、室內環境二級指標不提供計算方法和限值，只是用來表征其下屬指標的分類。
5 基于評價指標體系的診斷方法
采用圖2所示能效評價指標體系進行運行能效診斷時，應注意以下幾個方面。
?。?）指標的全年累計工況限值適用于節能評估（全年工況測評），典型工況限值適用于節能檢測（單點工況測試）。
?。?）各指標計算所需的流量、溫度、電量等信息由現場布置的傳感器采集，再通過現場總線匯集到客戶側主站。
?。?）空調系統能效比指標反映系統的整體能效特性，超標說明系統整體有能效問題；其下屬子指標體現具體部件的能效問題，例如當冷凍水輸送系數超標時，說明冷凍水輸送系統存在能效問題。
?。?）當發現某個指標超標時，客戶側主站發送能效報警，并提醒工作人員按照典型問題檢查空調系統運行狀態。表1、表2給出了冷卻水輸送系數指標、冷水機組運行效率指標偏低的可能原因［3-4］。
?。?）根據上述指標的計算和分析，給出空調系統的能效診斷意見，制定節能改造措施，如更換水泵電機、提高制冷工況下的房間預設溫度、系統維護等。對提出的節能措施，要綜合考慮改造成本、節能效果，進行技術經濟性分析。
冷卻水泵揚程過高冷卻水回路存在不合理阻力部件，導致冷卻水泵揚程偏大定流量運行的冷卻水泵，當揚程超出正常情況下的數值時，應該檢查冷卻水環路壓降過濾器清洗工作不夠，壓降過大；閥門調節失靈，管路中的閥門常年處于半開或開度很小的狀態；水泵選型過大后為防止燒泵，關閉閥門，調整水泵工作點。
冷卻水供回溫差過小由于實際流量偏大，導致供回水溫差過小根據運行記錄或一段時間內的測量結果，判斷溫差是否偏小冷卻水定流量運行，部分負荷下會出現小溫差現象；水泵選型過大，工作點右偏，導致流量偏大；冷機旁通，一機對兩泵，導致小溫差工況運行；水力調節不勻，或者部分末端旁通，造成小溫差工況運行。
冷卻水泵效率低水泵的額定效率一般在70%以上，實測中很多水泵的效率小于50%比較冷水機組COP全年累計值與當地建筑節能設計標準水泵選型過大，工作點偏離，導致效率降低
設備自身參數（如額定制冷量、性能等）與實際需求不匹配冷水機組偏離最佳工況點比較最大冷負荷工況下的冷水機組COP瞬時值與冷水機組額定COP 冷水機組設計時選型偏大，冷水機組性能老化。
設備運行管理時存在的問題冷機COP偏低比較冷水機組COP全年累計值與當地建筑節能設計標準多臺冷機運行時策略過于保守，冷卻塔效率偏低導致冷卻水回水溫度偏高等。
設備自身參數（如額定制冷量、性能等）與實際需求不匹配，冷水機組偏離最佳工況點，比較最大冷負荷工況下的冷水機組COP瞬時值與冷水機組額定COP 冷水機組設計時選型偏大，冷水機組性能老化。
設備運行管理時存在的問題冷機COP偏低，比較冷水機組COP全年累計值與當地建筑節能設計標準多臺冷機運行時策略過于保守，冷卻塔效率偏低導致冷卻水回水溫度偏高等。
中央空調系統原理圖
中央空調系統的優點
1、經濟節能
主機由微電腦控制，每個區間末端風機盤管可自行調節溫度，區間無人時可關閉，系統根據實際負荷做自動化運行，開機計費，不開機不計費，有效節約能源和運行費用。
2、環保
主機采用水源熱泵型機組，電制冷，沒有燃燒過程，避免了排污;整個系統為密閉式管路系統，可避免霉菌灰塵等雜質對系統的污染，使環境清新優美。
3、節約空間
主機體積小巧，不設機房，無需占用設備層，減少公用設施 和土建投資，室內末端暗藏在吊頂內，極易配合屋內裝修。
4、個性化
中央空調系統以區間為單元，滿足用戶不同區間需求，室內末端安裝采用暗藏方式，不影響室內的審美觀，不占據室內空間，適應用戶的個性化需求。
5、簡化管理
于采用不同區間單獨控制系統為用戶所有，產權關系明確，可簡化空調設施管理。
6、提升檔次
中央空調主機可以避免破壞樓體的整體外觀，使用戶充分享受高檔綜合環境的同時，提升產品質量及量販檔次。
中央空調系統原理圖
1、冷（熱）水機組的基本工作過程是：室外的制冷（熱）機組對冷（熱）媒水進行制冷降溫（或加熱升溫），然后由水泵將降溫后的冷媒（熱）水輸送到安裝在室內的風機盤管機組中，由風機盤管機組采取就地回風的方式與室內空氣進行熱交換實現對室內空氣處理的目的。
2、風管（道）式機組的基本工作過程是：供冷時，室外的制冷機組吸收來自室內機組的制冷劑蒸氣經壓縮、冷凝后向各室內機組輸送液體制冷劑。供熱時，室外的制冷機組吸收來自冷凝器的制冷劑蒸氣經壓縮后向各室內機組輸送汽體制冷劑。
3、變頻一拖多機組的基本工作過程是：供冷時，室外的制冷機組吸收來自室內機組的制冷劑蒸氣經壓縮、冷凝后向各室內機組輸送液體制冷劑。供熱時，室外的制冷機組吸收來自冷凝器的制冷劑蒸氣經壓縮后向各室內機組輸送汽體制冷劑。
4、機組在能量調節方式上由微電腦控制，室外機組的變頻式壓縮機根據室內冷熱負荷的變化，自動調節壓縮機的工作狀態，以滿足室內冷熱負荷的要求。
現在中央空調的使用率越來越高了，企業以及大型廣場都是采用中央空調系統，中央空調適用于大面積，能節省不少的成本，所以有它的市場潛力與市場價值。希望通過中央空調系統原理圖，你能了解到你所想知道的。
結語
關于中央空調系統的相關將介紹就到這了，如有不足之處歡迎指正。
工商網監
評論