淺談中央空調系統節能改造中達電通股份吳木榮摘要:利用變頻器和PLC的邏輯控制功能及通訊功能，對重要空調各個系統分析后做出節能改造的方案。關鍵詞：中央空調變頻技術PLC邏輯控制通訊能力一、前言中央空調是大廈里的耗電大戶，正常供暖或供冷季節每年的電費中空調耗電占60％左右，因此中央空調的節能改造顯得尤為重要。由于中央空調系統按最大負荷設計，并且留10-20％設計余量，而實際上絕大局部時間空調是不會運行在滿負荷狀態下，存在較大的冗余，所以節能的潛力很大。另外冷凍水泵和冷卻水泵不能隨負載變化作出相應調節運行速度和合理數量，只能靠門和旁通來調節系統的流量與壓差，因此不可防止地存在較大截流損失和大流量、高壓力、低溫差的現象，從而致使大量電能浪費〔冷凍水泵額外負載增多間接造成冷水機組負荷變大〕和造成中央空調最末端達不到合理效果的情況。本文針對某酒店改造工程的自身特點，利用變頻器和PLC的控制系統對原工程的中央空調系統進行節能改造，使其更加合理利用能量，對于減少能耗、提高效率具有重要意義。二、工程介紹廣東某酒店改造工程節能改造點如下:東樓/西樓的中央空調之冷凍水泵控制，改造原因：人工通過調整管阻調整供給冷量，雖然滿足使用但造成巨大的能量浪費。2、東樓/西樓中央空調之冷卻水泵控制，改造原因：人工通過調整管阻調整冷卻水流量〔熱交換量〕，雖然滿足使用但造成巨大的能量浪費。3、東樓/西樓的中央空調之冷卻塔風機控制，改造原因：一是頻繁啟動，沖擊電流大，接觸器和電機壽命受影響；二是風量不能根據送回水溫度自動調整而造成能量浪費。4、風機盤管冷量交換控制，主要分布點為東樓5號會議廳、天波府和大堂及西樓的保齡球館、宴會廳、西餐廳、一樓大堂、天堂吧、潮洲城、二樓大堂、東大堂和會議室等地方，改造原因：目前熱交換和新風供給不能根據人流的多寡作快速調整，并且溫控不精確〔采樣點在回風口，冬天供暖，熱氣上升，人員活動區溫度較設定溫度低；反之，夏天供冷氣，冷氣下降，人員活動區溫度較設定溫度低。5、東樓/西樓的供水系統，改造原因：目前采用人工大幅容調，由于供水電機功率較大〔分別為55KW和30KW〕，大幅容調除了造成大的功率冗余和能量浪費，同時將會造成供水不穩定、水錘和啟動電流沖擊，嚴重影響管件壽命和供水水質。三、控制方案及實現方法酒店中央空調結構分為供暖和供冷兩局部，其中供冷包含冷卻塔，冷水機組，冷凍水泵，冷卻水泵和末端，供暖局部包含熱水泵和加熱器。該中央空調的系統結構如圖1所示：圖1中央空調的系統結構圖該中央空調的西樓配置圖和東樓配置圖分別如圖2和圖3所示：圖2西樓配置圖圖3東樓配置圖〔1〕冷凍機組一般冷凍機組控制系統設計方式：在冷水機組的供/回水總管上分別設一個溫度傳感器〔T〕，在冷凍回水管上設一個流量計〔F〕，同時將此三種信號輸入到控制器，經運算可得出大樓的冷負荷Q=F*△T，根據冷機組的效率曲線，經過計算比擬，取各種組合中的能耗最小者，并根據設備累計運行時間，進而自動選擇冷機的最正確組合。使系統的總能耗保持在最小值，以到達最正確節能的效果。雖然大容調會產生大的功率冗余大的能量浪費，但從冷水機組的運行特性考慮，在沒有生產廠家配合處理的情況下不適宜進行變頻改造，故本方案暫不考慮。〔2〕冷凍泵組/冷卻泵組控制方式：依據所送水/回水溫差、流量和供回水壓差，計算決定啟動機組臺數和變頻運行泵的運行頻率，自動調整到最正確熱交換量狀態；由于水泵采用的是Y—△起動方式，電機的起動電流均為其額定電流的3～4倍，在如此大的電流沖擊下，接觸器、電機的使用壽命將受到影響；起動時的機械沖及和停泵時水錘現象，容易對機械散件、軸承、閥門、管道等造成破壞而增加維修工作量和備品、備件費用，另外，僅因啟動需要將不得不使整棟大樓的配電容量增大假設干倍、投入本錢增加假設干倍。變頻器是軟啟動方式，采用變頻器控制電機后，電機在起動時及運轉過程中均無沖擊電流，而沖擊電流是影響接觸器、電機使用壽命最主要的因素，同時采用變頻器控制電機后還可防止水垂現象，因此可大大延長電機、接觸器及機械散件，軸承、閥門、管道的使用壽命。在無旁通閥作用的情況下，變頻器能根據冷凍水泵和冷卻水泵負載變化相應調整冷凍水泵電機和冷卻水泵電機的轉速，滿足中央空調系統正常工作而到達節能目的。水泵電機轉速下降，電機從電網吸收的電能就會大大減少。減少的功耗△P=PO(1—(Nl／N0)^3)；減少的流量△Q＝Q0(1－(N1／N0))-------N1為改變后的轉速，N0為電機原轉速，P0為原電機轉速下的電機軸功率消耗，Q0為原電機轉速下所產生的水泵流量。由上式可以看出流量Q與轉速N一次方成正比，功耗P與轉速N三次方成正比。假設原流量為100個單位，耗能也為100個單位，如果轉速降低10個單位，由△Q＝Q0〔1-〔N1/N0〕〕＝100*〔1—〔90／100〕〕＝10可得出流量改變了10個單位，△P＝P0[1－〔Nl／N0〕^3]＝100×(1—(90／100)^3)＝27．1，可以得出，功率將減少27．1個單位，即流量減少10%能耗減少了27．1％。當用蝶閥的開度來控制冷凍、冷卻水流量大小時，蝶閥阻管與功率P變化〔如圖3所示〕由曲線1到曲線2，流量減小，但功率卻沒有減小多少。假設通過調整轉速〔如圖4所示〕，H-Q曲線由曲線1到曲線2，蝶閥開度100%時，蝶閥阻力為零，管道阻不變，功率省很多。圖5東樓冷凍冷卻泵控制原理圖圖6西樓冷凍冷卻泵控制原理圖〔3〕冷卻塔風機控制方式：控制送水/回水溫差為恒值為目標，調整冷卻塔風機風量；外界氣溫的變化或者使用場合熱交換量的變化，大局部時間并不要求冷卻塔風機和全速運轉，由于n=60f(1-s)/p;-----p：電機極數根據流體力學知：風壓H正比于轉速n2;所消耗的功率P等于風量Q與風壓H之積〔即輸出功率P正比于轉速n3〕，即Q=K1n;H=K2n2;P=Q*H=K1K2n3風量減小20℅，即轉速降低20℅，節省功率ΔP=K[n3-(0.8n)3]=0.438K1K2n風量減小50℅，即轉速降低50℅，節省功率ΔP=K[n3-(0.5n)3]=0.875K1K2n可見，大局部情況冷卻塔風機處于做無用功狀態，并且浪費的能量較大。因而，在保證系統正常散熱風量的前提下調速，即使扣除實際上由于轉速下降可能引起的電機和風機效率降低這一因素，采用變頻器調速，風機的節能效果還是非常顯著的。改造方式如圖7所示：圖7冷卻塔風機系統改造圖控制結果：大幅降低能耗；無啟動電流沖擊。〔4〕風機盤管冷/熱量交換控制在中央空調系統中，各種用房冷暖設備除新風機組和空調機組外，還大量使用風機盤管。它只有盤管、三速風機、電動調節閥，感溫組件、控制器等組成。一般三速風機開關，感溫組件、控制器等制成一個整件設備，目前，市場上有兩種，一種是盤管控制器為DDC控制，并具備與主機通訊功能。這種控制器可通過計算原那么中心控制，西樓使用這種方式。另一種是不具備通訊功能的盤管控制器，可以按照水系統的連接情況的將風機盤管分為假設干組，每組的支路入口處安裝流量計、供回水壓差變送器及供回水溫度傳感器。從而可計算出風機盤管水閥的開度，并給電動調節閥一個指令，從而將電動閥調節至相應的開啟度，使盤管中流過所需要的水流量，東樓使用這種方式。為解決面臨的問題，可以通過對采樣到的回風溫度及其二氧化碳焓量控制調整加熱盤管及表冷盤管二通電動調節閥開度和送風風量〔風機轉速〕，實現對送風溫度〔設定點可調整〕的控制。方式如圖8所示：圖8風機盤管冷/熱量交換控制改造圖另外，要提供一個舒適的環境，除控制室溫外，還需對室外溫/濕度進行監測，通過室環境溫/濕度檢測，實時調整空調機和新風機的新風量，進行過渡季節的全新風和空調季節的小新風控制。根據監測環境的CO2濃度自動調節空調機的新/回風混合比，提供長期舒適的活動環境，同時可到達節能效果。〔5〕供水以設定供水壓力為目標，根據實際用水量，利用VFD-F的自動加減泵功能和調頻功能，合理利用能量，維持供水壓力的恒定，同時能實現無沖擊啟動和防止水錘效應。其改造圖如圖9所示：圖9供水系統改造圖四、結語本文基于客戶設備的實際特點，利用變頻技術和PLC的強大的邏輯控制功能及通訊功能，為客戶提供了一套完整的控制系統改造方案，使中央空調系統能更合理利用能量，防止了能量的不必要浪費。運行實踐說明，系統性能穩定，平安可靠，性價比高，值得業界同行借鑒和推廣。【參考文獻】[1]可編程序控制器應用系統設計及通信網絡技術.郭宗仁等.人民郵電出版社，2002[2]變頻器在工業中的選擇與應用劉繼黨等科技信息2009年第23期[3]變頻器應用中的干擾及其抑制翟章志中國科技博覽2009年第02期暖通空調中的傳感器應用李方園暖通空調的概念包括采暖〔Heating〕、通風〔Ventilation〕、空調〔AirCondition〕，因此與中央空調相比具有更廣義的概念。從圖1可以看出，暖通空調是人與環境這對矛盾對立統一關系歷經漫長歲月開展所凝聚而成的一種重要的環境與保障技術。經過多年的開展，暖通空調的應用已經深入到國民經濟的各個部門，對促進經濟開展、提高人民生活水平起到重要的保證作用，有時甚至是關鍵性的保證作用。供暖系統組成包括熱源、散熱設備、輸熱管道、調控構件等，它的技術職能是輸入熱能至空間，補償其熱損失，到達室內溫度要求。而通風系統組成那么由通風機、進排或送回口、凈化裝置、風道與調控構件等組成，其技術職能是通風換氣、防暑降溫、改善室內環境、防止內外環境污染。至于空氣調節系統組成是由冷熱源、空氣出來設備與末端裝置、風機、水泵、管道、風口、調控構件等組成，依靠經過全面處理并且適宜參數與良好品質的空調介質與受控環境空間進行能量、質量的傳遞與交換，實現對室內空氣溫度、濕度、潔凈度和其它參數的按需調控。在暖通空調中，越來越多的新興傳感器得到了開發與應用，本文將主要介紹濕度傳感器及CO2傳感器在暖通空調中的應用。濕度傳感器的應用方興未艾濕度測量從原理上劃分有20-30種之多，但濕度測量始終是世界計量領域中的難題之一。一個看似簡單的量值，深究起來，涉及相當復雜的物理-化學理論分析和計算，初涉者可能會忽略濕度測量中必需注意的許多因素，因而影響傳感器的合理使用。常見的濕度測量方法有：動態法〔雙壓法、雙溫法、分流法〕，靜態法〔飽和鹽法、硫酸法〕，露點法，干濕球法和電子式傳感器法。但是對于在暖通空調控制中需要精確感應、實時控制的要求來說，電子式濕度傳感器法是一種開展趨勢。電子式濕度傳感器產品及濕度測量屬于90年代興起的行業,近年來，國內外在濕度傳感器研發領域取得了長足進步。濕敏傳感器正從簡單的濕敏元件向集成化、智能化、多參數檢測的方向迅速開展，為開發新一代濕度測控系統創造了有利條件，也將濕度測量技術提高到新的水平。第一個基于電阻-濕度特性原理的氯化鋰電濕敏元件是美國標準局的F.W.Dunmore研制出來的。這種元件具有較高的精度，同時結構簡單、價廉，適用于常溫常濕的測控等一系列優點。氯化鋰元件的測量范圍與濕敏層的氯化鋰濃度及其它成分有關。單個元件的有效感濕范圍一般在20％RH以內。例如0.05％的濃度對應的感濕范圍約為〔80～100〕％RH，0.2％的濃度對應范圍是〔60～80〕％RH等。由此可見，要測量較寬的濕度范圍時，必須把不同濃度的元件組合在一起使用。可用于全量程測量的濕度計組合的元件數一般為5個，采用元件組合法的氯化鋰濕度計可測范圍通常為〔15～100〕％RH，國外有些產品聲稱其測量范圍可達〔2～100〕%RH。HS1101濕度傳感器采用專利設計的固態聚合物結構，具有響應時間快、高可靠性和長期穩定性特點，不需要校準的完全互換性。HS1101濕度傳感器在電路中等效于一個電容器Cx，其電容隨所測空氣的濕度增大而增大，在相對濕度為0%-100%RH的范圍內，電容的容量由160pF變化到200pF，其誤差不大于±2%RH，響應時間小于5s，溫度系數為0.04pF/℃。圖1、暖通空調的定義CO2傳感器在暖通控制中越來越重要二氧化碳〔CO2〕在空氣中的含量越高，對人體的影響就越大，當二氧化碳含量高出0.7％時，人體就會感到不舒服，當超過10％時，人體就會出現昏迷和死亡。到達20％，人就會在幾秒內死亡。因此在人群比擬密集的地方，二氧化碳含量是一個非常重要的參數，直接關系到人體舒適度和平安。而對于控制二氧化碳，必不可少的是進行檢測和計算的二氧化碳傳感器。對于一座大樓的暖通空調系統來說，使用二氧化碳傳感器所能表達出的優勢，主要表現在以下三點：●改善居住環境，使人感到更為舒適。●降低能源消耗。像通過在每個點上控制濕度，實際需求的來照明一樣，通過二氧化碳含量來控制新風的換送，使環境保持最正確舒適度時，而運行費用被減到最小。●更低的維修費用。在暖通空調的管理中，通過監控整個系統組件，大樓管理者可以更有效地設計并且執行維修。這里TGS4160型CO2傳感器是一種電化學型氣體的敏感元件，當該元件暴露在CO2氣體環境中時，就會產生電化學反響。為了使該傳感器保持在最敏感的溫度上，一般需要給加熱器提供加熱電壓進行加熱，但加熱電壓的變化將直接影響傳感器的穩定性，因此加熱電壓必須穩定，其范圍應在5.0±0.2VDC之內。為了保證CO2的準確測量，除了保證加熱電壓穩定及對環境溫度的變化進行溫度補償外，更主要的是要測量兩電極之間變化的電勢值ΔＥＭＦ，而不是絕對電勢值ＥＭＦ，因為ΔＥＭＦ與CO2濃度變化之間有一個較好的線性關系。雖然ＥＭＦ絕對值隨環境溫度的上升而上升，ΔＥＭＦ卻保持常量，而且它在-10℃～+50℃溫度范圍內，根本不受溫度的影響。ΔＥＭＦ值可由下式求得：ΔＥＭＦ＝ＥＭＦ１－ＥＭＦ2其中，ＥＭＦ１為350ppm的CO2中的ＥＭＦ值；ＥＭＦ2為所測量的CO2的ＥＭＦ值。在溫度為20℃±2℃、濕度為65±5％ＲＨ、加熱電壓為5.0±0.05VDC、預熱時間為7天或大于7天的條件下，測得傳感器在濃度為350ppm中的ＥＭＦ值是220～490mV，而ΔＥＭＦ在350～3500ppm的CO2濃度中的值是44～72mV，因此在實際測量應用電路中，要根據傳感器的特點要求，除使用高輸入阻抗〔≥100ＧΩ〕、低偏置電流〔≤1pA〕的運算放大器外，還要對測得的信號進行處理。處理該信號通常選用單片機并通過自己編程進行信號處理。太陽能制冷空調研究與開展廣州能源研究所李戩洪黃志成利用太陽能制冷空調不外有兩種方法，一是先實現光一電轉換，再以電力推動常規的壓縮式制冷機制冷；二是進行光一熱轉換，以熱能制冷。前者系統比擬簡單，但以目前的價格計算，其造價約為后者的3—4倍，因此國內外的太陽能空調系統至今仍以第二種為主。這也是本文所討論的太陽能制冷空調的主要內容。太陽能光一熱轉換利用已經有了很大的開展，特別是在解決生活的需要方面，如生活熱水、采暖、太陽房等。但這些應用在需求上其實與大自然的賜予并不完全一致：當天氣越冷、人們越需要溫暖的時候，太陽能量的提供往往缺乏。而太陽能空調的應用那么正好與太陽能的供給大體上保持很好的一致性：當天氣越熱、太陽輻射越強的時候，空調的負荷也越大。這正是太陽能空調應用最有利的因素。我國太陽能資源十分豐富，其中三分之二以上的地區利用太陽能的條件都相當好。隨著經濟的開展和人們生活水平的提高，空調的需求量越來越大。一般民用建筑物，如酒店、辦公樓、醫院等，空調耗能已占總耗能的50％以上，給能源、電力和環境造成了很大的壓力。電力的開展伴隨著廢氣排放、溫室效應和酸雨等環境問題，而空調機的制冷劑〔CFC8〕還會對大氣臭氧層造成破壞。因此不管在國外還是國內，太陽能制冷空調一直是受到重視的研究課題。與光一熱轉換直接利用不同，太陽能制冷空調是一個光一熱一冷的轉換過程，實際上是太陽能的間接利用。它不象熱水、枯燥等低溫直接利用那樣容易實現，在技術上比擬復雜。除了對太陽能要求較高的溫度作為動力之外，還需要經過一個制冷循環的能量轉換過程才能實現。因此這方面的開展需要更長的時間、投入更多的資金、更多的科研力量和完成更多的技術準備工作。在我國，對太陽能空調的研究始于1975年在安陽召開全國第一次太陽能利用工作經驗交流會議以后的七十年代后期。1974年中東石油危機發生以后，不少科研機構、高等院校和企業單位紛紛投入一定的人力和物力研制太陽能制冷〔空調〕機，其中多數是小型的氨一水吸收式制冷試驗樣機。由于當時還有許多技術難題沒有來得及解決，再加上科研撥款制度改革，太陽能空調工程的研究經費因一時難以形成效益而被削減，研究工作的隊伍和規模就大大縮小，僅存少數單位仍堅持根底性研究和樣機試制，經歷了一段非常困難的時期。盡管如此，20年來，經過廣闊科技工作者的不懈努力，我國在這一領域還是進行了不少研究工作，探索過各種各樣利用太陽能降溫的途徑，在技術上取得一定的進展，并且在推廣應用方面取得了重要成果。下面將對對國內有關太陽能制冷空調研究與應用的開展情況作簡單介紹和報道。一、太陽能液體吸收式制冷1．1氨-水吸收式制冷機70年代后期，世界各國對太陽能利用的研究蓬勃開展，我國太陽能制冷空調的研究也在此期間起步，其中對太陽能驅動的氨。水吸收式制冷系統的研究最為活潑，先后有20多個單位開展過工作，積累了珍貴的經驗，他們是我國太陽能制冷與空調研究的先行者。天津大學1975年研制的連續式氨一水吸收式太陽能制冰機，7月首次制出冰，該裝置有效集熱面積1.33m2，由集熱器〔發生器〕、冷凝器、節流閥、蒸發器、熱交換器、氨液循環泵、吸收器組成，不設蒸餾器，有水平轉盤，可手動調節方位角。經改良后，1979年試驗結果：日產冰量可達5.4kg，制冰機總效率為6.24％。北京師范學院〔現首都師范大學〕與北京市建筑安裝工程公司等單位于1977年研制成功1.5m2平板型間歇式太陽能制冰機，利用氨一水為工質，不需外加動力，在北京地區夏季晴天每天可制冰6．8一8kg，整機效率10．5％左右。集熱器采用套管結構，以便可利用多種能源。只要冷卻水溫不超過25°C，都可利用太陽能制冷。1979年又研制出8m2平板型自動跟蹤連續式太陽能冷藏柜，利用兩對光電管分別控制集熱器的方位角和傾角，并考慮了采用多種能源的需要，制冷量可達5024kJ／h。華中工學院〔現華中理工大學〕研制了采光面積為1．5m2、冰箱容積為70L，以氨。水為工質對的小型太陽能制冷裝置，間歇方式制冷。集熱器內的氨。水溶液經太陽能加熱，氨蒸發經冷凝器冷卻進入冰箱中蒸發器儲存，制冷時蒸發器中的氨溶液汽化回到集熱器〔此時為吸收器〕為稀溶液所吸收，從而使冰箱內部的溫度降低。試驗結果，在制冷階段可維持冰箱0°Cl0h左右。華中理工大學的太陽能冰箱和天津大學的太陽能制冷裝置曾在1979年中國太陽能學會成立大會〔西安〕展覽會上展出。原五機部第五設計院于1979年試驗成功他們所研制的無泵循環氨一水吸收式太陽能制冰裝置，其特點是將收集到的太陽能大局部用于制冷，一小局部用于工質的循環，取消了電動的循環泵，采用透光面積2．74m2的扁管式太陽能平板集熱器。氨一水吸收式制冷裝置設置兩個吸收器，按一定的循環周期交替進行壓送或吸收，以完成工質的連續循環。試驗證明，該系統能連續循環制冷，制冰量每天13—16kg，全天COP值0.1—0．14〔冷卻水溫度16—22℃〕。在此根底上，他們又于1983年完成一臺透光面積10m2的太陽能冷飲設備的研制。試驗結果是：制冷量4187kI匕制冷溫度6—10°C，冷卻水流量約350L／h，全天實際COP值0.12一0．17。1．2溴化鋰-水吸收式制冷機對于另一類適于太陽能利用的制冷機——由熱水驅動的以溴化鋰。水為工質對的吸收式制冷機，中國科學院廣州能源研究所、上海交通大學、華南理工大學、浙江大學等都做過不少的研究工作。上海交通大學和浙江大學考慮配合太陽能驅動運行，對無泵溴化鋰吸收式空調系統，特別是對其技術關鍵——系統內溴化鋰溶液和冷劑水循環的熱虹吸泵原理的研究做過大量的工作。華南理工大學對溴化鋰吸收過程和強化傳熱機理也作了不少研究。進入90年代，溴化鋰吸收式制冷機在國內已成為成熟的產品，而且形成了一個頗具規模的產業。目前全國有近百家生產溴化鋰制冷機的工廠，其中熱水型的溴化鋰吸收式制冷機產品全都是一種單級吸收式制冷機。該產品也可以應用于太陽能系統，實現太陽能空調。由于這種制冷機要求熱源熱水溫度在88℃以上，普通的太陽能熱水器不能滿足要求，需要配合真空管型集熱器或高效平板型中溫集熱器。迄今為止，國外的太陽能空調系統通常都采用這種熱水型單級吸收式澳化銀制冷機。該類制冷機在熱源溫度足夠高及冷卻水溫度比擬低的場合，性能良好：假設熱源溫度降低而冷卻水溫度較高，它的效率將大大下降，甚至不能正常制冷。單級吸收式制冷機還有一個很大的缺點，就是熱源的利用溫差小，一般只有6一8℃。例如，如果輸入制冷機的熱水溫度為90°C，那么經過制冷以后輸出的熱水仍有82°C以上。換言之，82°C的熱水要送到太陽能集熱器加熱升溫，太陽能系統的平均工作溫度一直要保持在很高的水平，它的效率相應要降低。為了適應低溫余熱和太陽能的利用，中國科學院廣州能源研究所從1982年開始進行了新型熱水型兩級吸收式溴化鋰制冷機的研制工作。1987年研制成功一臺制冷能力為6kW的兩級吸收式溴化鋰制冷機試驗裝置。1990年，廣州能源所與香港理工大學簽訂了聯合開發太陽能吸收式制冷機的合作協議，由香港裘搓基金會出資資助，并于1994年制造了一臺70kW兩級吸收式制冷機組在廣州鋼鐵廠投人生產運行，以焦化分廠的低溫熱水制取冷凍水，測試說明、機組在65一85°C范圍內均能穩定運行，熱水的利用溫差達15一18°C，充分顯示這種新型機組對太陽能利用的適應性。1993年，為北京熱電總廠制造了一臺350kw的兩級吸收式制冷機組，利用熱電廠86°C的熱水制冷，供5000m2的辦公大樓空調，實現了熱一電一冷聯供，該機組一直運行至今。1997年，又為國家“九五”科技攻關工程“太陽能空調及供熱示范系統”研制了一臺100kW的兩級吸收式制冷機，并成功地應用于太陽能系統中，系統于1998年投入運行。這是我國第一次采用自己制造的制冷機應用于大型太陽能空調系統。這種新型的兩級吸收式制冷機有兩個顯著的特點，一是所要求的熱源溫度低，在65°C以上的溫度范圍內均能穩定地制冷，甚至低至60°C時仍可到達80％的制冷量和性能系數；二是熱源的利用溫差大，為12—24°C〔隨熱源溫度而變〕。對熱源溫度有較寬的適應范圍，可以使制冷機在較低的太陽輻照度和比擬不穩定的太陽能輸入情況下，適應其引起的溫度波動，實現穩定的運行。運行溫度的降低可顯著提高太陽能集熱器系統的瞬時效率和日效率，能充分利用過去不能利用的低強度太陽輻射熱來制冷。此外，較低的運行溫度使得有可能采用造價較低的太陽能集熱器，可以降低本錢，提高經濟性。由于工作溫度低，這種制冷機的COP值相應也要降低〔0．40左右〕，但其熱源的利用溫差大的優勢足以彌補這個缺乏。舉例來說，對于同樣為88°C的熱水，單級吸收式制冷機的COp約為0．6，但它只利用了8℃〔回水溫度80°C〕，實際利用為4．8°C；而兩級吸收式制冷機能利用24°c〔回水溫度64°c〕，以0．4的COP值計算，實際利用為9．6°C，利用的能量高出一倍。因此，單以COP值來衡量這種制冷機的性能是不全面的，還應該看它的傭效率。此外，回水溫度低的特點，使得它更適合太陽能的利用，也有助于提高大陽能系統的效率。二、太陽能固體吸附式制冷太陽能固體吸附式制冷是利用固體吸附劑〔例如沸石分子篩、硅膠、活性炭、氯化鈣等〕對制冷劑〔水、甲醇、氨等〕的吸附〔或化學吸收〕和解吸作用實現制冷循環的。吸附劑的再生溫度可在80—150℃之間，也適合干太陽能的利用。太陽能吸附式制冷系統結構簡單、沒有運動部件，能制作成小型裝置。太陽能吸附式制冷循環為問歇性運行，多用于制冰工況。國外對太陽能吸附式制冷進行了大量的研究和應用開發工作。國內開展研究的單位也很多，從理論研究到實際應用都作過全面的探索，如中國建筑科學研究院空調所、西安交通大學、西北工業大學、上海交通大學、中國科技大學、南京大學、華南理工大學、中國科學院廣州能源研究所、北京航空航天大學等，取得了不少成果。“酒安交通大學研究了以沸石13X-水為工質對的制冷系統。他們采用單元管式，用燒結方法將小沸石顆粒燒結在銅管內壁上，減少了管壁與顆粒之間的熱阻，提高了系統的制冷性能。另外還作了太陽能冷飲箱的研究與設計。中國科學院廣州能源研究所于1990年研制成功一種以活性滲甲醇為工質對的太陽能吸附式制冰機。制冰機集熱面積1m2〔透光面積0．92m2〕。集熱器與吸附器合為一體，采用帶透光隔熱結構的平板型太陽能中溫集熱器。冷凝器為氣冷式，利用環境空氣來冷卻冷凝器。按晝夜變換周期實現間歇式制冰，其特點是沒有運動部件，操作簡便，不需要其它能源，也不需要冷卻水，單靠太陽能便可獨立制冰。1m2集熱面積在太陽輻射日總量17一19MJ／m2下，日產冰量可達4—5kg，COP值達0．10—0．12。這種制冰機特別適合于晝夜溫差大的地區使用。華南理工大學對活性務甲醇，沸石-水為工質對的吸收式制冷系統進行了大量的研究，他們先以水蒸氣為動力作試驗，在此根底上試制了一臺太陽能吸附制冷的樣機，采光面積為1m2，活性務甲醇為工質對，冰箱有效容積為103L。實驗得到一天最大制冰量為6kg。最近他們又提出了一種新的太陽能制冷熱水系統，并集中該校傳熱節能〔高分子材料、塑料機械三個博士點共同進行技術攻關。在集熱器方面，采用納米級高分子材料為吸熱板，在吸附劑床層方面，采用功能性導熱高分子材料將吸附劑成型，并利用導熱粘膠將吸附塊與換熱器粘接，強化床層傳熱，以期使整個系統高效實用。北京航空航天大學研究了一種以氯化鈣一氨為工質對的化學吸附太陽能制冰機。1992年試驗了一臺集熱面積為1.6m2的樣機，在水平面太陽輻射氏總量20MJ／m2下，一天產冰量3．2kg以折合2kg／m2〕。之后他們又采取了一些改良的措施：如增加吸附劑填充量為原來的1．5倍，使溫度維持在反響的第一步，結果發現顯熱損失增加不大，但COp值和產冰量有所提高；又采用了一種低密度、各向異性及導熱性良好的添加劑，強化床層傳熱，改良了吸附劑的加工成型，日產冰量由2kg／m2提高到3．5kg／m2。上海交通大學對太陽能固體吸附式制冷的根底理論和關鍵技術進行了大量的研究，特別是吸附式制冷循環理論及其試驗的研究，例如連續回熱式循環、雙效復疊式循環、對流熱波循環等。除此之外，還對吸附床的強化傳熱及結構、各種工質對的吸附性能、最正確循環周期等關鍵技術問題作了深入的研究。他們的研究對于豐富太陽能吸附制冷理論、提高吸附制冷的技術水平作出了有益的奉獻。三、太陽能〔吸收式制冷〕空調系統在太陽能空調方面，從70年代開始就有不少單位作過不同程度的研究和試驗。由于太陽能空調技術要求較高，各方面的技術尚未成熟，而且需要投入的資金量很大，因此許多研究一直停留在試驗階段，但同時也為太陽能空調的實際應用做好了技術準備工作。直到“九五”方案期間，作為太陽能空調應用根底的太陽能熱水器已經在全國蓬勃開展，漠化貍吸收式制冷機產品也已成熟和穩定，經過國家科委〔科技部〕和中國太陽能學會熱利用專業委員會組織專家研討、論證，認為太陽能空調進入實際應用的時機已經成熟。國家科委把“太陽能空調示范系統”列入“九五”重點科技攻關工程方案，在我國南方和北方各建一座大型實用性的太陽能空調系統。下面介紹幾個在不同年代有代表性的太陽能空調系統：1〕根據國家建委下達的研究任務，中國建筑科學研究院與北京市第三棉紡織廠共同協作，以京棉三廠計量室〔面積64m2，高4.1m〕為制冷空調試驗對象，研究試制了利用太陽能和工業余熱〔輔助熱源〕的氨冰吸收式制冷裝置，用了近三年的時間，于1979年10月完成全部研究試驗任務，11月召開了成果鑒定會。該太陽能制冷系統由氨。水吸收式制冷裝置配以平板式太陽能集熱器組成。系統中氨的發生過程考慮了可進行“直接發生”〔氨水溶液在集熱器內直接由太陽輻射熱加熱〕和“間接發生”〔利用太陽熱水在發生器中進行加熱〕兩種發生過程的性能試驗，也考慮了工業余熱利用的研究。系統設計指標為：利用工業余熱制冷產冷量為41868kJ／h，太陽能制冷產冷量29308klh冷凍水溫5〔冷卻水15°C，冷凝溫度20°c;太陽能集熱器加熱水溫75°C，發生器內溶液最高溫度70°C。采用40m2自動跟蹤平板型太陽能集熱器。試驗說明，利用太陽能制冷空調在技術上是可行的。該太陽能裝置產冷量可達29308kFh，太陽能集熱器效率20％一38％，制冷系統的熱利用系數0.36一0.63，總熱力系數為0.12一0.20。這是一次應用于小型工業廠房較完整配套的實用性太陽能空調系統的可貴的探索和實踐。2〕華中工學院〔華中理工大學〕也于1978年研制了一套小型太陽能空調裝置，1980年夏季試驗成功。所建造的太陽能空調裝置供空調房面積12m2，室外計算溫度35．2°C，濕球溫度28．2°C，室內溫度26°C，計算冷負荷5024kJ/h采用氨-水吸收式制冷機組制冷，蒸發溫度4°C，發生器溶液出口溫度78°C，冷凝溫度37℃，稀溶液濃度0．49，濃溶液濃度0．525，循環倍率14，制冷劑流量5kg／h采用太陽能平板集熱器加熱，采光面積12m2。該裝置經過屢次運行試驗，結果說明，采用氨一水吸收式制冷機組配合平板集熱器能穩定運行。在室外氣溫高達39°C，冷卻水溫度為28°C時，空調室內溫度可維持在24°C。3〕中國科學院廣州能源研究所與香港理工學院合作于1987年在深圳科技開展中心招待所建成了一套科研與實用相結合的示范性太陽能空調與熱水綜合系統，并成功投入運行。它能對總面積為80m2的4間客房晝夜進行供冷，空調溫度26士1°C，制冷能力14kW，非空調期每天可提供45—60°C的生活熱水10—12噸。該系統由以下局部組成：太陽能集熱器系統：采用自行研制的三種太陽能中溫集熱器，集熱面積共120m2，包括：玻璃與金屬封接的帶黑鎳選擇性鍍層的直通式真空管集熱器40m2；熱管型真空管集熱器40m2，也帶黑鎳鍍層；V形隔熱膜平板型集熱器40m2。吸收式制冷機：采用兩臺2冷噸日本矢崎公司生產的單級溴化鋰吸收式制冷機，總制冷能力14kW，熱源溫度要求88°C以上。儲能裝置：儲熱及儲冷水箱容積各為5m3微處理機自動采集數據及控制系統：能自動收集和處理數據，系統根據太陽輻射和儲熱裝置的情況，自動選擇單臺制冷機運行或兩臺同時運行方案。自動熱水鍋爐作為輔助能源。試驗結果說明，制冷系統在晴天單靠太陽能運行時，儲熱水箱溫度在85—95°C之間，集熱系統全日熱效率33％—42％〔平板型略低〕，對客房的供冷可晝夜進行。該系統的成功運行顯示了太陽能空調應用的可能性并積累了有益的經驗。4〕根據國家“九五”攻關工程方案，中國科學院廣州能源研究所負責在南方建立太陽能空調示范系統。工程于1996年8月正式啟動，1998年2月系統主體工程完成，并開始供給熱水，4月試運行供冷，6月正式投入使用。大型太陽能空調系統建造于廣東省江門市一棟24層綜合大樓上。該大樓是一座多功能的綜合性商用、辦公大樓，有寫字樓、營業廳、招待所、運動娛樂場所、培訓中心等。利用太陽能全年提供大樓每天所需的生活用熱水，除此之外，在夏天以太陽能熱水制冷，供其中一層空調。主要技術參數為：太陽能集熱器：高效平板式集熱器〔帶透明隔熱板〕集熱面積：500m2制冷機：兩級吸收式澳化鉀制冷機制冷功率：100kW制冷熱源溫度：75°C〔設計工況〕冷凍水溫度：9℃供空調用戶面積：600m2系統運行調試取得令人滿意的結果：〔1〕太陽能集熱系統效率很高，能滿足制冷及生活熱水需求。〔2〕制冷機各項指標均超過設計要求。運行測試結果如下：驅動熱源溫度低，在65一75°C范圍內都能到達設計要求。熱源溫度低至60°C左右時，仍有較高的制冷能力〔80％〕。熱水利用溫差大，可高達15°C。制冷能力可超過設計指標〔最高達112kW〕。冷凍水溫度可低至6一7°C〔設計工況為9°C〕。性能系數〔COP〕較高〔可大于0．4〕。江門100kW太陽能空調系統是我國首座大型實用性的太陽能空調系統，它的建成標志著我國太陽能熱利用技術上了一個新的臺階。系統有以下特點：〔i〕太陽能空調系統成功地全部采用高效平板集熱器，使常規的太陽能熱水系統能夠與太陽能空調系統“接軌”，同時也開拓了太陽能熱水器更廣闊的市場。〔ii〕100kW兩級吸收式漠化理制冷機各項指標均到達設計要求。其驅動熱源溫度之低〔65一75°C〕及熱源利用溫差大的特點特別適合太陽能利用。〔iii〕系統兼顧了生活熱水與制冷空調的能量需求，合理分配利用太陽能，使太陽能日利用效率提高。“引國家“九五”攻關工程方案太陽能空調系統在北方的示范點由北京市太陽能研究所負責。該工程正在山東省實施。太陽能空調系統的技術方案采用北京市太陽能研究所自己研制的一種玻璃。金屬封接的熱管式真空管集熱器，采用國產的熱水型澳化貍〔單級〕吸收式制冷機，系統供冷100kW〔機組制冷能力150kw〕。由于熱管式真空管集熱器有良好的高溫性能，能提供溫度足夠高的熱水〔90°C以上〕帶動單級吸收式澳化錘制冷機制冷。四、太陽能除濕式空調除濕式空調系統是利用吸濕劑〔例如氯化鋰、硅膠等〕對空氣進行減濕，然后蒸發降溫，對房間進行溫度和濕度的調節，用過的吸附劑被加熱進行再生。再生過程可以利用較低品位熱能，因此也很適合于太陽能利用。該方法有利于保護大氣環境，還有利于改善室內空氣品質。西北工業大學、清華大學等對除濕式空調的研究，已經做了不少工作。為了對除濕空調系統和其中的關鍵部件進行研究，促進這一技術領域的開展，清華大學興建了一座利用太陽能再生的枯燥劑除濕復合空調系統試驗裝置。該裝置由空氣預處理段、太陽熱能加熱段、枯燥劑除濕冷卻系統和常規制冷機組成。系統具有營造所要求的試驗工況、利用太陽熱能以及進行各種設備性能試驗等多種功能，包括構成與壓縮式制冷系統相結合的復合式空調系統。該裝置參照國際上類似對象的試驗標準和方法，實現設備的自動調節與控制及數據自動巡檢與處理。試驗結果說明，裝置到達了所述試驗功能和指標。西北工業大學對吸附劑的除濕性能、吸附除濕換熱器及除濕空調系統等都作了充分的研究，并且在實用性產品開發方面取得了成果。西安交通大學與北京市太陽能研究所聯合研制了一套敞開式吸收式空調系統。該系統利用氯化鈣水溶液作吸收劑，由濃溶液在吸收器中吸收來自空調房間內空氣的水分，并經絕熱加濕使空氣加濕來到達空調目的。吸收水分后的稀溶液到再生器中通過太陽能加熱而解吸變回濃溶液，再返回吸收器繼續進行吸收。據報道，當空調房間溫度維持25°C，相對濕度為60％時，系統的運行參數為：制冷量2kW，單位質量空氣制冷量是13kW／kg，循環空氣量0．1538kg/s，加濕量與除濕量均為4．71kg/h吸收器熱負荷2.69kw，含濕量差8．5g／kg干空氣。五、被動式降溫談到空調，就不能不考慮空調的對象——建筑物的結構與冷負荷的關系，尤其是太陽能空調的應用，更要特別重視減小空調冷負荷的問題。因此，減小冷負荷、被動式降溫以及利用自然冷源的降溫方法，都是值得研究的課題。被動式降溫是對通過太陽能輻射和熱輻射進行有選擇的、合理的利用，到達建筑物自身降溫或減少冷負荷的目的。建筑物與外界的熱交換主要通過門窗和外墻進行。窗戶是建筑物隔熱保溫的最薄弱環節，也是太陽輻射光和熱的進入渠道。一些反光膜、濾光膜、藍玻璃等主要是解決遮光問題，但仍有一局部紅外輻射透過。而對于降溫來說，反射紅外輻射比反射可見光更為重要。可見，按不同需要，采用有嚴格光譜選擇性的涂層、薄膜或功能性玻璃，對于建筑物的降溫和節能是很有意義的。建筑物外墻一方面吸收太陽輻射，另一方面也向外界散發熱量。要到達降溫的目的，必須要對太陽輻射中的可見光及紅外輻射有根強的反射率，減少墻體的吸熱和蓄熱，加速建筑物的放熱，到達降溫的效果。研究這類光譜選擇性涂料并結合建筑物外墻的裝飾，將有助于建筑物的降溫。清華大學對光譜選擇性涂層有全面、深入的研究，特別是玻璃的鍍膜方面矽口變色玻璃，各種選擇性透過、吸收和反射玻璃等，都已經取得了不同程度的進展。輻射致冷也是建筑物被動式降溫的一種新方法。大氣外層空間是一個接近絕對零度的天然巨大冷庫。根據輻射換熱的原理，兩個有溫度差的物體之間，會以輻射的形式交換能量。這樣就有可能把地面上的熱能以輻射的形式釋放出去，到達自身冷卻降溫的目的。但并不是所有輻射都能自由地穿過大氣層，只有某些波長段的輻射穿透大氣層的能力比擬強，氣象學上稱為“大氣窗口”。因此，要求輻射體要有嚴格的光譜選擇特性，在對應“大氣窗口”，的波長段上有很強的輻射率，同時在這以外有極高的反射率，熱能傳到輻射體上，以特定的波長向天空輻射出去，輻射體由于釋放了能量而得到降溫。近二十年來輻射致冷研究在國外取得不少進展。在國內，中國科技大學長期以來進行過大量的理論和實驗研究，特別是理論計算模型方面有獨特的創新性。中國科學院廣州能源研究所等單位在試驗和應用方面也做了不少工作。中國科學院廣州能源研究所在輻射制冷研究中，通過對光譜選擇性輻射致冷材料進行篩選，以及對致冷輻射體制備工藝進行反復試驗，得出了既簡單、效果也好，又容易實現的輻射致冷新方法，并已實際應用于解決電視中轉微波站儀器室的降溫問題。在輻射致冷試驗臺上，他們測得致冷空間某點與環境溫度最大溫差為9．6℃，平均最大溫差為9．2°C，在不同季節的晴天，所作的結果一般都在7．5—8°C之間，與天氣的相對濕度有一定關系。他們還進行了輻射致冷技術實際應用的嘗試，在不允許消耗任何電力的情況下，利用輻射致冷的原理和技術巧妙地解決了電視中轉微波站的降溫難題。1998年為某公司建造了12套輻射致冷被動降溫裝置。該系統由輻射致冷器、水箱、循環回路等組成，致冷器面積2m2，儀器房面積約7m2。據該公司驗收降溫裝置的實測效果為：夏日中午環境溫度35°C時，儀器房內僅為28°c環境溫度30°C時，房內為26°c。在光譜選擇性涂料方面，廣州能源研究所研究成功一種船用的熱反射涂料。熱反射涂料與輻射致冷在原理上雖然不盡相同，但對輻射波長選擇性〔反射和吸收〕這個本質問題上是一致的。所研究的熱反射涂料的熱性能指標到達：紅外反射率大于80％，與標準板相比，板溫可降低20°C〔標準板64°c，樣本板44°C〕。六、地下冷源降溫利用地球上的自然冷源進行空調降溫也是一種廣義的太陽能空調方法。地冷降溫就是其中的一種。地冷降溫系統簡單、造價不高、不需耗能制冷，只用很少的電力，是一種有實用意義的降溫途徑，已有成功應用的實例。華南理工大學1990年試驗成功了地冷空調系統，通過在地下2—3m深處埋上空氣換熱管道，把新鮮空氣或室內空氣送入地下埋管，放熱冷卻后送回室內。據報道，在夏天，地下冷風溫度為23．4-27．3°C，在室外氣溫高達35°C下能保持室內溫度26—28°C，到達空調效果。已經完成幾個試點工程。中國科學院廣州能源研究所采用另一種方式，在地下5米深處建造地下水池，抽出地下冷水在室內進行空氣換熱，1992年應用在廣東水稻育種玻璃溫室內，冬夏季進行溫度調節。地下水初溫24．5°C，可維持溫室所要求的溫度29-31°C，經過夏季整整5個月降溫運行，池水最終升溫到28．8°c，這時仍可保持溫室在32—33°C，滿足水稻育種要求。降溫季節結束后，冬季已臨近，正好利用池水對溫室供熱升溫，使其溫度保持在20°C以上。該系統還配有一無鹽太陽池進行輔助加熱。這樣，溫室全年的溫度調節全部利用自然能源。七、結語隨著我國國民經濟的開展和人民生活水平的提高，制冷和空調的需求會越來越大，特別是建筑物降溫的能耗巨大，給能源、電力、環境等方面帶來越來越大的壓力。利用太陽能來解決這個問題值得重視，但太陽能空調應根據不同地區的氣候特點，不同的使用要求，綜合采取多種技術措施〔如主動式制冷與被動式降溫相結合〕，才能解決好這個問題。雖然經過20多年試驗研究和技術攻關，我國的太陽能制冷及空調事業某些方面已取得了很大的進展，一些應用技術正開始邁入實用化階段，但是由于過去投入不夠，許多有研究根底的單位不得不放棄了已經取得進展的工作，只有少數單位堅持了下來。此外，技術上仍存在不少問題需要加大科研攻關力度予以解決，即使某些較為成功的技術，在推廣應用和產業化方面仍面臨艱巨的工作。因此，太陽能制冷空調事業要取得穩步開展，還需要政府和社會的大力支持，需要科技人員不斷的研究和創新，經過各方面的共同努力，相信一定能夠取得成功。太陽能熱利用技術的開展歷程，是從低溫熱利用〔如熱水、枯燥、溫室等〕方面開始，逐步向較高溫度和技術較復雜的各領域〔如制冷、發電〕展開的。隨著我國經濟的開展和整體技術水平的提高，開展太陽能制冷空調的條件和時機已趨成熟，開展步伐應該加‘決，太陽能熱水器的成功經驗告訴我們，太陽能空調的開展應當走產業化的道路，同時要緊緊依托太陽能熱水器這個已經成熟了的大市場，以熱水應用為根底，配合空調綜合利用，就一定會有廣闊的應用前景。空調送風控制系統的改造北汽福田汽車股份付建林國家“十一五”規劃綱要提出了節能減排的目標，企業位于節能減排最前沿，同樣責無旁貸。針對我廠耗能較大的涂裝車間，筆者進行了能耗分析，發現其耗能較大的用電設備是各類風機。根據汽車生產中涂裝工藝的要求，需要在特定的工位配置相應數量的空調送風和排風用的風機。由于風機功率較大，大多采用軟啟動器以實現平穩啟動，在風機啟動完成后就以額定轉速運行。但是，涂裝工藝對送風量有嚴格的要求，風量的控制要通過出風口的風閥進行調節，這樣就造成強制送風與被迫節流之間存在能源浪費，而出風口的風閥一般靠人工調節，這就加大了保障工藝參數的難度。如何使空調送風系統既滿足工藝參數需求又實現節能降耗，是本改造工程要解決的主要問題。一、空調送風系統分析1.空調送風系統構成〔1〕工藝流程：根據汽車涂裝工藝要求，空調送風系統由以下局部構成〔見圖1〕：圖1空調送風系統工藝流程進風室—一次加熱段—中間段—初效段—中間段—加濕段—中間段—二次蒸汽間接加熱段—風機段—均流段—消聲段—中間段—中效段—送風段。〔2〕設備構成：該空調送風系統主要有進風室、空調器、送風管和調節風閥等組成。空調器出風口設有調節風閥。噴漆、晾干設備送風口設有調節風閥及防火調節風閥。2.設備工作原理該設備工作時，送到噴漆室的風由置于空調器內的風機將室外新鮮空氣抽到空調器內，經空調器一次加熱，初效過濾，噴淋加濕〔僅限噴漆室空調器〕，二次蒸汽間接加熱除濕〔僅限噴漆室空調器〕，中效過濾，消聲處理后，再通過送風管送到各需要送風的工位，其送風量可由安裝在送風系統出風口的調節風閥進行控制。空調送風的溫濕度能夠通過人工手動控制。二、控制系統現狀分析送風電機情況額定功率：130kW；額定電流：249A；轉速：730r/min。電機極數：8極；接法：Y；類型：異步電機。啟動方式：原控制柜配有軟啟動器，電機采用軟起動方式啟動。電機啟動后就以額定轉速運行，根據負載情況，電流在200～240A之間變化。風量的調節空調器送風出口設有調節風閥，送風量可由該調節風閥進行控制。由于風閥的控制采用人工根據工藝要求進行調節，對工藝參數的保證比擬困難。過濾器對風量的影響汽車生產的涂裝工藝對空氣的潔凈度要求較高，在空調送風系統中室外新風進入車間需要進行3道過濾。通過濾網上的慮棉或慮袋，過濾掉進入車間的空氣中的灰塵。隨著灰塵在濾網或慮袋上的積累，過濾器對空氣的阻力會逐漸增大，使空調送風系統的送風量降低。當送風量不能滿足工藝要求時，就要通過風閥進行調節。如此反復調節，當無法通過調節風閥來滿足風量時，就要對慮棉進行清洗或更換，而后又要重新調節送風量。風閥的調節給工人帶來較大的工作量。原系統的缺點送風工藝參數依靠人工檢測和調節來完成，工藝條件不容易保證。電機的全速送風會消耗大量的電能來產生風能，而風閥的節流調節限制對風能的利用，因此產生較大的能源浪費。當進風口過濾器的灰塵漸漸增多后阻力增大時，在風機段會產生較大的負壓，而系統沒有報警裝置，如果操作人員不能及時發現，將會對該段室體造成損壞。當風機后的第二層慮網隨著灰塵增多而阻力增大時，可能造成連接段壓力升高，引起平安事故。缺乏必要的檢測和自動控制系統，不能對空調送風系統的送風量進行自動控制調節。三、控制系統的改造方案方案原理應用變頻技術，采用變頻器對送風風機的速度進行控制，通過手動或自動調整風機的轉速來實現對送風量的調節。在風機進風口過濾器后的風機段裝設壓力傳感器，用于采集該處的壓力值。在風機出風口裝設壓力傳感器，用于采集該處的壓力值。在空調送風口處裝設壓力傳感器和溫度傳感器，用來采集最終的空調送風的壓力和溫度值。采用PLC作為控制器，應用自動控制原理實現閉環控制，同時對各點壓力值進行監控，實現控制調節、報警等功能。通過增加觸摸顯示屏實現人機對話，完成控制參數、運行狀態的顯示，操作人員可通過觸摸顯示屏進行控制參數的調整或設定。控制功能說明按照上述方案組建的控制系統圖〔見圖2〕。圖2控制系統示意〔1〕將送風口的風閥完全翻開，以工藝要求的送風量所對應的送風口處壓力值作為給定值，通過PLC進行閉環調節。通過保證出風口壓力值，來滿足生產現場的送風量需求。〔2〕PLC監控風機出口壓力，當出口壓力和第二層濾網出口壓力的差值超過了設定值，PLC在進行反復判斷后進行報警，提示操作人員檢查第二層濾網是否堵塞。〔3〕PLC監控第一層濾網出口處的負壓值，當負壓值大于設定值時，PLC在進行反復判斷后進行報警，提示操作人員檢查第一層濾網是否堵塞，并采取處理措施。〔3〕PLC同時也提供一個點溫度測量，測量第二層濾網出口后的送風溫度，按照設定的上下限報警值，比擬后發出溫度上下限報警。〔4〕PLC選用西門子S7-200系列產品，變頻器選用ABB公司ACS510系列產品。控制方式〔1〕手動運行。手動運行時變頻器的轉速可以由人工通過觸摸屏進行操作，人工輸入運行頻率，變頻器按照人工設定頻率運行。這種操作方式一般情況不用，只有當環境比擬特殊，自動調節無法實現時才采用，此時觸摸屏上的顯示和故障判斷仍然有效。〔2〕自動運行。自動運行時由PLC自動按掃描周期進行邏輯運算并進行閉環控制，智能地判斷各種故障，并將運行數據及報警信息傳送給觸摸屏，由觸摸屏進行動態顯示。顯示的故障主要有第二層濾網出口溫度的上下限報警，第一層濾網出口處的負壓值上下限報警，第二層濾網后與風機室之間的壓差極限報警，接觸器故障、變頻器故障等報警信號。四、工程實施的結果1、工藝設備通過PLC對安裝在現場的傳感器信號〔溫度和壓力〕進行采集，并動態顯示在觸摸顯示屏上，便于設備操作者對空調送風系統的運行狀態進行監控。通過進入觸摸顯示屏上的參數設定畫面，操作者可對空調送風系統的工藝參數和送風系統的各點壓力的上下限報警點進行設定，系統發生報警后提醒操作工及時做出處理，保證了空調送風系統設備平安有效地運行。工程實施后實現空調送風系統自動控制，及時有效地保證生產工藝參數，為車身涂裝提供了理想的生產環境。通過編制監控畫面使空調送風系統實現目視化，監控畫面包括：工藝流程圖畫面〔見圖3〕，參數設定畫面〔見圖4〕。圖3工藝流程圖畫面圖4參數設定畫面2、節能降耗〔1〕工程實施后將送風系統出風口的調節風閥完全翻開，降低了送風損耗；通過PLC對風機速度的控制，實現了自動調速，節省了人工對風閥的調節工作量。〔2〕通過變頻調速自動控制，降低了電機的運行速度，電機運行頻率由原來的50Hz降至40Hz左右；負載電流由原來的210A降至160A左右，降低了電能的消耗，節能比例為30％以上。3、綜合效果通過此次改造有效地實現了空調送風系統既滿足工藝參數需求又實現節能降耗的雙重效果，此工程的投資兩年內可收回，投資回報率較高。工廠還有類似風機假設干臺，方案在近期改造完成，將來會有效地降低涂裝車間的電能消耗，從而降低生產本錢，提高產品的競爭力。此工程的實施是對國家節能減排宏偉目標在實踐中的響應，實現了工廠、國家利益的統一，具有良好的社會效益。五、結語早期的生產設備在設計時主要以滿足工藝參數為主，再由于當時技術水平的限制，對能源的損耗重視不夠，局部設備存在能源浪費現象。文中所述工程的實施給我們以啟示，就是我們在進行新設備設計時，應該對以上兩個方面進行統籌考慮，防止造成能源和資源浪費。定風量閥的特點及在通風空調中的應用摘要：定風量閥，是一種機械式自力裝置，適用于需要定風量的通風空調系統中。定風量閥風量控制不需要外加動力，它依靠風管內氣流力來定位控制閥門的位置，從而在整個壓力差范圍內將氣流保持在預先設定的流量上。關鍵詞：定風量閥控制流量定風量閥，是一種機械式自力裝置，適用于需要定風量的通風空調系統中。定風量閥風量控制不需要外加動力，它依靠風管內氣流力來定位控制閥門的位置，從而在整個壓力差范圍內將氣流保持在預先設定的流量上。〔一〕在新風系統中的應用目前，在國內，風機盤管加新風系統的空調方式還是較普遍，尤其是賓館客房局部，大局部寫字樓、辦公樓都采用這種方式。通常做法是每層設新風機組，走道敷設新風干管，幾十根支管分別從總管上接入各房間。以賓館客房為例，每間客房新風量一般為100m3/h，如何做到各支管的風量一致呢？一般來說，設計師往往會在新風支管上加設一只風量調節閥，期望通過后期調試手段來完成風量分配。由于新風系統一般情況下均為干管長，支管短，而風量調節閥調節既不直觀，調節精度又不理想，況且每間客房新風量只有100m3/h，風量很小，這樣的調試幾乎是無法完成的。施工單位只能做到測一下新風干管的總送風量，保證各送風支管有風感這樣的地步。為了能保證各房間所送新風量能到達設計值，也無需施工單位再去一個房間一個房間的平衡，我們只需在每支新風支管上加設一只定風量閥，以上問題就迎刃而解。在高層建筑內居住、辦公的人常常抱憂新風量缺乏，而設計師往往感到很委屈。因為從圖紙上看，新風量標準的取值并不低，但我們往往忽略了一個問題，如何從設計角度來保證實際效果，而定風量閥在新風系統中的應用，就是一個有力的措施。因目前定風量閥主要還是依靠進口，價格較貴，筆者建議在四、五星級賓館，高檔寫字樓運用比擬適宜。(二)在排風系統中的應用一個好的空調系統設計，它的排風系統必須很合理，而這一點往往得不到重視。在民用建筑特別是在高層建筑里，圍護結構的氣密性很好，只需較少的風量就可以維護房間的正壓值。大約新風量的85～90%必須通過有組織的排風排出室外，這樣才能保證送風、排風的風量平衡，否那么再多的新風量也無法送進房間。在民用建筑里，排風一般通過衛生間、開水間等輔助用房排出室外。除此之外，有時還應再增加一套排風系統，才能保證送、排風平衡。對于衛生間排風，通常做法是每間衛生間設一、二只衛生間通風器，與排風豎井上的排風機聯鎖。我們知道，高層建筑內新風系統應該是一年四季都運行的，相應排風系統也應該是一年四季都運行的。也就是說，使用衛生間的人不可以去控制衛生間通風器的開啟，設衛生間通風器的必要性就沒有了。況且一個大風機帶幾十個小風機這樣的排風系統運行既難匹配，又不經濟。排風量為400m3/h的衛生間通風器噪音就有40dB左右，使衛生間失去寧靜。大量的衛生間通風器也給維護帶來很大的麻煩。為解決這個問題，我們可以取消衛生間通風器，在排風豎井每層支管上加設一只定風量閥，豎井頂部設一只排風機。這樣的排風系統，能保證各層所排風量大致相等，而系統控制簡單，運行可靠，衛生間可以很寧靜。(三)在變風量空調系統中的應用在變風量空調系統中，一般外區采用變風量方式，內區采用定風量方式，在一個風量、風壓不斷變化的送風系統中，內區定風量設計是離不開定風量閥的。(四)在凈化空調系統中的應用在凈化空調系統中維持潔凈房間的正壓值至關重要，在排風或送排風系統中加設定風量閥，就能有效保證潔凈房間的正壓值。潔凈手術室手術進行時與不進行時均需保持手術室正壓，手術進行時新風量為保證正壓所需的新風量加人員所需新風量，手術不進行時新風量為只保證正壓所需的新風量，所以新風管上需要設雙位定風量閥。(五)在風管管路平衡上的應用在全空氣系統中，由于受建筑條件的影響，各支管之間阻力肯定不均衡，一般采用三通調節閥或對開多葉調節閥來完成風量分配。為保證重要房間或主要支管上的風量不致于過大或過小，減少調試的盲目性，可適當加設定風量閥來取代三通調節閥或對開多葉調節閥。(六)定風量使用上的特點定風量閥是自動機械機構，無需外部動力，可另加電動執行器通過遙控信號改變流量設定。定風量閥在送、排風系統中均可應用，工作溫度一般為10～50℃，壓差范圍為50～1000Pa，即閥前閥后至少應用50Pa壓差，否那么定風量閥不能工作。這點應注意，因為新風系統新風機組的風壓值一般都不大。定風量閥安裝時不受位置限制，但閥片軸應保證水平，一般要求有閥門長邊1.5倍距離的直線入口風管及0.5倍距離的直線出口風管。定風量閥控制精度高，有外部指針顯示流量刻度，調節精度約為±4%，限流機構無需維護，為與系統配套，定風量閥矩形、圓形、保溫、消聲型均可選擇。(七)結束語正如平衡閥在空調水系統中越來越被廣闊設計師所采用一樣，定風量閥由于它能精確可調，自動平衡的特點，也將會在送、排風系統中得到了廣泛運用。高溫熱回收型地源熱泵空調機組解析2010/9/7/15:27來源：莊合熱泵企業網站唐旻1、技術背景

1.1建筑物供熱及空調的節能問題亟待解決隨著國民經濟迅速開展和人民生活水平的提高，采暖、空調、生活熱水等對能源需求越來越大，是一般民用建筑物能源消費的主要局部。在興旺城市，夏季空調、冬季采暖與供熱所消耗的能量已占建筑物總能耗的40-50%。特別是冬季采暖一般用的燃煤/燃油，給大氣環境造成了極大的污染。因此，建筑節能與環保已是國民經濟開展的一個重大問題。

1.2環保節能的地源熱泵技術應用前景廣闊地源熱泵是一種熱量提升裝置，正如人們見到的自然現象——水由高處流向低處一樣，熱量也總是從高溫物體向低溫物體傳遞。水泵可以將水從低處提升到高處，采用熱泵技術可以將熱量從低溫環境提升到高溫環境。地源熱泵不僅可以用于冬季采暖，也可以用于夏季制冷空調和全年提供生活熱水，實現一機多用。實踐證明，以地下水、土壤、地表水等作為熱泵夏季制冷的冷卻源、冬季采暖供熱的低溫熱源，替代傳統的制冷機+鍋爐的建筑物空調、采暖模式，是改善城市大氣環境、節約能源的一條有效途徑，也是我國地溫能利用一個新的開展方向。地球淺表層〔10m~400m〕是一個巨大的恒溫體系，溫度幾乎不受環境氣候變化的影響，如北京地區年平均溫度為13-15℃，其能量的來源主要是太陽光及其轉化的熱能，因此，地溫能也是一種潔凈的可再生能源，在利用時，不象化石燃料向環境排放大量的燃燒產物，如CO2、SO2、NOx、粉塵等，對環境造成嚴重的污染，引起溫室效應、酸雨、土地沙漠化等災害，也嚴重影響了人們的身心健康。因此，開發利用清潔無污染的地溫能已是社會開展的必然趨勢。高溫熱泵2.1高溫熱泵的概念目前市場上絕大多數熱泵采用的是R22制冷劑，因該類熱泵的工作范圍：蒸發器進水不超過20度，冷凝器出水不超過55度。這是因為R22壓縮機的能承受的最高蒸發溫度12度〔如果蒸發器進水20度那么蒸發器出水16度，那么按照過熱度4度考慮那么蒸發溫度12度，到達壓縮機允許的極限〕；壓縮機最大承受壓力24公斤，〔R22在60度冷凝溫度下冷凝壓力即到達24公斤〕因此，我們把采用R22制冷劑的，蒸發器進水極限20度，冷凝器制熱出水溫度極限為55度的熱泵，稱之為普通熱泵或者常溫熱泵。

高溫地源熱泵的“高溫”是相對于目前占市場主導地位的最高熱水出水溫度在55℃以下的地源熱泵產品而言。一般而言，高溫熱泵是指制熱出水溫度能夠到達80度以上的熱泵，而對制熱出水溫度到達65度的熱泵稱為中溫熱泵或者中高溫熱泵。在地〔水〕源溫度10-15℃時，供熱溫度在60℃以上的產品，其正常運行出水溫度范圍在62-72℃，可以滿足所有的中央空調和生活熱水系統的水溫要求。雖然在供熱出水溫度上只有十幾度的提高，但對于熱泵技術來說卻是一個極大的突破，一般的地源熱泵機組在該工況下，性能會極大衰減甚至無法正常運行。歐洲的高溫熱泵改良離心壓縮機的性能，采用R134a制冷劑，三級離心壓縮模式，制熱出水溫度可以到達85度。日本在1980年代開展了超級熱泵方案，開發出4類熱泵，其中有利用45度余熱水，出水溫度85的高溫熱泵，以及利用80度余熱水，產出150度蒸汽的超高溫熱泵。2.2高溫地源熱泵技術優勢商用和民用熱泵技術在國外已相當普及，以其高效、節能、環保、利用可再生資源等眾多優勢在近幾年得到了迅速的開展。目前市場上的熱泵設備主要以風冷熱泵和常溫地源熱泵為主，熱泵的輸出溫度低于55℃，主要以R22為工質，其主要缺點是出水溫度低，受到地區性和工程特性的限制，使用范圍不廣，高溫熱泵技術在這方面取得了一定的突破，其主要表現在于：〔1〕輸出熱水溫度高：最高輸出熱水溫度為75℃。我國目前正在對城市燃煤采暖系統進行改造，為了適應原采暖系統的室內末端設備，必須有較高的熱水溫度，高溫熱泵就具有這一特性；〔2〕運行費用低。采用高溫熱泵采暖系統，一個冬季供暖費〔4個月〕13.2元/平方米，接近燃煤采暖費用，比燃油〔氣〕采暖費用低約40%。〔3〕采用專用制冷劑，對環境沒有污染，綠色環保。〔4〕一機多用，可滿足不同用戶的空調、采暖、制備生活熱水的要求。3、高溫熱回收型地源熱泵空調機組3.1高溫熱回收型地源熱泵空調機組筆者開發的高溫熱回收型地源熱泵機組屬于空調設備領域，綜合利用了地源熱泵技術和高效熱回收技術。附圖1，該熱泵空調循環系統系統包括用銅管依次連接的壓縮機、油分、電磁閥、四通閥、冷凝器、單向閥、熱力膨脹閥、蒸發器和氣液別離器，還包括高效熱回收換熱器，其與電子膨脹閥相連，連接于高壓恒壓裝置與四通閥在之間，用于回收空調冷凝廢熱，從而減少了制熱本錢，提高了能效比，具有節能、環保、平安等優點。說明附圖13.2技術說明〔1〕壓縮機所產生的高壓冷媒，經油別離器一方面將含油量較高的高溫高壓氣態冷媒進行油氣別離，另一方面由于使用油別離氣容積比常用制冷機組要大，將高溫高壓且含油量較低的氣態冷媒維持在比常用制冷機組高的壓力，使得超熱態的冷媒蒸汽能在高壓下，在熱回收器處進行散熱。由于壓力蓄積且保持一個恒定的壓力，使得裝有本裝置的空調機組比沒有本裝置的空調機組冷媒保持在更接近壓縮機出口處的高溫高壓狀態，因此熱回收器中的冷媒與外界冷源的溫差變大，使得在相同冷源條件下可以散去更多的熱量。〔2〕超熱態冷媒蒸汽，經過熱回收器后可以在比常用技術更高溫高壓的狀態下進入飽和狀態，故不僅蒸汽壓力可以保持，且液態冷媒壓力亦較常用的空調機組高，飽和狀態亦在低壓降的情況，可以使冷媒的液氣比逐步提高。〔3〕冷媒經電子膨脹閥后對高溫高壓的超熱態冷媒進行預冷使之進入飽和狀態。整個空調制冷機組的冷媒密閉系統中，高壓側的壓力得以保證，低壓側亦因而比常用技術的壓力更高，液態冷媒更容易被汽化，制冷效率因此提升，不僅制冷效果佳，且EER值亦可明顯提高，到達節能的目的。3.3技術特點〔1〕壓縮機的選擇：目前熱泵設備常用壓縮機類型主要有螺桿壓縮機、全封閉渦旋壓縮機與半封閉活塞壓縮機等，經過對不同類型壓縮機工作特性進行比擬研究，目前者一般選用全封閉渦旋壓縮機；〔2〕工質的選擇：根據高溫熱泵設備最大工作壓力≤25bar，采用對環境友好的R134a作為制冷劑為工質，對臭氧層無破壞作用；

〔3〕在設備內部增設一電子膨脹閥與油分互相配合，增加設備運行時壓力的穩定性；由于油別離器容積比常用制冷機組大，相同時間下容納的高溫高壓冷媒蒸汽比常用制冷機組大，壓縮機啟動是阻力小，啟動電流低，螺桿機組啟動電流是額定運行電流的1.1倍以下，渦旋機是額定運轉電流的2.0倍以下，不僅省電，而且有效地保護壓縮機平安，用戶不需要因電流大而增容；〔4〕運行穩定，壓縮機使用壽命長，特別是制冷供回水溫度低于7℃、產生80℃以上的高溫熱水時，其運行電流仍在額定電流的88%以內,不會跳機或燒機，突破了以往熱泵主機熱水到達65℃會燒機的瓶頸；〔5〕熱回收效率高，通過較大的油別離器與電子流量控制閥的流量控制，可獲得較常規雙效熱泵機組更高的熱回收率；〔6〕整個機組的冷媒密閉系統中，高壓側的壓力得以保持，低壓側亦因而較常用技術的壓力更高，在低壓側的飽和態冷媒，完全被汽化，無液體冷媒存在，防止了不可壓縮性的液態冷媒進入壓縮機，造成負荷過重而損壞壓縮機，也就是通常所說的液擊現象。〔7〕系統控制的優化：采用平均壓縮機運行時間的優化控制模式，保證整體機組的長時間高溫穩定運行和使用壽命，并根據地源溫度和冬季熱源溫度，調節高溫熱泵運行工作狀態和條件。

3.4高溫熱回收型地源熱泵空調機組的應用形式高溫熱回收型地源熱泵空調機組作為一種高效、環保、節能的供熱制冷設備，可以應用于多種采暖空調和熱水供給系統，并可以和其它新能源技術有機結合，提高綜合利用效率。目前，高溫地源熱泵在工程中的實際應用主要有如下幾種途徑：〔1〕燃煤或燃油〔氣〕鍋爐改造工程。直接替代供熱鍋爐，具有占地少，工程量小，環保，平安，運行費用低等優勢，可以直接連接散熱器采暖系統而不需要改造末端系統，雖然一次投資高于普通供熱鍋爐，但因其運行費用僅相當于燃煤鍋爐1/3，其增加的投資可以在3-5年內收回；〔2〕建筑采暖、空調和衛生熱水三聯供。衛生熱水供水溫度60℃以上，特別是在夏季，制冷的同時回收空調余熱免費提供衛生熱水，經濟效益顯著；〔3〕低溫地熱和地熱尾水利用。對于許多溫度在50℃以下的地熱資源，直接利用效益不佳，可以采用高溫地源熱泵，以其作為熱源，向采暖系統供熱或提供生活熱水。對于50℃以上的地熱資源，一般地熱水在經過采暖系統或生活熱水系統后直接排放或回灌，地熱尾水的溫度在40℃左右，可以利用高溫地源熱泵回收地熱尾水中的熱量向系統供熱，使地熱尾水排放溫度降底到10℃左右，大大提高地熱資源的利用率，使一眼地熱井產生兩眼井的效益。〔4〕與太陽能供熱系統的結合。目前太陽能越來越多的應用到建筑熱水供給和空調采暖系統之中，但是因為太陽能資源的不穩定性，根本上需要常規能源作為輔助，如采用電鍋爐、染油〔氣〕鍋爐輔助加熱。將高溫地源熱泵與太陽能結合用于建筑熱水供給和采暖系統，一方面可以節省大量的能源費用，減少對環境的污染，另一方面，對太陽能熱水的溫度要求降低，在滿足用戶供熱溫度的同時極大的提高了太陽能集熱器的吸熱效率，減少集熱器的投資。

4、高溫地源熱泵技術的開展隨著各科研單位對地源熱泵研究力度的深入和大量新技術的不斷涌現，高溫地源熱泵技術將不斷開展，其運行效率、出水溫度、應用范圍將會不斷的改良，滿足各種方面的空調供熱需求。相信在不久的將來，在地源熱泵市場上將會有越來越多的產品供供熱空調設計師和用戶選擇。地源熱泵技術對鍋爐替代可行性探討2009/2/5/11:33來源：論文天下論文網厲建國隨著能源的日趨緊張，地源熱泵的的研究和應用會更加引起政府和用戶的關注。本文就地源熱泵作簡單介紹，并對其在實際應用中存在的問題以及對鍋爐替代的可行性進行探討。摘要：隨著能源的日趨緊張，地源熱泵的的研究和應用會更加引起政府和用戶的關注。本文就地源熱泵作簡單介紹，并對其在實際應用中存在的問題以及對鍋爐替代的可行性進行探討。

關鍵詞：地源熱泵鍋爐替代1、引言隨著全球能源的日趨緊張，節能降耗要求日益緊迫。表1為地球可利用能源數量及使用年限的列表，可見人類能源節約是關系到人類可持續開展的關鍵因素。節能降耗，不能只是停留在政府政府宣傳和倡導上，政策和法規或許是解決該問題的最好方法。表1地球可用能源統計種類工程煤石油天然氣備注總儲量7691.80億t105.2億t301000億m3截止96年12月可開采量3100億t53億t181000億m3估計值已開采量約120億t約15.13億t約5100億m3不準確數據人均余量212〔t/p〕2.7〔t/p〕12929m3/p人均年耗量0.67〔t/p.y〕0.063〔t/p.y〕18m3/p.y96年耗12.6億噸標準煤可用年數316〔y〕43〔y〕718〔y〕可延至年份2312年2039年2714年

樓宇系統日常運行能耗中，空調、取暖系統占有半壁江山。如何減少能源消耗，降低樓宇運營本錢，是國家和工程設計人員的主要工作和任務之一。目前主要從兩個方面著手解決樓宇節能降耗的問題：開發和使用隔熱性能好的新型建筑材料，減少維護結構傳熱，如：隔熱門窗結構，環保隔熱墻體等，這是我國建設部竭力支持和推廣的建筑節能方法之一。提高能源綜合利用效率、加強能量回收利用〔充分利用廢熱、廢冷，提高機組效率等〕技術的開展，是節能降耗的重要突破環節。地源熱泵是一種利用地下淺層地熱資源〔也稱地能，包括地下水、土壤或地表水等〕的既可供熱又可制冷的高效節能空調系統。地源熱泵利用地能一年四季溫度穩定的特性，冬季把地能作為熱泵供暖的熱源，夏季把地能作為空調的冷源；即在冬季把高于環境溫度的地能中的熱能取出來供給室內采暖，夏季把室內的熱能取出來釋放到低于環境溫度的地能中。

通常地源熱泵消耗1kW的能量，用戶可以得到4kW左右的熱量或冷量。在節能環保要求日益提高的今天，地源熱泵空調系統正以其不可替