暖通空调制冷系统的优化控制方法研究

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  摘要:建筑工程施工项目实施过程中,暖通空调系统得到广泛应用,该系统对于室内环境有很好的促进作用。但在实际运用过程中,暖通空调系统中也存在很大的不足,特别是当前暖通空调制冷系统对能量消耗的问题上,暖通空调制冷系统如何优化控制成为从业者们关注的重点课题。本文基于笔者实践相关经验对暖通空调制冷系统的优化控制方法进行简要的探析,旨在为实现暖通制冷系统的节能效果提供一些理论依据,也为供同行在相关实践问题上提供参考与借鉴。
  关键词:暖通空调;制冷系统;优化控制;方法研究
  1、引言
  暖通空调制冷系统广泛应用于各类建筑工程施工项目中,在空调系统中,不同的设备,其能源消耗也会有很大不同,例如:在中央空调制冷系统中,冷水机组能耗非常大,其次就是风机盘管、风机等末端设备,以及冷源输送中的水泵。因此,在我国制冷空调系统不断发展的过程中,利用变频、变流量技术、制定良好的节能运行方案,从而实现制冷空调系统的节能效果。同时,利用有效的节能运行手段,制定节能降耗措施,对相关设备定期的清洗,提高系统的传热系数,降低对能源的消耗,这对该行业整体经济效益的提升,也是有着较为有效的推动作用。下面本文将结合笔者实践相关经验,从节能角度进行分析,并探究变频技术以及CFD技术在商用空调冷却系统中的应用。
  2、暖通空调系统制冷系统优化控制方法
  2.1从节能的角度进行分析
  空调系统不能排除在满负荷的情况下长时间运行的可能性,所以一般在开展空调系统设计的过程中,需要按照总负荷的最大容量来进行设计。在实际的运行过程中,要不断提高系统的运行效率,尽可能地降低能源的损耗。在系统部分负荷运行时的时长所占比例是最高的,如果可以提高部分负荷运行时的工作效率,那么对于提高节能的作用是非常大的。在原来的空调制冷技术中,即使是相当小的需求量也需要电动机的运行效率达到最饱和的状态,极大地造成电能地浪费。而采用变频器后,当需求量较小时,可以降低电动机的转速,减少电动机的实际能耗,节能效益较好。与此同时采用变频器运行,设备起动平稳,加载线性,特别是大功率设备在起动时对电网的冲击会小很多,提高了电网的运行的安全稳定,也大大提高了暖通空调制冷设备的运行寿命。
  2.2变频技术在中央空调系统中的应用
  其一,冷冻水循环系统控制。在冷冻水循环系统中,冷冻机组所起到的作用是不容忽视的,其直接决定了冷冻水的出水温度,因此需要根据系统中回水温度的高低来实现对冷量的控制。当回水温度比较高时,则可以说明空调房中的温度高,此时就需要根据实际情况适当的提高冷冻泵的转速,进而提升冷冻水的循环速度。反之,如果回水温度比较低时,则需要根据实际情况适当的降低冷冻泵的转速。通过对冷却水循环系统中的回水温度监测就能够实现对空调变频水泵的有效调速,从而达到减少电能损耗的目的,以达到预期的节能效果。
  其二,冷却水循环系统的控制。对于中央空调系统而言,其冷却塔中的水温并非恒定不变的,其需要根据环境温度的变化而变化。此时就需要对冷冻机组每天产生的热量进行定期的监测,并根据冷却水泵的进出水温差,来对冷却水循环系统进行有效的控制。如果冷冻机组产生比较高的热量,则需要适当的提高冷却水循环速度和冷却水泵的转速。反之则需要适当的降低冷却水的循环速度,以降低能耗,最终达到节能的目的。
  其三,中央空调末端送风系统的控制。在商用空调系统运行过程中,清洁的空气会在商用空调末端与热交换器,进行有效接触之后,借助所提供的风力被直接送入室内,从而达到对室内温度进行调节的作用。在上述过程中,水是最常用的输送介质,如果水温保持不变,室内制热(冷)量可以通过改变送风量的大小来对其进行有效的调节,并且可以借助风机转速的调整和控制来实现对送风量的调节。在对风机控制过程中引入变频器,能够实现无级变速,这样一来不仅能够达到节约能源的目的,而且还可以有效降低噪音的影响,从而达到节能优化的最终要求。
  2.3暖通空调制冷压缩机节能方式
  制冷压缩機是整个暖通空调系统中的关键核心设备,实践应用的过程中,制冷压缩机的节能效果将直接影响暖通空调系统整体的节能性。在空调设备的总功率中,空调器中压缩机的电机额定功率就占到整个系统的92%左右。因此,在制冷空调中采用变频器来实现变速控制逐渐成为制冷压缩机技术的发展热点。变频空调通过压缩机转速的适时调节来改变制冷量的供给。变频空调开始工作时,通常以最大功率、最大风量进行制冷,以便能迅速接近设定温度,达到设定温度后,压缩机便转入低转速、低能耗状态运转。变频压缩机启动电流小,克服了传统空调器调节室内温度需要不停地“开、停”的缺点,节省了频繁启动时为了实现正常的制冷循环而消耗的功率,降低了能耗。
  2.4 CFD技术的运用
  在暖通空调制冷工程中应用CFD技术时,可以建立起工程模型,然后在此基础上进行模拟计算。具体而言,利用流体动力学计算方法对流动和传热问题进行模拟研究,在暖通空调施工中,涉及到的所有流体问题都可以满足连续性方程的需求,计算时技术人员可以采用动量方程和能量方程。在实践工作中,工作人员一般使用粘性流体流动的控制微方程,其具有不可压流体的特点。暖通空调具有制冷作用,对这方面进行模拟中,由于大多数情况下流体都属于湍流流动,因此相关技术人员可以建立湍流模型,可以模拟流体湍流流动情况,通过这些措施就可以准确对相关问题进行研究,进行数值求解,下面就相关问题进行深入的分析。
  采用CFD模拟技术可以计算出空间上离散点的流体的物理参数,如速度场、压力场和温度场等。从当前的情况来看,市面上研发出了很多种CFD软件,并出现了CFD计算结果的后处理程序,通过CFD数据后处理之后,计算结果可以通过可视化的图片显示出来,如温度分布云图、风速分布矢量图等。由此可见,CFD技术优势明显,在以后的发展中,该技术应用范围会更加广阔。例如在实践应用中,数学模型包括质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程,工作人员一般按如下步骤操作,第一步建立相关模型,第二步求解相关的数值,第三步对得到的数值解进行可视化处理。
  3、结束语
  综上所述,在低碳经济发展战略目标的指导下,中央空调系统也需进行一系列的升级与改造,以契合当前节能减排的实际要求。通过实践研究发现,变频技术、变流量技术以及楼宇智能控制技术在中央空调系统中的有效应用,能够较好的克服传统空调系统能耗高、控制精度不足等缺点。可见新型的控制技术由于具有一些适合当前政策及人们生活需要的使用优点,因此具有良好的发展平台。实践应用中,暖通空调系统对能源的消耗量较大,作为建筑节能中重要的一方面,暖通空调系统节能不但关系到人们工作质量和身体健康方面,而且还与我国能源安全、资源消耗等方面有关,所以应全面意识到暖通空调系统节能设计的重要性,并采用相对应的节能设计对策,不断提升暖通空调系统设计的经济效益与社会效益。本文从节能角度对暖通空调系统制冷进行了分析,与此同时探析了变频技术的应用,以及暖通空调制冷压缩机节能工作的方式,最后探析了CFD技术的应用,旨在供同行在相关实践问题上,提供些许理论参考与借鉴。
  参考文献:
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