建筑設(shè)備控制系統(tǒng) 第篇 冷熱源設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)

建筑設(shè)備控制系統(tǒng)第篇冷熱源設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)第1頁(yè)/共217頁(yè)蒸汽壓縮式制冷循，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用有單級(jí)、多級(jí)、復(fù)疊式等循環(huán)之分。在本章只介紹單級(jí)蒸汽壓縮式制冷理論循環(huán)，以及在樓宇智能化中經(jīng)常碰到的幾種制冷循環(huán)形式。第2頁(yè)/共217頁(yè)為了分析和討論，在本章第—節(jié)中先敘述逆卡諾循環(huán)—理想制冷循環(huán)。當(dāng)然，逆卡諾循環(huán)的討論和比較同樣適用于其它形式的制冷循環(huán)。第3頁(yè)/共217頁(yè)一、逆向循環(huán)

在熱力學(xué)中，制冷循環(huán)、熱泵循環(huán)和熱化循環(huán)都稱(chēng)為逆向循環(huán)。這是由于制冷循環(huán)、熱泵循環(huán)和熱化循環(huán)都是依靠外界能量的補(bǔ)償而使熱量從低溫?zé)嵩磦飨蚋邷責(zé)嵩?，在狀態(tài)圖中循環(huán)的路線(xiàn)都是按照逆時(shí)針?lè)较虮硎龅慕Y(jié)果。第4頁(yè)/共217頁(yè)在熱力學(xué)中，以制冷系數(shù)(ε或COP)來(lái)定義制冷循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性；以供暖系數(shù)(εh或COPh)來(lái)定義熱泵循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性。所謂制冷系數(shù)，就是完成制冷循環(huán)時(shí)從被冷卻系統(tǒng)中取出的熱量(制冷量)Q0，與完成循環(huán)所消耗的能(機(jī)械功Wnet或工作熱能Q)之比值，亦稱(chēng)為性能系數(shù)(CofficientOfPerformance)。第5頁(yè)/共217頁(yè)即：ε=Q0/WNET=Q0/QK-Q0(2-2-1)或ε=Q0/Q=Q0/QK-Q0(2-2-2)式中：

ε—制冷系數(shù)；Q?！獜谋焕鋮s系統(tǒng)中取出的熱量，即制冷量，W或kW；Qk—向高溫?zé)嵩捶懦龅臒崃?，W或kW；Wnet—完成循環(huán)所消耗的凈功，W或kW；Q—完成循環(huán)所消耗的工作熱能，W或kW。第6頁(yè)/共217頁(yè)制冷系數(shù)ε是衡量制冷循環(huán)經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)，制冷循環(huán)中所消牦的機(jī)械功或工作熱能越少，從低溫?zé)嵩粗形〉臒崃吭蕉?，則制冷系數(shù)ε值就越大，循環(huán)效率就越高。原則上ε值可大于1，小于1或等于1。但在通常的普冷工作條件，ε值總是大于1。所謂供暖系數(shù)，是指熱泵循環(huán)中向高溫?zé)嵩矗ū患訜嵯到y(tǒng)）放出的熱量Qk與完成循環(huán)所消耗的能(機(jī)械功Wnet,或工作熱能Q)的比值。第7頁(yè)/共217頁(yè)即：εh=Qk/Wnet=Qk/(Qk-Q。)

（2-2-3）或εh=Qk/Q=Qk/(Qk-Q。)

（2-2-4）式中：εh—供暖系數(shù)；Qk—向高溫?zé)嵩?被加熱系統(tǒng))放出的熱量，W或kW；Q?！獜牡蜏?zé)嵩慈〕龅臒崃?，W或kW；Wnet—完成循環(huán)所消耗的凈功，W或kW；Q—完成循環(huán)所消耗的工作熱能，W或KW。第8頁(yè)/共217頁(yè)同理，供暖系數(shù)εh表征了熱泵循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性。熱泵循環(huán)消耗的機(jī)械功或工作熱能越少，向高溫?zé)嵩垂嵩蕉?，則供暖系數(shù)εh值越大，循環(huán)效率越高，并且εh值總是大于1的。

第9頁(yè)/共217頁(yè)下面除了特殊說(shuō)明外，我們只討論制冷循環(huán)。

根據(jù)循環(huán)的可逆性，熱力學(xué)中將循環(huán)分為可逆循環(huán)和不可逆循環(huán)。在整個(gè)循環(huán)中，若系統(tǒng)與外界間或系統(tǒng)內(nèi)部都不存在不可逆損失，則這個(gè)循環(huán)就是可逆的。若系統(tǒng)與外界及組成循環(huán)的各個(gè)過(guò)程中，包含有不可逆過(guò)程或不可逆因素，則這個(gè)循環(huán)就是不可逆的。第10頁(yè)/共217頁(yè)在制冷循環(huán)中，各種形式的不可逆因素可分為兩大類(lèi):制冷劑在循環(huán)中因摩擦、擾動(dòng)、內(nèi)部不平衡及不可逆壓縮、節(jié)流等而引起的損失，屬于循環(huán)的內(nèi)部不可逆；蒸發(fā)器、冷凝器等換熱設(shè)備及管路等有溫差時(shí)的傳熱損失等，屬于循環(huán)的外部不可逆。在恒溫?zé)嵩春屠湓撮g工作的理想制冷循環(huán)，即逆卡諾循環(huán)(ReverseCarnotCycle或CarnotRefrigerationCycle)屬于可逆循環(huán)；在變溫?zé)嵩春妥儨乩湓撮g工作的理想制冷循環(huán)，即勞倫茲循環(huán)(LawrenceCycle)也屬于可逆循環(huán)；理論制冷循環(huán)和實(shí)際制冷循環(huán)屬于不可逆循環(huán)。第11頁(yè)/共217頁(yè)二、逆向卡諾循環(huán)

逆卡諾循環(huán)是由互相交替的兩個(gè)可逆絕熱過(guò)程和兩個(gè)可逆等溫過(guò)程所組成的在一個(gè)恒定高溫?zé)嵩春鸵粋€(gè)恒定低溫?zé)嵩撮g工作的逆向循環(huán)。并且制冷劑與高溫?zé)嵩?、低溫?zé)嵩撮g的傳熱溫差為無(wú)限小，即TK＝TH，T。＝TL。這里TK為制冷劑向高溫?zé)嵩吹葴胤艧釙r(shí)的溫度；T。為制冷劑從低溫?zé)嵩吹葴匚鼰釙r(shí)的溫度；TH為高溫?zé)嵩礈囟?；TL為低溫?zé)嵩礈囟?。?2頁(yè)/共217頁(yè)所以逆向卡諾循環(huán)是可逆循環(huán)，亦稱(chēng)理想制冷循環(huán)(或理想熱泵循環(huán))。氣相區(qū)逆卡諾循環(huán)如圖2-2-1所示。圖2-2-1氣相區(qū)逆卡諾循環(huán)

第13頁(yè)/共217頁(yè)

在逆向卡諾循環(huán)1—2—3—4—1中，l一2過(guò)程是等熵壓縮過(guò)程；在該過(guò)程中，系統(tǒng)消耗壓縮功Wcop，工質(zhì)溫度由TL升高到TH；2—3過(guò)程為可逆等溫放熱過(guò)程，工質(zhì)向溫度為T(mén)H的高溫?zé)嵩捶懦鰺崃縌k；3-4過(guò)程為等熵膨脹過(guò)程，系統(tǒng)向外作膨脹功Wex，同時(shí)工質(zhì)溫度由TH降低到TL，4-1過(guò)程為可逆等溫吸熱過(guò)程，工質(zhì)從溫度為T(mén)L的低溫?zé)嵩次鼰酫o；從而完成了一個(gè)逆向循環(huán)。在這循環(huán)中，系統(tǒng)從低溫?zé)嵩次崃縌。時(shí)必須消耗循環(huán)凈功：Wnet=Wcop-Wex。(絕對(duì)值之差)，并向高溫?zé)嵩捶艧酫k(絕對(duì)值)。第14頁(yè)/共217頁(yè)根據(jù)熱力學(xué)第一定律，有：Qk=Q。+Wnet；(2-2-5)由T-S圖得到逆卡諾循環(huán)吸熱量Q0：Q。=TL(Sa—Sb)＝面積(1-4-3-2-1)(2-2-6)式中：Sa-狀態(tài)1、2的熵；

Sb-狀態(tài)3、4的熵。第15頁(yè)/共217頁(yè)循環(huán)放熱量Qk：Qk=TH(Sa-Sb)=面積(2-3-4-1-2)(2-2-7)循環(huán)凈功Wnet：Wnet=(TH-TL)(Sa-Sb)面積(1-2-3-4-1)(2-2-8)即：Wnet=Qk—Qo第16頁(yè)/共217頁(yè)逆卡諾循環(huán)制冷系數(shù)εc：

εc=Q0/(Qk-Q0)=Q0/Wnet=TL(Sa-Sb)/(TH-TL)/(Sb-Sa)=TL/(TH-TL)（2-2-9）同時(shí)，對(duì)于逆向卡諾循環(huán)有關(guān)系式：Qk/Q。=TH/TL（2-2-10a）或

Qk/TH=Q。/TL（2-2-10b）第17頁(yè)/共217頁(yè)2.2.1.2單級(jí)蒸汽壓縮式制冷系統(tǒng)基本組成在熱力學(xué)中，熱力循環(huán)理論告訴我們由壓縮、放熱、節(jié)流、吸熱四個(gè)過(guò)程組成的熱力循環(huán)可以實(shí)現(xiàn)制冷制熱的目的，且理想的循環(huán)為由等熵壓縮、等溫吸熱、等溫放熱與等熵節(jié)流組成的循環(huán)且經(jīng)濟(jì)性能最好。其熱力狀態(tài)圖如圖2-2-3。人們參照熱力學(xué)描述的理想循環(huán)和實(shí)際制冷循環(huán)提出了理論制冷循環(huán)的理想模型，即單級(jí)蒸汽壓縮式制冷理論循環(huán)。第18頁(yè)/共217頁(yè)一、單級(jí)蒸汽壓縮式制冷理論循環(huán)的組成

所謂單級(jí)蒸汽壓縮式制冷理論循環(huán)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)單級(jí)理論制冷循環(huán))是以循環(huán)的四大部件為主體，并按理論制冷循環(huán)的假設(shè)條件所進(jìn)行的熱力循環(huán)，亦稱(chēng)為基本循環(huán)。圖2-2-2表示了單級(jí)理論制冷循環(huán)的原理圖。第19頁(yè)/共217頁(yè)

在單級(jí)理論制冷循環(huán)中的四大部件(即四類(lèi)熱力設(shè)備)是指：圖2-2-2單級(jí)蒸汽壓縮式制冷理論循環(huán)原理圖第20頁(yè)/共217頁(yè)（1）制冷壓縮機(jī)

制冷壓縮機(jī)是在制冷循環(huán)中消耗外界機(jī)械功而壓縮并輸送制冷劑的熱力設(shè)備。單級(jí)蒸汽壓縮機(jī)吸取來(lái)自蒸發(fā)器的制冷劑蒸汽，經(jīng)過(guò)一級(jí)壓縮使制冷劑蒸汽壓力從蒸發(fā)壓力pO升壓至冷凝壓力pK，并輸送到冷凝器。常用的制冷壓縮機(jī)有活塞式、螺桿式、離心式、滾動(dòng)轉(zhuǎn)子式和滑片式等種類(lèi)。第21頁(yè)/共217頁(yè)（2）冷凝器

冷凝器是通過(guò)冷卻介質(zhì)來(lái)冷卻冷凝制冷壓縮機(jī)排出的制冷劑蒸汽，并將熱量qK傳給高溫?zé)嵩吹臒崃υO(shè)備。常用的冷卻介質(zhì)有水、空氣等。常用的冷凝器的種類(lèi)很多，有殼管式、淋澆式、風(fēng)冷式、蒸發(fā)式等。第22頁(yè)/共217頁(yè)（3）節(jié)流器節(jié)流器是將冷卻冷凝后的制冷劑液體由冷凝壓力pk降壓至蒸發(fā)壓力po的熱力設(shè)備。常用于普冷中的節(jié)流器有節(jié)流閥、熱力膨脹閥、浮球節(jié)流閥、毛細(xì)管等。第23頁(yè)/共217頁(yè)（4）蒸發(fā)器蒸發(fā)器是制冷劑向低溫?zé)嵩次鼰岬臒崃υO(shè)備。在蒸發(fā)器中，制冷劑所進(jìn)行的主要是從沸騰為主的汽化過(guò)程。在實(shí)際制冷工程中，蒸發(fā)器的形式很多，一般根據(jù)不同用途選擇類(lèi)型。第24頁(yè)/共217頁(yè)二、單級(jí)蒸汽壓縮式制冷理論循環(huán)的假設(shè)條件和熱力狀態(tài)圖

理淪制冷循環(huán)是不同于實(shí)際制冷循環(huán)的一種理想模型，它建立在下面主要假設(shè)基礎(chǔ)上：（1）制冷壓縮機(jī)進(jìn)行干壓行程，并且吸汽時(shí)制冷劑狀態(tài)為干飽和蒸汽，壓縮過(guò)程為等熵過(guò)程。這說(shuō)明理論制冷循環(huán)中不存在過(guò)熱所引起的有溫差傳熱和壓縮過(guò)程中的不可逆損失。第25頁(yè)/共217頁(yè)（2）理論制冷循環(huán)中制冷劑與熱源間進(jìn)行熱交換：在蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑與低溫?zé)嵩撮g換熱時(shí)傳熱溫差為無(wú)限小，即蒸發(fā)溫度T0等于低溫?zé)嵩礈囟萒L(T0=TL)。在冷凝器中，只在過(guò)熱蒸汽被冷卻成干飽和蒸汽時(shí)存在傳熱溫差，而在干飽和蒸汽等壓冷凝成飽和液體時(shí)，制冷劑與高溫?zé)嵩撮g無(wú)傳熱溫差，即冷凝溫度Tk等于高溫?zé)嵩礈囟萒H(Tk=TH)，并且制冷劑在換熱設(shè)備內(nèi)流動(dòng)時(shí)無(wú)流動(dòng)阻力，無(wú)壓陣。第26頁(yè)/共217頁(yè)（3）制冷劑液體在節(jié)流前無(wú)過(guò)冷，并且等焓節(jié)流。（4）制冷劑在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，無(wú)流動(dòng)阻力損失，無(wú)壓降，與外界無(wú)傳熱。這說(shuō)明制冷劑在管道內(nèi)不發(fā)生任何狀態(tài)變化。第27頁(yè)/共217頁(yè)由上述的假設(shè)條件可知：理論制冷循環(huán)在外部?jī)H存在壓縮后的過(guò)熱蒸汽被冷卻成干飽和蒸汽過(guò)程中的傳熱溫差這一不可逆耗散，在內(nèi)部?jī)H存在節(jié)流這一不可逆耗散。所以說(shuō)，理論制冷循環(huán)仍屬于不可逆循環(huán)的范疇，是不可逆性最少的不可逆循環(huán)。顯然上述假設(shè)條件與實(shí)際制冷循環(huán)是有區(qū)別的，但在以后的熱力分析中會(huì)發(fā)現(xiàn)這一假設(shè)能使實(shí)際制冷循環(huán)中許多因素得以簡(jiǎn)化，從而使復(fù)雜的實(shí)際制冷循環(huán)能利用熱力學(xué)方法來(lái)進(jìn)行分析和研究。第28頁(yè)/共217頁(yè)

根據(jù)上述假設(shè)條件可分別在壓焓圖和溫熵圖中畫(huà)出單級(jí)理論制冷循環(huán)熱力狀態(tài)圖(圖2-2-3)。a）T-S圖

a）T-S圖圖2-2-3單級(jí)蒸汽壓縮式制冷理論循環(huán)熱力狀態(tài)圖第29頁(yè)/共217頁(yè)在單級(jí)蒸汽壓縮式制冷理論循環(huán)中，制冷壓縮機(jī)自蒸發(fā)器吸入處于蒸發(fā)壓力P0下的干飽和蒸汽，經(jīng)過(guò)1-2等熵壓縮到冷凝壓力PK，并輸送至冷凝器，在壓縮過(guò)程中消耗壓縮功Wcop。過(guò)熱蒸汽在冷凝器內(nèi)經(jīng)2—3—4等壓冷卻冷凝成飽和液體。在等壓冷卻冷凝中，制冷劑向高溫?zé)嵩捶艧醧k。第30頁(yè)/共217頁(yè)在節(jié)流過(guò)程4—5中，制冷劑通過(guò)節(jié)流器后壓力，溫度都降低，即壓力由pk降低至Po，溫度由Tk降低至To，而節(jié)流過(guò)程中焓值保持不變，h4=h5。節(jié)流后制冷劑呈濕飽和蒸汽狀態(tài)。在蒸發(fā)器中，制冷劑經(jīng)5—1等壓等溫過(guò)程吸收低溫?zé)嵩礋崃縬。，而制冷劑汽化至于飽和蒸汽狀態(tài)1，以此周而復(fù)始地循環(huán)。第31頁(yè)/共217頁(yè)三、單級(jí)蒸汽壓縮式制冷理論循環(huán)的熱力性能及分析

理論制冷循環(huán)是在一定假設(shè)條件下所進(jìn)行的，理論制冷循環(huán)并不涉及到制冷系統(tǒng)的大小和復(fù)雜性，所以理論制冷循環(huán)的性能指標(biāo)有單位制冷量、單位容積制冷量、單位理論功(單位等熵壓縮功)、單位冷凝器負(fù)荷、理論制冷循環(huán)制冷系數(shù)及熱力完善度等。第32頁(yè)/共217頁(yè)1、單位制冷量qo單位制冷量q0指制冷壓縮機(jī)每輸送1kg制冷劑經(jīng)循環(huán)從低溫?zé)嵩粗兄迫〉睦淞俊0=h1-h5kJ/kg

在lgp-h圖中，單位制玲量q0相當(dāng)于過(guò)程線(xiàn)1-5在h軸上的投影。在T—s圖中，單位制冷量q0相當(dāng)于過(guò)程線(xiàn)1-5所對(duì)應(yīng)的面積1-5-c-d-1。

第33頁(yè)/共217頁(yè)單位制冷量q0也可表示成制冷劑在蒸發(fā)壓力P0下的汽化潛熱r0和節(jié)流后的干度X5的關(guān)系，即：q0=r0(1-X5)kJ／kg(2-2-11)

由式(2-2-11)可知，制冷劑在蒸發(fā)壓力p0下的汽化潛熱r0越大、節(jié)流后的濕飽和蒸汽干度X5越小，則單位制冷量q0就越大。這說(shuō)明單位制冷劑q0的大小與制冷劑的性質(zhì)和循環(huán)的工作溫度有關(guān)。第34頁(yè)/共217頁(yè)2、單位容積制冷量qv

單位容積制冷量qv指制冷壓縮帆每輸送lm3制冷劑蒸汽(以吸汽狀態(tài)計(jì))經(jīng)循環(huán)從低溫?zé)嵩粗迫〉睦淞?。qv=q0/v1=hl—h5/v1KJ/m3(2-2-12)第35頁(yè)/共217頁(yè)qv=q0/v1=hl—h5/v1KJ/m3式中：v1——制冷劑在制冷壓縮機(jī)吸汽狀態(tài)下的比容，m3/kg。由式(2-2-12)可知，吸汽比容v1將直接影響單位容積制冷量qv的大小。而且吸汽比容v1的大小隨蒸發(fā)溫度T0的下降而增大，所以理論制冷循環(huán)的單位容積制冷量qv不僅隨制冷劑的種類(lèi)而改變，而且還隨循環(huán)的蒸發(fā)溫度而改變。第36頁(yè)/共217頁(yè)3、單位理論功w0

單位理論功w0是指制冷壓縮機(jī)按等熵壓縮時(shí)每壓縮輸送lkg制冷劑所消耗的機(jī)械功，所以也稱(chēng)單位等熵壓縮功。由于在理論制冷循環(huán)中，以節(jié)流器代替膨脹機(jī)，所以制冷壓縮機(jī)所消耗的單位等熵壓縮功Wcop就是循環(huán)的單位循環(huán)凈功Wnet。單位理論功w?？杀硎緸椋簑0=h2-hlkJ／kg(2-2-13)第37頁(yè)/共217頁(yè)

w0=h2-hlkJ／kg在lgp-h圖中，單位理論功w0相當(dāng)于壓縮過(guò)程線(xiàn)1-2在h軸上的投影。在T-s圖中，單位理論功w0相當(dāng)于壓縮過(guò)程線(xiàn)1-2所對(duì)應(yīng)的面積1-2-3-4-a-1。第38頁(yè)/共217頁(yè)2.2.1.3種形式的制冷機(jī)組

一、制冷方式的兩種形式

在中央空調(diào)系統(tǒng)中，目前常用的制冷方式主要有兩種形式：壓縮式制冷和吸收式制冷。中央空調(diào)系統(tǒng)常用的載冷劑是水，在一些要求特殊的場(chǎng)所，也有采用水與其他物質(zhì)組成的混合水溶液，如鹽水、乙二醇水溶液等。第39頁(yè)/共217頁(yè)1、壓縮式制冷低壓制冷劑蒸氣在壓縮機(jī)內(nèi)被壓縮為高壓蒸氣后進(jìn)人冷凝器，制冷劑和冷卻水在冷凝器中進(jìn)行熱交換，制冷劑放熱后變?yōu)楦邏阂后w，通過(guò)熱力膨脹閥后，液態(tài)制冷劑壓力急劇下降，變?yōu)榈蛪阂簯B(tài)制冷劑后進(jìn)入蒸發(fā)器。第40頁(yè)/共217頁(yè)膨脹閥壓縮機(jī)圖2-2-4壓縮式制冷循環(huán)基本原理示意圖第41頁(yè)/共217頁(yè)在蒸發(fā)器中，低壓液態(tài)制冷劑通過(guò)與冷凍水的熱交換而發(fā)生汽化，吸收冷凍水的熱量而成為低壓蒸氣，再經(jīng)過(guò)回氣管重新吸人壓縮機(jī)，開(kāi)始新的一輪制冷循環(huán)。很顯然，在此過(guò)程中，制冷量即是制冷劑在蒸發(fā)器中進(jìn)行相變時(shí)所吸收的汽化潛熱。從壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)來(lái)看，壓縮式制冷大致可分為往復(fù)壓縮式、螺桿壓縮式和離心壓縮式3大類(lèi)，近年來(lái)新研究的渦旋壓縮式制冷機(jī)，也已開(kāi)始在一些小型機(jī)組上逐漸應(yīng)用。第42頁(yè)/共217頁(yè)2、吸收式制冷

吸收式制冷與壓縮式制冷一樣，都是利用低壓制冷劑的蒸發(fā)產(chǎn)生的汽化潛熱進(jìn)行制冷。兩者的區(qū)別是：壓縮式制冷以電為能源，而吸收式制冷則是以熱為能源。在高層民用建筑空調(diào)制冷中，吸收式制冷所采用的制冷劑通常是溴化鋰水溶液，其中水為制冷劑，溴化鋰為吸收劑。因此，通常溴化鋰制冷機(jī)組的蒸發(fā)溫度不可能低于0℃，在這一點(diǎn)上，可以看出溴化鋰制冷的適用范圍不如壓縮式制冷，但在高層民用建筑空調(diào)系統(tǒng)中，由于要求空調(diào)冷水的溫度通常為6～7℃，因此還是比較容易滿(mǎn)足的。第43頁(yè)/共217頁(yè)圖2-2-5溴化鋰吸收式制冷循環(huán)基本原理示意圖第44頁(yè)/共217頁(yè)來(lái)自發(fā)生器的高壓蒸汽在冷凝器中被冷卻為高壓液態(tài)水，通過(guò)膨脹閥后成為低壓蒸汽進(jìn)入蒸發(fā)器。在蒸發(fā)器中，冷媒水與冷凍水進(jìn)行熱交換發(fā)生汽化，帶走冷凍水的熱量后成為低壓冷媒蒸汽進(jìn)入吸收器，被吸收器中的溴化鋰溶液(又稱(chēng)濃溶液)吸收，吸收過(guò)程中產(chǎn)生的熱量由送人吸收器中的冷卻水帶走。吸收后的溴化鋰水溶液(又稱(chēng)稀溶液)由溶液泵送至發(fā)生器，通過(guò)與送人發(fā)生器中的熱源(熱水或蒸汽)進(jìn)行熱交換而使其中的水發(fā)生汽化，重新產(chǎn)生高壓蒸汽。第45頁(yè)/共217頁(yè)同時(shí)，由于溴化鋰的蒸發(fā)溫度較高，稀溶液汽化后，吸收劑則成為濃溶液重新回到吸收器中。在這一過(guò)程中，實(shí)際上包括了兩個(gè)循環(huán)，即制冷劑(水)的循環(huán)和吸收劑(溴化鋰溶液)的循環(huán)，只有這兩個(gè)循環(huán)同時(shí)工作，才能保證整個(gè)制冷系統(tǒng)的正常運(yùn)行。第46頁(yè)/共217頁(yè)從溴化鋰制冷機(jī)組制冷循環(huán)中可以看出，它的用電設(shè)備主要是溶液泵，電量為5～10kW，這與壓縮式冷水機(jī)組相比是微不足道的。與壓縮式冷水機(jī)組相比，它只是在能源的種類(lèi)上不一樣(前者消耗礦物能，后者消耗電能)。因此，在建筑所在地的電力緊張而無(wú)法滿(mǎn)足空調(diào)要求的前提下，作為采用低位能源的溴化鋰吸收式冷水機(jī)組可以說(shuō)是—種值得考慮的選擇；如果當(dāng)?shù)氐碾娏ο到y(tǒng)可以允許的話(huà)(當(dāng)然，作為建設(shè)單位，還要考慮各地一些不同的能源政策)，還是應(yīng)優(yōu)先選擇壓縮式冷水機(jī)組的方案。第47頁(yè)/共217頁(yè)二、幾種壓縮式制冷機(jī)組的組成

壓縮式制冷機(jī)組主要有活塞式冷水機(jī)組、螺桿式冷水機(jī)組、離心式冷水機(jī)組幾種形式，下面逐一介紹。第48頁(yè)/共217頁(yè)1、活塞式冷水機(jī)組的組成

活塞式冷水機(jī)組在結(jié)構(gòu)上的主要特點(diǎn)是冷凝器和蒸發(fā)器均為殼管式換熱器，它們或上下疊置或左右并置，壓縮機(jī)直接置于“兩器”上面，或通過(guò)鋼架置于“兩器”之上。由于活塞式制冷壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的往復(fù)運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生較大的往復(fù)慣性力，從而限制了壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，不能太高。故其單位制冷量的重量指標(biāo)和體積指標(biāo)較大。因此，單機(jī)容量不能過(guò)大，否則機(jī)器顯得笨重，振動(dòng)也大?；钊嚼渌畽C(jī)組的單機(jī)容量一般在500—700KW以下。第49頁(yè)/共217頁(yè)

目前，國(guó)產(chǎn)活塞式冷水機(jī)組配用壓縮機(jī)的臺(tái)數(shù)大多為1臺(tái)，少數(shù)為2臺(tái)或2臺(tái)以上。配2臺(tái)以上壓縮機(jī)的冷水機(jī)組只有上海合眾—開(kāi)利生產(chǎn)，最多配6臺(tái)壓縮機(jī)以上。第50頁(yè)/共217頁(yè)圖2-2-6活塞式冷水機(jī)組系統(tǒng)圖第51頁(yè)/共217頁(yè)2、螺桿式冷水機(jī)組的組成

螺桿式冷水機(jī)組是由螺桿制冷壓縮機(jī)組、冷凝器、蒸發(fā)器以及自控元件和儀表等自控元件和儀表等組成的一個(gè)完整制冷系統(tǒng)。它具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、占地面積小、操作維護(hù)方便、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，因而獲得了廣泛的應(yīng)用。第52頁(yè)/共217頁(yè)說(shuō)明：1-螺桿式制冷壓縮機(jī)2-吸氣過(guò)濾器3-蒸發(fā)器4-冷凝器5-氟利昂干燥過(guò)濾器6-油分器7-安全旁通閥8-油冷卻器9-油粗濾器10-油泵11-油精濾器12-油壓調(diào)節(jié)閥13-油分配器14-四通閥圖2-2-7螺桿式冷水機(jī)組第53頁(yè)/共217頁(yè)3、離心式冷水機(jī)組的組成

離心式冷水機(jī)組的單機(jī)容量大，適用于大型空調(diào)工程中。離心式冷水機(jī)組常采用單筒式結(jié)構(gòu)，即冷凝器和蒸發(fā)器放在一個(gè)簡(jiǎn)體內(nèi)。第54頁(yè)/共217頁(yè)說(shuō)明：1-離心式制冷壓縮機(jī)2-增速器3-封閉式電動(dòng)機(jī)4-冷凝器5-蒸發(fā)器6-節(jié)流裝置7-制冷劑回收裝置8-油泵9-油冷卻器10-油過(guò)濾器2-2-8R1l系列離心式冷水機(jī)組第55頁(yè)/共217頁(yè)三、溴化鋰吸收式制冷機(jī)的組成

溴化鋰吸收式制冷機(jī)屬于熱力式制冷機(jī)的一種。以水作為制冷劑，吸收劑，依靠外界不斷供應(yīng)的熱能實(shí)現(xiàn)的熱力循環(huán)。以溴化鋰水溶液作為溴化鋰吸收式制冷機(jī)的種類(lèi)較多，根據(jù)溴化鋰吸收式制冷機(jī)采用的熱源不同、制冷機(jī)結(jié)構(gòu)及能源利用等區(qū)別，溴化鋰吸收式制冷機(jī)分為單效、雙效等不同種類(lèi)。不同種類(lèi)的溴化鋰吸收式制冷機(jī)，其組成也有所不同。圖2-2-9為蒸汽雙效溴化鋰吸收式制冷機(jī)典型系統(tǒng)流程圖。第56頁(yè)/共217頁(yè)說(shuō)明：1-高壓發(fā)生器2-冷凝器3-低壓發(fā)生器4-蒸發(fā)器5-吸收器6-凝水回?zé)崞?-低溫?zé)峤粨Q器8-高溫?zé)峤粨Q器9-發(fā)生器泵10-吸收器泵11-蒸發(fā)器泵圖2-2-9為蒸汽雙效溴化鋰吸收式制冷機(jī)

第57頁(yè)/共217頁(yè)2.2.1.4熱源站基本知識(shí)凡是采暖的地區(qū)，均離不開(kāi)熱源，供熱大體有兩種方式：一種是集中供熱，其熱源來(lái)自熱電廠、集中供熱鍋爐廠等；另一種是由分散設(shè)在一個(gè)單位或一座建筑物的鍋爐房供熱這里的供熱指的是熱水和蒸汽，一般用于生活用水和空氣調(diào)節(jié)。第58頁(yè)/共217頁(yè)一、熱源分類(lèi)1、按熱源性質(zhì)分類(lèi)1)蒸汽蒸汽熱值較高，載熱能力大，且不需要輸送設(shè)備(只靠自身的壓力即可送至用戶(hù)的空調(diào)機(jī)組之中)。其汽化潛熱在2200kJ／kg左右(隨蒸汽壓力的不同略有區(qū)別)，占使用的蒸汽熱量的95%以上。第59頁(yè)/共217頁(yè)在采用蒸汽作為空調(diào)熱源的工程中，通常都采用表壓為0.2MPa以下的蒸汽。當(dāng)凝結(jié)水回水較為暢通時(shí)，可以采用背壓回水，反之，則應(yīng)使用凝結(jié)水泵。另外，如果蒸汽壓力過(guò)高，也限制了換熱器的使用類(lèi)型。采用蒸汽為熱源時(shí)，與之配套使用的一系列附件如減壓閥、安全閥和疏水器等性能都直接關(guān)系到熱源的合理利用，設(shè)計(jì)及管理人員應(yīng)充分重視。第60頁(yè)/共217頁(yè)2)熱水熱水在使用的安全性方面比蒸汽優(yōu)越，與空調(diào)冷水的性質(zhì)基本相同，傳熱比較穩(wěn)定。在空調(diào)機(jī)組中，采用冷、熱盤(pán)管合用的方式(亦即人們常說(shuō)的兩管制)，以減少空調(diào)機(jī)組及系統(tǒng)的造價(jià)，熱水能較好的滿(mǎn)足此種方式而蒸汽盤(pán)管通常不能與冷水盤(pán)管合用。再一點(diǎn)就是，熱水使用時(shí)，不像蒸汽系統(tǒng)那樣需要許多的附件，也給運(yùn)行管理及維護(hù)帶來(lái)了一定的方便。第61頁(yè)/共217頁(yè)空調(diào)熱水在使用的過(guò)程中系統(tǒng)內(nèi)存在結(jié)垢問(wèn)題。水的結(jié)垢與其水質(zhì)和水溫有關(guān)。當(dāng)水溫超過(guò)70℃時(shí)，結(jié)垢現(xiàn)象變得較為明顯，它對(duì)換熱設(shè)備的效率將產(chǎn)生較大的影響。因此，空調(diào)熱水應(yīng)盡可能地采用軟化水，至少也應(yīng)考慮如加藥、電子除垢器等防止或緩解水結(jié)垢的一些水處理措施。第62頁(yè)/共217頁(yè)2、按熱源裝置分類(lèi)1)鍋爐供熱用鍋爐分為熱水鍋爐和蒸汽鍋爐。在空調(diào)熱水系統(tǒng)中，由于空調(diào)機(jī)組及整個(gè)水系統(tǒng)要隨建筑的使用要求進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制，通常設(shè)有中間換熱器。設(shè)有蒸汽鍋爐的建筑也為其冬季空調(diào)加濕提供了一個(gè)較好的條件。第63頁(yè)/共217頁(yè)2)熱交換器從結(jié)構(gòu)上來(lái)分，熱交換器有3種類(lèi)型，即列管式、螺旋板式及板式換熱器。板式換熱器是近十多年來(lái)大量使用的一種高效換熱器，其結(jié)構(gòu)如圖2-2-10所示。第64頁(yè)/共217頁(yè)前支柱接管法蘭墊片板片固定壓緊板圖2-2-10板式換熱器結(jié)構(gòu)第65頁(yè)/共217頁(yè)目前，大多數(shù)板式換熱器都是按等截面(BR型)設(shè)計(jì)的，即一、二次熱媒的流通截面積相等。在實(shí)際工程中，一、二次熱媒的進(jìn)出水溫差不同，且一次熱媒的溫差大于二次熱媒。正是由于這一原因，有的廠家開(kāi)發(fā)研制了不等截面型板式換熱器(BB型)，通過(guò)對(duì)流道的重新設(shè)計(jì)，使一次熱媒側(cè)流通面積小于二次熱媒側(cè)，盡可能使兩側(cè)的熱媒流速相接近，以利于在不增大水流阻力的情況下提高傳熱系數(shù)。第66頁(yè)/共217頁(yè)板式換熱器對(duì)安裝的要求相對(duì)較高，尤其是各板片組合時(shí)，密封墊片與板的配合要準(zhǔn)確，否則易發(fā)生漏水現(xiàn)象，在拆開(kāi)檢修后更要注意此點(diǎn)。通常，以水蒸氣為一次熱媒的換熱器，其靜特性均為線(xiàn)性特性，而以水為一次側(cè)介質(zhì)的換熱器，無(wú)論其二次側(cè)介質(zhì)是水還是空氣，其靜特性都是非線(xiàn)性的。第67頁(yè)/共217頁(yè)2.2.1.5其他形式的冷熱水機(jī)組直燃吸收式冷水機(jī)組(簡(jiǎn)稱(chēng)直燃機(jī))就是把鍋爐與溴化鋰吸收式冷水機(jī)組合二為—，通過(guò)燃?xì)饣蛉加彤a(chǎn)生制冷所需的能量。直燃機(jī)按功能可分為3種形式：?jiǎn)卫湫汀惶峁┫募究照{(diào)用冷凍水；冷、暖型——在夏季提供空調(diào)用冷凍水而冬季供應(yīng)空調(diào)用熱水；多功能型——除能夠提供空調(diào)用冷、熱水外，還能提供生活用熱水。第68頁(yè)/共217頁(yè)直燃機(jī)由高／底壓發(fā)生器，高低壓換熱器、冷凝器、蒸發(fā)器、冷劑水泵、溶液泵、控制設(shè)備及輔機(jī)等主要設(shè)備組成。它的工作原理分為制冷循環(huán)、供熱循環(huán)和衛(wèi)生熱水循環(huán)3個(gè)不同方式。空調(diào)供熱循環(huán)產(chǎn)生的熱水溫度一般為55～60℃，工作原理如圖2-2-11所示。第69頁(yè)/共217頁(yè)

圖2-2-11直燃機(jī)組空調(diào)供熱循環(huán)第70頁(yè)/共217頁(yè)在空調(diào)供熱循環(huán)中，蒸發(fā)器用作為冷凝器，通過(guò)閥門(mén)的切換使高壓發(fā)生器產(chǎn)生的冷凝水蒸氣直接進(jìn)入蒸發(fā)器與熱水進(jìn)行熱交換后變?yōu)槔鋭┧M(jìn)入吸收器，高壓發(fā)生器產(chǎn)生的中間溶液流人吸收器中，吸收由蒸發(fā)器來(lái)的經(jīng)放熱后的冷劑水而成為稀溶液，通過(guò)溶液泵重新送人高壓發(fā)生器中，完成了一個(gè)供熱循環(huán)過(guò)程。在這一過(guò)程中，冷劑水泵停止運(yùn)行。第71頁(yè)/共217頁(yè)直燃機(jī)可以在空調(diào)供冷的同時(shí)供應(yīng)生活熱水，也可同時(shí)供應(yīng)空調(diào)熱水和生活熱水。但不能同時(shí)供應(yīng)空調(diào)用冷、熱水。第72頁(yè)/共217頁(yè)2.2.1.6空調(diào)水系統(tǒng)的基本知識(shí)

空調(diào)水系統(tǒng)指由中央設(shè)備供應(yīng)的冷(熱)水為介質(zhì)并送至末端空氣處理設(shè)備的冷凍（熱）水路系統(tǒng)和帶走制冷機(jī)組冷凝器中制冷劑的熱量到環(huán)境中取得冷卻水系統(tǒng)的。第73頁(yè)/共217頁(yè)1、冷凍（熱）水系統(tǒng)由冷水機(jī)組、冷凍水泵、分水器、集水器及空調(diào)末端組成的水路系統(tǒng)就是冷凍水系統(tǒng)。按照不同的依據(jù)，有如下分類(lèi)：

(1)按水壓特性劃分，可分為開(kāi)式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)。

(2)按冷、熱水管道的設(shè)置方式劃分，可分為雙管制系統(tǒng)、三管制系統(tǒng)和四管制系統(tǒng)。

(3)按各末端設(shè)備的水流程劃分，可分為同程式系統(tǒng)和異程式系統(tǒng)。

(4)按水量特性劃分，可分為定水量系統(tǒng)和變水量系統(tǒng)。第74頁(yè)/共217頁(yè)2、冷卻水系統(tǒng)如圖2-2-12中由冷水機(jī)組、冷卻水泵、冷卻塔組成的水路系統(tǒng)就是冷卻水系統(tǒng)。冷卻水系統(tǒng)是開(kāi)式系統(tǒng)。第75頁(yè)/共217頁(yè)2-2-12空調(diào)水系統(tǒng)圖第76頁(yè)/共217頁(yè)在建筑設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)中，應(yīng)針對(duì)不同形式的冷凍水系統(tǒng)采取不同的控制方法，但是根據(jù)水系統(tǒng)回路運(yùn)行的特點(diǎn)，每個(gè)回路的控制原理是相同的。以下介紹幾種常用的空調(diào)水系統(tǒng)，方便進(jìn)行冷熱源及空調(diào)控制時(shí)參考。第77頁(yè)/共217頁(yè)一、開(kāi)式和閉式

1．開(kāi)式系統(tǒng)圖2-2-13所示為開(kāi)式系統(tǒng)?？照{(diào)冷(熱)水流經(jīng)末端空氣處理設(shè)備后，回水靠重力作用流人回水池中。一旦供水泵停止運(yùn)行，管網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的水面只能與水池水面保持同一高度。此高度以上的管道內(nèi)均為空氣。因此，開(kāi)式系統(tǒng)即是管道與大氣相通的一種水系統(tǒng)。第78頁(yè)/共217頁(yè)2．閉式系統(tǒng)圖2-2-14所示為閉式系統(tǒng)。閉式系統(tǒng)管道內(nèi)沒(méi)有任何部分與大氣相通，無(wú)論是水泵運(yùn)行或停止期間，管內(nèi)都應(yīng)始終充滿(mǎn)水，以防止管道的腐蝕。因此，要求在閉式系統(tǒng)中，必須設(shè)置一定的定壓設(shè)備以保持高層建筑頂部水管完全充滿(mǎn)水(即管內(nèi)處于正壓狀態(tài))。此定壓設(shè)備常用開(kāi)式膨脹水箱，水箱水位應(yīng)高出最高的系統(tǒng)水管1.5m以上。在一些工程中，為了防止開(kāi)式水箱引起的腐蝕，或在屋頂設(shè)置開(kāi)式水箱有困難時(shí)，也可采用了氣體定壓罐，定壓罐壓力應(yīng)高出系統(tǒng)內(nèi)最低的靜水壓力點(diǎn)15kPa以上。第79頁(yè)/共217頁(yè)圖2-2-13開(kāi)式水系統(tǒng)第80頁(yè)/共217頁(yè)

圖2-2-14閉式水系統(tǒng)第81頁(yè)/共217頁(yè)(1)設(shè)置膨脹水箱的閉式空調(diào)水系統(tǒng)如圖2-2-14所示，膨脹水箱作為系統(tǒng)的補(bǔ)水、膨脹及定壓設(shè)備，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉，對(duì)系統(tǒng)的水壓穩(wěn)定性好，控制也非常容易。由于水直接與大氣接觸，水質(zhì)條件相對(duì)較差，另外，它必須放在系統(tǒng)的最高處。膨脹水箱從結(jié)構(gòu)上可分為方形和圓形，從補(bǔ)水方式可分為水位電信號(hào)控制水泵補(bǔ)水和浮球閥自動(dòng)水兩種方式。第82頁(yè)/共217頁(yè)

膨脹水箱由箱體、膨脹管、溢水管、循環(huán)管、補(bǔ)水量及補(bǔ)水裝置(或水位裝置)、玻璃管液位計(jì)及人梯等幾部分組成，如圖2-2-15所示。在高層民用建筑中，通常設(shè)有屋頂生活水箱，因此，只要膨脹水箱比屋頂生活水箱低一定的高度，就可以直接從生活水箱對(duì)此進(jìn)行補(bǔ)水。但是，這種補(bǔ)水方式適用于生活給水水質(zhì)較軟的地區(qū)。第83頁(yè)/共217頁(yè)用水位傳感器控制補(bǔ)水泵的方式，其控制簡(jiǎn)單，運(yùn)行比較可靠。為了防止補(bǔ)水泵頻繁起停，延長(zhǎng)補(bǔ)水泵壽命，水箱容積應(yīng)稍大一些，且補(bǔ)水泵的工作參數(shù)(尤其是流量)的選擇應(yīng)較符合實(shí)際，不能超過(guò)太多。這種方式也比較適用于采用軟化水設(shè)備的補(bǔ)水系統(tǒng)。膨脹水箱必須設(shè)于水系統(tǒng)最高點(diǎn)之上(通常在最高空調(diào)使用樓層的上一層)，很顯然，空調(diào)熱水管不能到達(dá)該處。因此，冬季的防凍就是一個(gè)值得注意的問(wèn)題。第84頁(yè)/共217頁(yè)(2)設(shè)置氣體定壓罐的閉式空調(diào)水系統(tǒng)氣體定壓罐通常采用隔膜式，其空氣與水完全分開(kāi)，因此對(duì)水質(zhì)的保證性較好。另外，氣體定壓罐的布置較為靈活方便，不受位置高度的限制，通?？芍苯臃旁诶鋬鰴C(jī)房﹑熱交換站或水泵房?jī)?nèi)，因此也不存在防凍問(wèn)題。采用定壓罐時(shí)，通常其定壓點(diǎn)放在水泵吸人端，如圖2-2-16所示。第85頁(yè)/共217頁(yè)圖2-2-15膨脹水箱構(gòu)造第86頁(yè)/共217頁(yè)圖2-2-16氣體定壓罐定壓第87頁(yè)/共217頁(yè)(3)水泵

水泵是空調(diào)水系統(tǒng)中提供動(dòng)力的輸送設(shè)備。在開(kāi)式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)中都要用到。第88頁(yè)/共217頁(yè)二、兩管制、三管制及四管制

1．兩管制系統(tǒng)圖2-2-17所示為兩管制系統(tǒng)。由冷凍站來(lái)的冷凍水和由熱交換站來(lái)的熱水在空調(diào)供水總管上合并后，通過(guò)閥門(mén)切換，把冷、熱水用同一管道不同時(shí)送至空氣處理設(shè)備，同樣，其回水通過(guò)總回水管后分別回至冷凍機(jī)房和熱交換站。第89頁(yè)/共217頁(yè)系統(tǒng)中冷、熱源設(shè)備是各自獨(dú)立，但對(duì)于冷、熱源以外的水路，則是冷、熱水共用同一管道。在夏季，關(guān)閉熱水總管閥門(mén)，打開(kāi)冷凍水總管閥門(mén)，系統(tǒng)內(nèi)充滿(mǎn)冷凍水，作供冷運(yùn)行；在冬季則操作方式相反，系統(tǒng)作供熱運(yùn)行。由此可看出，這一系統(tǒng)不能同時(shí)既供冷又供熱，只能按不同時(shí)間分別運(yùn)行。國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的是兩管制系統(tǒng)。第90頁(yè)/共217頁(yè)2．三管制系統(tǒng)圖2-2-18所示為三管制系統(tǒng)。冷熱水供水管同時(shí)接至末端設(shè)備(盤(pán)管仍為冷、熱合用)，在末端設(shè)備接管處進(jìn)行冬、夏自動(dòng)轉(zhuǎn)換。這樣可使每個(gè)末端設(shè)備獨(dú)立供冷或供熱。但所有末端設(shè)備的回水仍是通過(guò)一條回水總管混合后，分別再回到冷凍機(jī)房或熱交換站中。這種方式對(duì)于過(guò)渡季節(jié)的適用性較好。第91頁(yè)/共217頁(yè)

圖2-2-17兩管制水系統(tǒng)

圖2-2-18三管制水系統(tǒng)第92頁(yè)/共217頁(yè)3．四管制系統(tǒng)

圖2-2-19所示為四管制系統(tǒng)。所有末端設(shè)備中的冷、熱盤(pán)管均獨(dú)立工作，冷凍水和熱水可同時(shí)獨(dú)立送至各個(gè)末端設(shè)備。各末端設(shè)備可隨時(shí)自由選擇供熱或供冷的運(yùn)行模式，相互沒(méi)有干擾，因此各末端所服務(wù)的空調(diào)區(qū)域均獨(dú)立控制溫度等參數(shù)。第93頁(yè)/共217頁(yè)

圖2-2-19四管制水系統(tǒng)第94頁(yè)/共217頁(yè)

圖2-2-21所示異程系統(tǒng)中，水流經(jīng)每個(gè)末端的流程是不相同的，通常越遠(yuǎn)離冷、熱源機(jī)房的末端，同路阻力越大。采用異程系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省管道及其占用空間(一般來(lái)說(shuō)它與同程系統(tǒng)相比可節(jié)省一條回水總管)，節(jié)約投資。第95頁(yè)/共217頁(yè)圖2-2-210同程系統(tǒng)

圖2-2-21異程系統(tǒng)第96頁(yè)/共217頁(yè)四、定水量和變水量系統(tǒng)

1．定水量系統(tǒng)在定水量系統(tǒng)中，沒(méi)有任何自動(dòng)控制水量的措施，系統(tǒng)水量的變化基本上由水泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)決定。因此，通常通過(guò)各末端的水量也是一個(gè)定值，或隨水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)呈階梯性變化，而不能對(duì)水量進(jìn)行連續(xù)的調(diào)節(jié)控制。這帶來(lái)的一個(gè)缺點(diǎn)是，當(dāng)末端負(fù)荷減少時(shí)，無(wú)法控制溫、濕度等參數(shù)，造成區(qū)域過(guò)冷或過(guò)熱。第97頁(yè)/共217頁(yè)為了解決末端控制問(wèn)題，有的工程在末端設(shè)三通自動(dòng)調(diào)節(jié)閥(見(jiàn)圖2-2-22)。當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，通過(guò)自動(dòng)控制三通閥開(kāi)度，調(diào)整旁流支路與直流支路的水流量?；蛟谀┒嗽O(shè)二通調(diào)節(jié)閥，在供回水干線(xiàn)上設(shè)壓差旁通閥。從而控制通過(guò)末端設(shè)備的水量。

第98頁(yè)/共217頁(yè)

圖2-2-22末端設(shè)通自動(dòng)調(diào)節(jié)閥第99頁(yè)/共217頁(yè)2．變水量系統(tǒng)(1)一次泵變水量系統(tǒng)在兩通閥的調(diào)節(jié)過(guò)程中，管路性能曲線(xiàn)將發(fā)生變化，因而系統(tǒng)負(fù)荷側(cè)水量將發(fā)生變化，如果沒(méi)有其他相關(guān)措施的話(huà)，這些變化將引起水泵和冷水機(jī)組的水流量改變(沿水泵特性曲線(xiàn)上下移動(dòng)工作點(diǎn))。第100頁(yè)/共217頁(yè)而對(duì)于冷水機(jī)組來(lái)說(shuō)，通常一個(gè)恒定的水流量(或較小范圍的波動(dòng))對(duì)于保證蒸發(fā)器內(nèi)水流速的均勻是重要的。如果流量減少，必然造成水流速不均勻，尤其是在一些轉(zhuǎn)變(如封頭)處更容易使流速減慢甚至形成不流動(dòng)的“死水”。由于蒸發(fā)溫度極低，在蒸發(fā)器不斷制冷的過(guò)程中，低流速水或“死水”極容易產(chǎn)生結(jié)凍的情況，從而對(duì)冷機(jī)組造成破壞。因此，冷水機(jī)組是不宜作變水量運(yùn)行的。大多數(shù)冷水機(jī)組內(nèi)部都沒(méi)有自動(dòng)保護(hù)元件，當(dāng)水量過(guò)小(通過(guò)測(cè)量機(jī)組進(jìn)、出水壓差)時(shí)，自動(dòng)停止運(yùn)行的保護(hù)冷水機(jī)組。第101頁(yè)/共217頁(yè)如前面所述，一方面，從末端設(shè)備使用要求來(lái)看，用戶(hù)要求水系統(tǒng)作變化量運(yùn)行；另一方面，冷水機(jī)組的特性要求定水量運(yùn)行。解決此矛盾的最常用方法是在供、回水總管上設(shè)置壓差旁通閥，則一次泵變水量系統(tǒng)如圖2-2-23所示。第102頁(yè)/共217頁(yè)在系統(tǒng)處于設(shè)計(jì)狀態(tài)下，所有設(shè)備都滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行，壓差旁通閥開(kāi)度為零(無(wú)旁通水流量)，這時(shí)壓差控制器兩端接口處的壓力差(又稱(chēng)用戶(hù)側(cè)供、回水壓差)ΔP0即是控制器的設(shè)定壓差值。當(dāng)末端負(fù)荷變小后，末端的兩通閥關(guān)小，供、回水壓差ΔP將會(huì)提高而超過(guò)設(shè)定值，在壓差控制器的作用下，旁通閥將自動(dòng)打開(kāi)，由于旁通閥與用戶(hù)側(cè)水系統(tǒng)并聯(lián)，它的開(kāi)度加大將使總供、回水壓差ΔP減少直至達(dá)到ΔP0時(shí)才停止繼續(xù)開(kāi)大，部分水從旁通閥流過(guò)而直接進(jìn)入回水管，與用戶(hù)側(cè)回水，混合后進(jìn)入水泵及冷水機(jī)組。在此過(guò)程中，基本保持了冷凍水泵及冷水機(jī)組的水量不變。第103頁(yè)/共217頁(yè)水泵與冷水機(jī)組獨(dú)立并聯(lián)的方式(見(jiàn)圖2-2-24)，在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，接管相對(duì)較為方便(尤其是冷水機(jī)組與冷凍水泵位置相距較遠(yuǎn)時(shí)更為明顯地體現(xiàn)出此點(diǎn))，機(jī)房布置整潔、有序，因而目前有相當(dāng)多的工程采用此種方式。第104頁(yè)/共217頁(yè)圖2-2-23一次泵變水量系統(tǒng)(先串后并的方式)

圖2-2-24一次泵變水量系統(tǒng)(先并后串方式)

第105頁(yè)/共217頁(yè)(2)二次泵變水量系統(tǒng)在實(shí)際水系統(tǒng)中，一次泵系統(tǒng)存在非線(xiàn)性問(wèn)題，既浪費(fèi)能量又影響系統(tǒng)及設(shè)備的正常使用。因而在這種情況下，可采用二次泵系統(tǒng)。常見(jiàn)的二次泵變水量系統(tǒng)如圖2-2-25所示。第106頁(yè)/共217頁(yè)在這一系統(tǒng)的機(jī)房側(cè)管路中，由旁通平衡管AB把水泵分為兩級(jí)，即初級(jí)泵和次級(jí)泵。初級(jí)泵克服平衡管AB以下的水路水流阻力(即冷水機(jī)組、初級(jí)水泵及其支路附件的阻力)，次級(jí)泵克服AB平衡管以上的環(huán)路阻力(包括用戶(hù)側(cè)水阻力)。顯然，在這一系統(tǒng)中，次級(jí)泵與初級(jí)泵是串聯(lián)運(yùn)行的。第107頁(yè)/共217頁(yè)初級(jí)泵隨冷水機(jī)組聯(lián)鎖啟停，次級(jí)泵則根據(jù)用戶(hù)側(cè)需水量進(jìn)行臺(tái)數(shù)啟?？刂?。當(dāng)次級(jí)泵組總供水量與初級(jí)泵組總供水量有差異時(shí)，相差的部分從平衡管AB中流過(guò)(可以從A流到B，也可以B流向A)，這樣就可解決冷水機(jī)組與用戶(hù)側(cè)水量控制不同步的問(wèn)題。用戶(hù)側(cè)供水量的調(diào)節(jié)通過(guò)二次泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)及壓差旁通閥V1來(lái)控制(壓差旁通閥控制方式與一次泵系統(tǒng)相同)。因此，V1閥的最大旁通量為一臺(tái)次級(jí)泵的流量。第108頁(yè)/共217頁(yè)五、冷卻水系統(tǒng)

1．冷卻水概述空調(diào)系統(tǒng)中的冷卻水系統(tǒng)，是專(zhuān)為水冷冷水機(jī)組或水冷直接蒸發(fā)式空調(diào)機(jī)組而設(shè)置的利用循環(huán)水進(jìn)行冷卻的系統(tǒng)如圖2-2-26所示。第109頁(yè)/共217頁(yè)圖2-2-25二次泵變水量系統(tǒng)

圖2-2-26冷卻水循環(huán)系統(tǒng)

第110頁(yè)/共217頁(yè)從冷卻塔來(lái)的較低溫度的冷卻水(通常為32℃)，經(jīng)冷卻泵加壓后送人冷水機(jī)組，帶走冷凝器的熱量。高溫的冷卻回水(通常設(shè)計(jì)為37℃)重新送至冷卻塔上部噴淋。由于冷卻塔風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)，使冷卻水在噴淋下落過(guò)程中，不斷與室外空氣發(fā)生熱濕交換而冷卻，冷卻后的水落人冷卻塔集水盤(pán)中，又重新送人冷水機(jī)組而完成冷卻水循環(huán)。第111頁(yè)/共217頁(yè)顯然，在冷卻水的循環(huán)過(guò)程中，冷卻水量存在一定的損失。這有兩部分：一是由于冷卻水蒸發(fā)部分，二是由于風(fēng)機(jī)排風(fēng)而“飄走”吹出的部分。前一部分是極少的，后一部分則與冷卻塔的結(jié)構(gòu)有關(guān)。但總而言之，損失的水量比起冷卻水循環(huán)流量來(lái)都是很小的，一般大約只有冷卻塔循環(huán)水量的0.3%~1%。對(duì)于損失部分，可通過(guò)自來(lái)水得到補(bǔ)充。第112頁(yè)/共217頁(yè)2.冷卻塔在循環(huán)冷卻系統(tǒng)中，冷卻塔是一個(gè)重要的設(shè)備。從構(gòu)造上來(lái)分，目前使用的定型冷卻塔大致有4種類(lèi)型：逆流式、橫流式、蒸發(fā)式和引射式。通常后3者的外形以方形(或矩形)為主，前者則有方形和圓型兩種外形。第113頁(yè)/共217頁(yè)3.冷卻水系統(tǒng)設(shè)計(jì)冷水機(jī)組運(yùn)行時(shí)要求其冷卻水應(yīng)保證一定的流量。當(dāng)多臺(tái)冷水機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，通常冷卻水泵、冷卻塔及冷水機(jī)組采用一一對(duì)應(yīng)的運(yùn)行方式。在管道連接時(shí)，對(duì)冷卻水泵而言，既可采用與冷水機(jī)組一一對(duì)應(yīng)的連接，見(jiàn)圖2-2-27a，也可采用冷卻水泵與冷水機(jī)組獨(dú)立并聯(lián)后通過(guò)總管相連接的方式，見(jiàn)圖2-2-27b；而對(duì)冷卻塔而言，考慮到冷卻塔通常遠(yuǎn)離冷凍機(jī)房，因而一般是冷卻塔全部并聯(lián)后通過(guò)冷卻水總管接至冷凍機(jī)房。第114頁(yè)/共217頁(yè)圖2-2-287冷卻水系統(tǒng)第115頁(yè)/共217頁(yè)在水系統(tǒng)處于低負(fù)荷時(shí)，有兩種情況是設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的：(1)設(shè)備運(yùn)行臺(tái)數(shù)不變，但各設(shè)備均在部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)這時(shí)各冷卻塔如果按滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行，其出水溫度將低于設(shè)計(jì)值，對(duì)冷水機(jī)組來(lái)說(shuō)，過(guò)低的冷卻水進(jìn)水溫度也同樣是不利于其正常運(yùn)行的。因此，為保證滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的冷卻水溫度，這時(shí)應(yīng)采取一定措施：第116頁(yè)/共217頁(yè)1)當(dāng)每組冷卻塔中有多個(gè)風(fēng)機(jī)時(shí)(實(shí)際上相當(dāng)于系統(tǒng)中有多臺(tái)冷卻塔)，通過(guò)回水溫度控制風(fēng)機(jī)的運(yùn)行臺(tái)數(shù)。2)當(dāng)每組只有一個(gè)風(fēng)機(jī)時(shí)(通常如圓形冷卻塔)，則在冷卻水供、回水總管上設(shè)置旁通電動(dòng)閥，通過(guò)總回水溫度調(diào)節(jié)旁通量，保證冷卻水進(jìn)水溫度不變(如圖2-2-27a或圖2-2-27b)。3)改變風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，降低冷卻能力。第117頁(yè)/共217頁(yè)(2)空調(diào)負(fù)荷降至設(shè)計(jì)值的50％時(shí)仍以圖2-2-27來(lái)說(shuō)明。這時(shí)冷水機(jī)組、冷卻泵及冷卻塔都應(yīng)停止一組運(yùn)行，并且停止運(yùn)行的冷卻塔進(jìn)水管電動(dòng)蝶閥應(yīng)關(guān)閉(否則此塔將旁通部分水量但未能正常冷卻，造成冷水機(jī)組供水溫度過(guò)高)。在上述兩種低負(fù)荷情況中，如果都采用旁通閥作為進(jìn)水溫度的調(diào)節(jié)手段，則水泵超流量的狀況將比較嚴(yán)重。第118頁(yè)/共217頁(yè)第二節(jié)冷熱源設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的原理及組成

2.2.2.1一次泵冷凍水系統(tǒng)的監(jiān)控1．設(shè)備聯(lián)鎖一次泵冷凍水系統(tǒng)，在起動(dòng)或停止的過(guò)程中，冷水機(jī)組應(yīng)與相應(yīng)的冷凍水泵、冷卻水泵和冷卻塔等進(jìn)行電氣聯(lián)鎖。只有當(dāng)所有附屬設(shè)備及附件都正常運(yùn)行工作之后，冷水機(jī)組才能起動(dòng)；而停車(chē)時(shí)的順序則相反，應(yīng)是冷水機(jī)組優(yōu)先停車(chē)啟停順序。第119頁(yè)/共217頁(yè)當(dāng)有多臺(tái)冷水機(jī)組并聯(lián)且在水管路中泵與冷水機(jī)組不是一一對(duì)應(yīng)連接時(shí)，則冷水機(jī)組冷凍水和冷卻水接管上還應(yīng)設(shè)有電動(dòng)蝶閥(如圖2-2-24所示)，以使冷水機(jī)組與水泵的運(yùn)行能一一對(duì)應(yīng)進(jìn)行，該電動(dòng)蝶閥應(yīng)參加上述聯(lián)鎖。因此，整個(gè)聯(lián)鎖起動(dòng)程序?yàn)椋核谩妱?dòng)蝶閥—冷水機(jī)組；停車(chē)時(shí)聯(lián)鎖程序相反。第120頁(yè)/共217頁(yè)2．壓差控制末端采用兩通閥的空調(diào)水系統(tǒng)，冷凍水供、回水總管之間必須設(shè)置壓差控制裝置，通常它由旁通電動(dòng)兩通閥及壓差控制器組成。電動(dòng)閥的接口應(yīng)盡可能設(shè)于水系統(tǒng)中水流較為穩(wěn)定的管道上。在一些工程中，此旁通閥常接于分水缸、集水缸之間，這對(duì)于閥的穩(wěn)定工作及維護(hù)管理是較為有利的，但是如果冷水機(jī)組是根據(jù)冷量來(lái)控制其運(yùn)行臺(tái)數(shù)的話(huà)，這樣的設(shè)置也許不是最好的方式，它會(huì)使控制誤差加大，原因在以后關(guān)于流量計(jì)及溫度計(jì)位置設(shè)置部分中將會(huì)提到。第121頁(yè)/共217頁(yè)壓差控制器(或壓差傳感器)的兩端接管應(yīng)盡可能靠近旁通閥兩端并也應(yīng)設(shè)于水系統(tǒng)中壓力較穩(wěn)定的地點(diǎn)，以減少水流量的波動(dòng)，提高控制的精確性。壓差傳感器精度通常來(lái)說(shuō)以不超過(guò)控制壓差的5%~10%為宜。目前常用產(chǎn)品中，此精度大多在10~14kPa之間。第122頁(yè)/共217頁(yè)3.設(shè)備運(yùn)行臺(tái)數(shù)控制

為了延長(zhǎng)各設(shè)備的使用壽命，通常要求設(shè)備的運(yùn)行累計(jì)小時(shí)數(shù)盡可能相同。因此，每次初起動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，都應(yīng)優(yōu)先起動(dòng)累計(jì)運(yùn)行小時(shí)數(shù)最少的設(shè)備(除特殊設(shè)計(jì)要求——比如某臺(tái)冷水機(jī)組是專(zhuān)為低負(fù)荷節(jié)能運(yùn)行而設(shè)置的)。這要求在控制系統(tǒng)中有自動(dòng)記錄設(shè)備運(yùn)行時(shí)間的儀表。第123頁(yè)/共217頁(yè)(1)回水溫度控制回水溫度控制冷水機(jī)組運(yùn)行臺(tái)數(shù)的方式，適合于冷水機(jī)組定出水溫度的空調(diào)水系統(tǒng)，這也是目前廣泛采用的水系統(tǒng)形式。通常冷水機(jī)組的出水溫度設(shè)定為7℃，則不同的回水溫度實(shí)際上反映了空調(diào)系統(tǒng)中不同的需冷量?；厮疁囟葌鞲衅鞫〉脑O(shè)置位置如圖2-2-24和圖2-2-25所示。第124頁(yè)/共217頁(yè)

盡管從理論上來(lái)說(shuō)回水溫度可反映空調(diào)需冷量，但由于目前較好的水溫傳感器的精度在大約0.4℃，而冷凍水設(shè)計(jì)供、回水溫差大多為12℃，因此，回水溫度控制的方式在控制精度上受到了溫度傳感器的約束，不可能很高。為了防止冷水機(jī)組起停過(guò)于頻繁，采用此方式時(shí)，一般不能用自動(dòng)起停機(jī)組而應(yīng)采用自動(dòng)監(jiān)測(cè)、人工手動(dòng)起停的方式。第125頁(yè)/共217頁(yè)當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)只有一臺(tái)冷水機(jī)組時(shí)，回水溫度的測(cè)量顯示值范圍為6.6~12.4℃(假定精度為0.4℃)，顯然，其控制冷量的誤差在16%左右。第126頁(yè)/共217頁(yè)當(dāng)系統(tǒng)有兩臺(tái)同樣制冷量的冷水機(jī)組時(shí)，從一臺(tái)運(yùn)行轉(zhuǎn)為兩臺(tái)運(yùn)行的邊界條件理論上說(shuō)應(yīng)是回水溫度為9.5℃，而實(shí)際測(cè)量值有可能是9.1~9.9℃。這說(shuō)明當(dāng)顯示回水溫度為9.5℃時(shí)，系統(tǒng)實(shí)際需冷量的范圍是在總設(shè)計(jì)冷量的42%~58%之間。第127頁(yè)/共217頁(yè)如果此時(shí)是低限值，則說(shuō)明轉(zhuǎn)換的時(shí)間過(guò)早，已運(yùn)行的冷水機(jī)組此時(shí)只有其單機(jī)容量的84%而不是100%，這時(shí)投入兩臺(tái)會(huì)使每臺(tái)冷水機(jī)組的負(fù)荷率只有42%，明顯是低效率運(yùn)轉(zhuǎn)而耗能的。如果為高限值(58%)，則說(shuō)明轉(zhuǎn)換時(shí)間過(guò)晚，已運(yùn)行的冷水機(jī)組的負(fù)荷率已達(dá)到其單機(jī)容量的116%，處于超負(fù)荷工作狀態(tài)。第128頁(yè)/共217頁(yè)當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)有3臺(tái)同冷量水機(jī)組時(shí)，上述控制的誤差更為明顯。從理論上說(shuō)，回水溫度在8.7℃及10.3℃時(shí)分別為1臺(tái)轉(zhuǎn)兩臺(tái)運(yùn)行及2臺(tái)轉(zhuǎn)為3臺(tái)運(yùn)行的轉(zhuǎn)換點(diǎn)。但實(shí)際上，當(dāng)測(cè)量回水溫度值顯示8.7℃時(shí)，總冷量可能的范圍為26%~42%，相當(dāng)于單機(jī)的負(fù)荷率為78%~126%。因此，在一臺(tái)轉(zhuǎn)為兩臺(tái)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)換點(diǎn)過(guò)早或過(guò)晚的問(wèn)題更為明顯。第129頁(yè)/共217頁(yè)。同樣，當(dāng)回水溫度顯示值為10.3℃時(shí)，實(shí)際總冷量可能在58%~74%之間，相當(dāng)于兩臺(tái)已運(yùn)行冷水機(jī)組的各自負(fù)荷率為87%~111%，顯然同樣存在上述問(wèn)題。可以以此類(lèi)推的結(jié)論是：冷水機(jī)組設(shè)計(jì)選用臺(tái)數(shù)越多而實(shí)際運(yùn)行數(shù)量越少時(shí)，上述誤差越為嚴(yán)重。第130頁(yè)/共217頁(yè)為了保證投入運(yùn)行的新一臺(tái)冷水機(jī)組達(dá)到所必須負(fù)荷率(通常按20%~30%考慮)，減少誤投入的可能性及降低由于遲投入帶來(lái)的不利影響，可采用回水溫度來(lái)決定冷水機(jī)組的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，但要求系統(tǒng)內(nèi)冷水機(jī)組的臺(tái)數(shù)不應(yīng)超過(guò)兩臺(tái)。第131頁(yè)/共217頁(yè)(2)冷量控制冷量控制是用溫度傳感器Tl、T2和流量傳感器F測(cè)量用戶(hù)的供、回水的溫度T1、T2及冷凍水流量W，計(jì)算實(shí)際需冷量Q=W(T2-T1)，由此可決定冷水機(jī)組的運(yùn)行臺(tái)數(shù)。第132頁(yè)/共217頁(yè)在這種控制方式中，各傳感器的設(shè)置位置是設(shè)計(jì)中主要的考慮因素，位置不同，將會(huì)使測(cè)量和控制誤差出現(xiàn)明顯的區(qū)別。目前通常有兩種設(shè)置方式：一種是把傳感器設(shè)于旁通閥的外側(cè)(即用戶(hù)側(cè))，如圖2-2-28中的各個(gè)位置；另一種是把位置定在旁通閥內(nèi)側(cè)(即冷源側(cè))如圖2-2-28中A、B、C三點(diǎn)。第133頁(yè)/共217頁(yè)圖2-2-28水系統(tǒng)各傳感器位置選擇第134頁(yè)/共217頁(yè)用冷量控制時(shí)，傳感器設(shè)于用戶(hù)側(cè)是更為合理的。如果把旁通閥設(shè)于分、集水缸之間，則傳感器的設(shè)置就無(wú)法滿(mǎn)足這種要求。因此會(huì)使冷量的計(jì)算誤差偏大，對(duì)機(jī)組臺(tái)數(shù)控制顯然是不利的。第135頁(yè)/共217頁(yè)測(cè)量水的溫傳感器相對(duì)精度低于測(cè)量流量的傳感器相對(duì)精度。當(dāng)水溫傳感器測(cè)量精度為0.4℃時(shí)，其水溫測(cè)量的相對(duì)誤差對(duì)供水來(lái)說(shuō)為0.4%~0.7%，對(duì)回水而言則為0.4%~0.3%，它們都遠(yuǎn)大于流量傳感器1%的測(cè)量精度。第136頁(yè)/共217頁(yè)同時(shí)，上述分析是在假定水系統(tǒng)為線(xiàn)性系統(tǒng)的基礎(chǔ)上的，如果水系統(tǒng)呈一定程度的非線(xiàn)性，則用戶(hù)側(cè)回水溫度在低負(fù)荷時(shí)可能會(huì)更高一些(大于12℃)。這時(shí)如果把傳感器設(shè)于用戶(hù)側(cè)，相當(dāng)于提高了回水溫度的測(cè)量精度，其計(jì)算的結(jié)果會(huì)比上述第一種情況的結(jié)果誤差更小一些。第137頁(yè)/共217頁(yè)為了保證流量傳感器達(dá)到其測(cè)量精度，還應(yīng)把它設(shè)于管路中水流穩(wěn)定處，并在設(shè)計(jì)安裝時(shí)保證其前面(來(lái)水流方向)直管段長(zhǎng)度不小于5倍接管直徑，后面直管段長(zhǎng)度不小于3倍接管直徑。第138頁(yè)/共217頁(yè)2.2.2.2二次泵冷凍水系統(tǒng)的監(jiān)控二次泵系統(tǒng)監(jiān)控的內(nèi)容包括：設(shè)備聯(lián)鎖、冷水機(jī)組臺(tái)數(shù)控制和次級(jí)泵控制等。從二次泵系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理及控制要求來(lái)看，要保證其良好的節(jié)能效果，必須設(shè)置相應(yīng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)才能實(shí)現(xiàn)。這也就是說(shuō)，所有控制都應(yīng)是在自動(dòng)檢測(cè)各種運(yùn)行參數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。第139頁(yè)/共217頁(yè)二次泵系統(tǒng)中，冷水機(jī)組、初級(jí)冷凍水泵、冷卻泵、冷卻塔及有關(guān)電動(dòng)閥的電氣聯(lián)鎖起停程序與一次泵系統(tǒng)完全相同。第140頁(yè)/共217頁(yè)1．冷水機(jī)組臺(tái)數(shù)控制在二次泵系統(tǒng)中，由于連通管的作用，無(wú)法通過(guò)測(cè)量回水溫度來(lái)決定冷水機(jī)組的運(yùn)行臺(tái)數(shù)。因此，二次泵系統(tǒng)臺(tái)數(shù)控制必須采用冷量控制的方式，其傳感器設(shè)置原則與上述一次泵系統(tǒng)冷量控制相類(lèi)似，如圖2-2-25所示。第141頁(yè)/共217頁(yè)2．次級(jí)泵控制次級(jí)泵控制可分為臺(tái)數(shù)控制、變速控制和聯(lián)合控制3種。第142頁(yè)/共217頁(yè)(1)次級(jí)泵臺(tái)數(shù)控制采用這種方式時(shí)，次級(jí)泵全部為定速泵，同時(shí)還應(yīng)對(duì)壓差進(jìn)行控制，因此設(shè)有壓差旁通電動(dòng)閥。應(yīng)注意，壓差旁通閥旁通的水量是次級(jí)泵組總供水量與用戶(hù)側(cè)需水量的差值，通管AB的水量是初級(jí)泵組與次級(jí)泵組供水量的差值。這兩者是不一樣的。壓差控制旁通閥的情況與一次泵系統(tǒng)相類(lèi)似。第143頁(yè)/共217頁(yè)1)壓差控制當(dāng)系統(tǒng)需水量小于次級(jí)泵組運(yùn)行的總水量時(shí)，為了保證次級(jí)泵的工作點(diǎn)基本不變，穩(wěn)定用戶(hù)環(huán)路，應(yīng)在次級(jí)泵環(huán)路中設(shè)旁通電動(dòng)閥，通過(guò)壓差控制旁通水量。當(dāng)旁通閥全開(kāi)而供、回水壓差繼續(xù)升高時(shí)，則應(yīng)停止一臺(tái)次級(jí)泵運(yùn)行。當(dāng)系統(tǒng)需水量大于運(yùn)行的次級(jí)泵組總水量時(shí)，反映出的結(jié)果是旁通閥全關(guān)且壓差繼續(xù)下降，這時(shí)應(yīng)增加一臺(tái)次級(jí)泵投入運(yùn)行。第144頁(yè)/共217頁(yè)因此，壓差控制次級(jí)泵臺(tái)數(shù)時(shí)，轉(zhuǎn)換邊界條件如下：停泵過(guò)程：壓差旁通閥全開(kāi)，壓差仍超過(guò)設(shè)定值時(shí)，則停一臺(tái)泵；起泵過(guò)程：壓差旁通閥全關(guān)，壓差仍低于設(shè)定值時(shí)，則起動(dòng)一臺(tái)泵。第145頁(yè)/共217頁(yè)由于壓差的波動(dòng)較大，測(cè)量精度有限(5%~10%)，很顯然，采用這種方式直接控制次級(jí)泵時(shí)，精度受到一定的限制，且由于必須了解兩個(gè)以上的條件參數(shù)(旁通閥的開(kāi)、閉情況及壓差值)，因而使控制變得較為復(fù)雜。第146頁(yè)/共217頁(yè)2)流量控制

既然用戶(hù)側(cè)必須設(shè)有流量傳感器，因此直接根據(jù)此流量測(cè)定值并與每臺(tái)次級(jí)泵設(shè)計(jì)流量進(jìn)行比較，即可方便地得出需要運(yùn)行的次級(jí)泵臺(tái)數(shù)。由于流量測(cè)量的精度較高，因此這一控制是更為精確的方法。此時(shí)旁通閥仍然需要，但它只是用作為水量旁通用而并不參與次級(jí)泵臺(tái)數(shù)控制。第147頁(yè)/共217頁(yè)(2)變速控制變速控制是針對(duì)次級(jí)泵為全變速泵而設(shè)置的，其被控參數(shù)既可是次級(jí)泵出口壓力，又可是供、回水管的壓差。通過(guò)測(cè)量被控參數(shù)并與給定值相比較，改變水泵電機(jī)頻率，控制水泵轉(zhuǎn)速。第148頁(yè)/共217頁(yè)(3)聯(lián)合控制聯(lián)合控制是針對(duì)定—變速泵系統(tǒng)而設(shè)的，通常這時(shí)空調(diào)水系統(tǒng)中是采用一臺(tái)變速泵與多臺(tái)定速泵組合，其被控參數(shù)既可是壓差也是壓力。這種控制方式，既要控制變速泵轉(zhuǎn)速，又要控制定速泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，因此相對(duì)來(lái)說(shuō)此方式比上述兩種更為復(fù)雜。同時(shí)，從控制和節(jié)能要求來(lái)看，任何時(shí)候變速泵都應(yīng)保持運(yùn)行狀態(tài)，且其參數(shù)會(huì)隨著定速泵臺(tái)數(shù)起停時(shí)發(fā)生較大的變化。第149頁(yè)/共217頁(yè)在變速過(guò)程中，如果無(wú)控制手段，在用戶(hù)側(cè)，供、回水壓差的變化將破壞水路系統(tǒng)的水力平衡，甚至使得用戶(hù)的電動(dòng)閥不能正常工作，因此，變速泵控制時(shí)，不能采用流量為被控參數(shù)而必須用壓力或壓力差。第150頁(yè)/共217頁(yè)無(wú)論是變速控制還是臺(tái)數(shù)控制，在系統(tǒng)初投入時(shí)，都應(yīng)先手動(dòng)起動(dòng)一臺(tái)次級(jí)泵(若有變速泵則應(yīng)先起動(dòng)變速泵)，同時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)供電并自動(dòng)投入工作狀態(tài)。當(dāng)實(shí)測(cè)冷量大于單臺(tái)冷水機(jī)組的最小冷量要求時(shí)，則聯(lián)鎖起動(dòng)一臺(tái)冷水機(jī)組及相關(guān)設(shè)備。第151頁(yè)/共217頁(yè)2.2.2.3冷卻塔的控制冷卻塔與冷水機(jī)組通常是電氣聯(lián)鎖的，但這一聯(lián)鎖并非要求冷卻塔風(fēng)機(jī)必須隨冷水機(jī)組同時(shí)運(yùn)行，而只是要求冷卻塔的控制系統(tǒng)投入工作。一旦冷卻回水溫度不能保證時(shí)，則自動(dòng)起動(dòng)冷卻塔風(fēng)機(jī)。第152頁(yè)/共217頁(yè)因此，冷卻塔的控制實(shí)際上是利用冷卻回水溫度來(lái)控制相應(yīng)的風(fēng)機(jī)(風(fēng)機(jī)作臺(tái)數(shù)控制或變速控制)，不受冷水機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的限制(如室外濕球溫度較低時(shí)，雖然冷水機(jī)組運(yùn)行，但也可能僅靠水從塔流出后的自然冷卻而不是風(fēng)機(jī)強(qiáng)制冷卻即可滿(mǎn)足水溫要求)，它是一個(gè)獨(dú)立的控制回路。第153頁(yè)/共217頁(yè)2.2.2.4熱水系統(tǒng)及冬夏轉(zhuǎn)換控制1．熱交換器的控制空調(diào)熱水系統(tǒng)與冷水系統(tǒng)相似，通常是以定供水溫度來(lái)設(shè)計(jì)的。因此，控制熱交換器的常見(jiàn)做法是：在二次水出口設(shè)溫度傳感器，由此控制一次熱媒的流量。當(dāng)一次熱媒的水系統(tǒng)為變水量系統(tǒng)時(shí)，其控制流量應(yīng)采用電動(dòng)兩通閥；若一次熱媒不允許變水量，則應(yīng)采用電動(dòng)三通閥。當(dāng)一次熱媒為熱水時(shí)，電動(dòng)閥調(diào)節(jié)性能應(yīng)采用等百分比型；一次熱媒為蒸汽時(shí)，電動(dòng)閥應(yīng)采用直線(xiàn)閥。如果有凝結(jié)水預(yù)熱器，一般來(lái)說(shuō)作為一次熱媒的凝結(jié)水的水量不用再作控制。第154頁(yè)/共217頁(yè)當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)有多臺(tái)熱交換器并聯(lián)使用時(shí)，與冷水機(jī)組一樣，應(yīng)在每臺(tái)熱交換器二次熱水進(jìn)口處加電動(dòng)蝶閥，把不使用的熱交換器水路切斷，保證系統(tǒng)要求的供水溫度。第155頁(yè)/共217頁(yè)2．冬、夏工況的轉(zhuǎn)換空調(diào)水系統(tǒng)冬、夏工況的切換只是在兩管制系統(tǒng)中才具有的，通常是通過(guò)在冷、熱的回供、回水總管上設(shè)置閥門(mén)來(lái)實(shí)現(xiàn)，自動(dòng)控制設(shè)備的使用方式?jīng)Q定了冷、熱水總管的接口位置及切換方式。第156頁(yè)/共217頁(yè)(1)冷熱計(jì)量分開(kāi)，壓差控制分開(kāi)這種情況下，冷熱水總管可接入分、集水器(見(jiàn)圖2-2-29)。從切換閥的使用要求來(lái)看，當(dāng)使用標(biāo)準(zhǔn)不高時(shí)，可采用手動(dòng)閥。但如果使用的自動(dòng)化程度要求較高，尤其是在過(guò)渡季有過(guò)能要求來(lái)回多次切換的系統(tǒng)，為保證切換及時(shí)并減少人員操作的工作量，這時(shí)應(yīng)采用電動(dòng)閥切換。第157頁(yè)/共217頁(yè)圖2-2-29的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是冷熱水旁通閥各自獨(dú)立，因此各控制設(shè)備的均能根據(jù)冷、熱水系統(tǒng)的不同特點(diǎn)來(lái)選擇、設(shè)置和控制，這對(duì)于壓差控制及測(cè)量精度都是較高的。這一系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是由于分別計(jì)量及控制，使投資相對(duì)較大。第158頁(yè)/共217頁(yè)(2)冷、熱計(jì)量及壓差控制冬夏合用這種方式的優(yōu)缺點(diǎn)正好與上一種方式相反(見(jiàn)圖2-2-30)。通常此時(shí)冷、熱量計(jì)量及測(cè)量元件和壓差旁通閥都按夏季來(lái)選擇，當(dāng)用于熱水時(shí)，由于流量測(cè)量?jī)x表及旁通閥的選擇偏大，將使其對(duì)熱水系統(tǒng)的控制和測(cè)量精度下降。第159頁(yè)/共217頁(yè)在這時(shí)，冷、熱水切換不應(yīng)放在分、集水器上而應(yīng)設(shè)在分、集水器之前的供、回水總管上(見(jiàn)圖2-2-30)，以保證前面所述的冷、熱量計(jì)算的精度。從實(shí)際情況來(lái)看，總管通常位于機(jī)房上部較高的位置，手動(dòng)切換是較為困難的。因此，這時(shí)通常采用電動(dòng)閥切換(雙位式閥門(mén)，如電動(dòng)蝶閥等)。同時(shí)，壓差控制器應(yīng)裝在較容易設(shè)定及修改冬、夏壓差控制值(通常冬季運(yùn)行時(shí)的控制壓差小于夏季)的地方。第160頁(yè)/共217頁(yè)在按夏季工況選擇旁通閥后，為了盡可能使其在冬季時(shí)的控制較好，這里有必要研究冬季供熱和對(duì)熱水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。第161頁(yè)/共217頁(yè)

圖2-2-29冷、熱水分別控制及計(jì)量圖2-2-30冷、熱水合用控制及計(jì)量第162頁(yè)/共217頁(yè)假定夏季、冬季的設(shè)計(jì)控制壓差分別為ΔＰs、ΔＰd（Ｐa），最大旁通流量分別為ＷS、Ｗd（ｍ3/h），則按夏季選擇時(shí)，閥的流通能力為：（2-2-14）第163頁(yè)/共217頁(yè)按冬季理想控制來(lái)選擇，則閥的流通能力為：（2-2-15）第164頁(yè)/共217頁(yè)由于采用同一旁通閥，因此，同時(shí)滿(mǎn)足夏季與冬季控制要求的閥門(mén)應(yīng)是CS=Cd則由上兩式得：ΔPS/ΔPd=(Ws/Wd)2（2-2-16）第165頁(yè)/共217頁(yè)與夏季壓差旁通控制相同的是：冬季最大旁通量也為一臺(tái)二次熱水泵的水量。因此，當(dāng)ΔＰs、ΔＰd、及WS都已計(jì)算出的情況下，可由式2-2-16計(jì)算出Wd，這就是二次熱水泵的水量，這一水量即是最為理想的對(duì)二次熱水泵的流量要求，在控制過(guò)程中，由Wd并根據(jù)總熱負(fù)荷及熱水供、回水溫差即可反過(guò)來(lái)確定出熱交換器及二次熱水泵的臺(tái)數(shù)(一一對(duì)應(yīng))。第166頁(yè)/共217頁(yè)當(dāng)然，由此確定熱交換器的臺(tái)數(shù)后，還應(yīng)符合熱交換器的設(shè)置原則：一臺(tái)熱交換器停止運(yùn)行時(shí)，其余的應(yīng)保證總供熱量70%以上。如果不能滿(mǎn)足這一原則，則應(yīng)以此原則決定熱交換臺(tái)數(shù)，而犧牲對(duì)熱水系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力。第167頁(yè)/共217頁(yè)2.2.2.5冷熱源機(jī)組設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)冷水機(jī)組的監(jiān)測(cè)與自動(dòng)控制原理圖如圖2-2-31所示。第168頁(yè)/共217頁(yè)1．冷水機(jī)組的監(jiān)測(cè)與自動(dòng)控制冷凍站一般有多臺(tái)冷水機(jī)組及其輔助設(shè)備，共同構(gòu)成了冷凍水系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng),由DDC直接控制每臺(tái)冷水機(jī)組的運(yùn)行和監(jiān)測(cè)冷凍水、冷卻水系統(tǒng)的流量、溫度和壓力等參數(shù)。第169頁(yè)/共217頁(yè)冷凍水系統(tǒng)：把冷水機(jī)組所制冷凍水經(jīng)冷凍水泵送入分水器，由分水器向各空調(diào)分區(qū)的風(fēng)機(jī)盤(pán)管、新風(fēng)機(jī)組或空調(diào)機(jī)組供水后返回集水器經(jīng)冷水機(jī)組循環(huán)制冷的冷凍水環(huán)路，稱(chēng)為冷凍水系統(tǒng)。第170頁(yè)/共217頁(yè)冷卻水是指制冷機(jī)的冷凝器和壓縮機(jī)的冷卻用水。在高層建筑物內(nèi)通常采用循環(huán)冷卻系統(tǒng)。冷卻水由冷卻水泵送人冷凍機(jī)進(jìn)行冷卻，然后循環(huán)進(jìn)入冷卻塔再對(duì)冷卻水進(jìn)行冷卻處理，這個(gè)冷卻水環(huán)路稱(chēng)為冷卻水系統(tǒng)。下面以3臺(tái)冷水機(jī)組為例，討論冷水機(jī)組的監(jiān)測(cè)與自動(dòng)控制系統(tǒng)的構(gòu)成。第171頁(yè)/共217頁(yè)(1)冷凍站運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)測(cè)1)冷水機(jī)組出口冷凍水溫度。采用溫度傳感器測(cè)量冷水機(jī)組出口水溫度，并在DDC及中央操作站(COS)顯示。2)分水器供水溫度。采用溫度傳感器測(cè)量分水器冷凍水溫度，并在DDC及COS顯示。3)集水器回水溫度。采用溫度傳感器測(cè)量集水器回水溫度，并在DDC及COS顯示。分水器供水溫度及集水器回水溫度測(cè)量值之差的大小，反映了空調(diào)房間冷(熱)負(fù)荷的大小。第172頁(yè)/共217頁(yè)4)冷卻水泵進(jìn)口水溫度。采用溫度傳感器測(cè)量冷卻水泵進(jìn)口溫度，并在DDC及COS顯示。5)冷水機(jī)組出口冷卻水溫度。采用溫度傳感器測(cè)量冷水機(jī)組出口冷卻水溫度，并在DDC和COS顯示。冷卻水泵進(jìn)口水溫度與冷水機(jī)組冷卻水管出口水溫之差，間接反映了冷負(fù)荷的變化，同時(shí)也反映了冷卻塔的冷卻效率。6)冷水機(jī)組出口冷凍水壓力。采用壓力變送器測(cè)量冷凍水壓力，并在DDC和COS顯示。第173頁(yè)/共217頁(yè)7)冷凍水回水流量。采有電磁流量計(jì)測(cè)量冷凍水回水流量，并在DDC和COS顯示、計(jì)算。流量測(cè)量當(dāng)采用節(jié)流孔板時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)增加差壓變送器或流量變送器。8)旁通電動(dòng)閥開(kāi)度顯示。取V101旁通電動(dòng)閥反饋信號(hào)(0～10V)作為閥門(mén)開(kāi)度顯示信號(hào)。第174頁(yè)/共217頁(yè)9)冷水機(jī)組，冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔運(yùn)行狀態(tài)顯示及故障報(bào)警。冷水機(jī)組，冷卻塔的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)取自主電路接觸器輔助接點(diǎn)。冷凍水泵、冷卻水泵的運(yùn)行狀態(tài)是采用FSl01~FSl06流量開(kāi)關(guān)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的。當(dāng)水泵接受起動(dòng)指令后開(kāi)始運(yùn)行，其出口管內(nèi)即有水流，流量開(kāi)關(guān)在流體動(dòng)能作用下迅速閉合，輸出接點(diǎn)信號(hào)顯示水泵確實(shí)進(jìn)入工作狀態(tài)。利用流量開(kāi)關(guān)測(cè)量水泵的工作狀態(tài)要比采用接觸器輔助接點(diǎn)可靠的多，但要增加投資，故僅在主設(shè)備上采用。第175頁(yè)/共217頁(yè)故障報(bào)警信號(hào)取自冷水機(jī)組，冷凍(卻)水泵、冷卻塔電機(jī)主電路熱繼電器的輔助常開(kāi)接點(diǎn)。第176頁(yè)/共217頁(yè)(2)冷水機(jī)組運(yùn)行參數(shù)的自動(dòng)控制1)冷卻水環(huán)路壓差的自動(dòng)控制。為了保證冷凍水泵流量和冷水機(jī)組的水量穩(wěn)定，通常采用固定供回水壓差的辦法。當(dāng)負(fù)荷降低時(shí)，用水量下降，供水管道壓力上升；當(dāng)供、回水管壓差超過(guò)限定值時(shí)，壓差控制器動(dòng)作，DDC根據(jù)此信號(hào)開(kāi)啟分水器與集水器之間連通管上的電動(dòng)旁通閥，使冷凍水痙旁通閥流回集水器，減小了系統(tǒng)的壓差。當(dāng)壓差回到設(shè)定值以下時(shí)，旁通閥關(guān)斷。第177頁(yè)/共217頁(yè)2)冷水機(jī)組的節(jié)能控制。測(cè)量冷水機(jī)組供、回水溫度及回水流量，計(jì)算空調(diào)實(shí)際所需冷負(fù)荷。根據(jù)冷負(fù)荷決定冷水機(jī)開(kāi)啟臺(tái)數(shù)。第178頁(yè)/共217頁(yè)根據(jù)水的冷量計(jì)算公武

Q=41．868×L×(CPtl×T1-CPt2×T2)(2-2-17)式中Q-空調(diào)所需要的冷負(fù)荷(Kw/h)；

L-冷水機(jī)組回水流量(m3/h)；

T1-冷水機(jī)組供水管流量(m3／h)；

T2-冷水機(jī)組供水管溫度(m3／h)；

CPt1-對(duì)應(yīng)于T1時(shí)水的比熱容(kJ／kg·℃)CPt2-對(duì)應(yīng)于T2時(shí)水的比熱容(kJ／kg·℃)第179頁(yè)/共217頁(yè)由上式知道，當(dāng)空調(diào)所需冷負(fù)荷增加，回水溫度T2下降，溫差ΔT=(T1-T2)就會(huì)加大，因此Q值上升。當(dāng)空調(diào)所需冷負(fù)荷減少，T2上升，ΔT下降，此時(shí)Q值也下降。第180頁(yè)/共217頁(yè)當(dāng)冷水機(jī)組進(jìn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行后，建筑物自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)時(shí)進(jìn)行冷負(fù)荷計(jì)算。根據(jù)冷負(fù)荷情況自動(dòng)控制冷水機(jī)組，冷凍水泵的起、停臺(tái)數(shù)，從而達(dá)到節(jié)能的目的。另外DDC還可進(jìn)行冷負(fù)荷計(jì)算，可分時(shí)段查閱冷負(fù)荷總量。第181頁(yè)/共217頁(yè)(3)冷水機(jī)組的聯(lián)鎖控制為了保證機(jī)組的安全運(yùn)行，對(duì)冷水機(jī)組及輔機(jī)實(shí)施起、停聯(lián)鎖控制。1)起動(dòng)順序控制。冷卻塔→冷卻水泵→冷凍水泵→冷水機(jī)組。2)停機(jī)順序控制。冷水機(jī)組→冷凍水泵→冷卻水泵→冷卻塔。第182頁(yè)/共217頁(yè)圖2-2-31冷水機(jī)組的檢測(cè)與自動(dòng)控制原理圖第183頁(yè)/共217頁(yè)2．鍋爐機(jī)組的監(jiān)測(cè)與自動(dòng)控制在夏季制冷、冬季采暖的建筑物中，當(dāng)制冷設(shè)備采用離心式冷水機(jī)組或螺桿式冷水機(jī)組時(shí)，冬季采暖在沒(méi)有外來(lái)熱源的情況下就要依賴(lài)于鍋爐房。下面以4臺(tái)電鍋爐為例，討論鍋爐機(jī)組的監(jiān)測(cè)與自動(dòng)控制。鍋爐機(jī)組的監(jiān)測(cè)和自動(dòng)控制原理圖如圖2-2-32所示。第184頁(yè)/共217頁(yè)(1)鍋爐運(yùn)行參數(shù)的檢測(cè)1)鍋爐出口熱水溫度。采用TE201~TE204鉑電阻測(cè)量鍋爐出口水溫度DDC和COS顯示，超