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空调制冷系统的节能技术研究

摘要

本文旨在探讨制冷和空调设备的节能技术。首先，将重点放在能源消耗的紧迫性和应用节能技术的必要性上，并对不同方面的节能技术进行总体概述。接着，将制冷设备和空调设备分为两类，分析它们所采取的典型节能措施。在制冷设备方面，我们将重点关注制冷压缩机和冷冻水泵的高能耗问题，并介绍采用的解决方案，如压缩机并联运行和水泵变频技术。对于空调设备，以空调箱和风机为例，我们将讨论采用的组合变频式空调箱和根据工作特性选择不同型号的风机。此外，以我国西北某地区采用的制冷方案为例，将列举三种不同的空气处理方案，并通过计算手段来比较它们的节能能力差异，同时对比初期设备投资和运行消耗，深入探讨其运行节能特性、初期投资和运行费用。最后，我们将讨论现存问题，如运行模式单一和缺乏调控手段，以及采用自动化手段的制冷设备，结合二次型优化对PID参数进行调控，以实现更好的控制作用，有效应对外部环境变化带来的能耗浪费现象。此外，在一些有利气候条件的干旱地区，我们将探讨应用直接蒸发冷却技术的优势，包括省去初期部分设备投资和明显减少运行费用的益处。最后，我们还将讨论二次型优化的制冷设备如何显著提升控制效果，减少冷冻水量，以达到节能的目的。

关键词：制冷系统，节能技术，PID调控

 

目    录

前 言 3

一、绪论 4

（一）研究背景 4

（二）研究目的和意义 4

（三）国内外研究概况 5

二、制冷空调设备节能技术综述 6

（一）制冷空调设备应用节能技术的必要性 6

（二）能源消耗对制冷空调设备节能技术的影响 7

（三）制冷设备节能技术的能耗途径分析 10

（四）制冷设备节能技术成本的节省 11

三、制冷空调设备节能技术的实际应用 13

（一）制冷设备的节能技术 13

1、制冷压缩机的节能技术 13

2、冷冻水泵的节能技术 14

（二）空调设备的节能技术 15

1、空调箱的节能技术 16

2、风机的节能技术 17

（三）制冷中蒸发冷却的节能分析 19

1、制冷设备及方案的选择 19

2、实际应用制冷设备的节能对比分析 20

四、制冷设备节能技术中自动化控制的应用 24

（一）PID控制原理及特点 24

（二）PID控制指标 25

（三）PID控制参数整定 26

1、制冷设备的自动化节能 27

结 论 31

参考文献 32

 

在我国经济快速发展的背景下，人民的生活水平不断提高，现代化进程也在逐步加快，各行业取得了显著进步。然而，随着经济的发展，能源的快速消耗加剧了能源缺口的问题，尤其是建筑业等高能耗行业，其中制冷空调设备的能耗占比较高。为了缓解能源消耗的紧张局势，提升高能耗领域的节能技术发展，优化现有制冷空调设备的能耗问题，我们有必要进行制冷与空调设备的节能技术研究。

在制冷空调设备的节能措施中，我们主要着眼于解决负荷能耗和工作效率问题，特别是对制冷设备中的压缩机和水泵，以及空调设备中的空调箱和风机进行分析。对于大型压缩机，我们采用多台压缩机并联运行的模式来实现节能，让压缩机在部分负荷下高效率工作，从而提高其稳定性和可靠性。而对于小型压缩机，我们采用较为简单的节能方式，如双位开关或温度传感器来进行间歇工作，以减少能耗。在水泵方面，我们则采用变频技术来控制系统中合理数量的全部变频水泵和部分变频水泵，以减少能耗。这些技术的应用不仅减少了能耗，还解决了压缩机在部分负荷下效率较低、水泵控制方式的选择和水泵负荷动态变化等问题。对于空调箱设备，我们部分采用定速组合式可用变频组合式代替，满足多种工况转换和空气参数需求，结合传感器动态处理空气，以减少不必要的能耗。而对于风机，我们则通过图表分析不同型号的控制特性和送风效率，并辅以变风量装置，以合理选择现有的各类型风机。

在制冷方案的选择中，我们以地区气候特征为划分标准，针对南方部分地区的气候温热、湿热特点，采用普通的一次回风空调系统，以减少设备投资和运行管理费用。而对于西北的干旱、半干旱地区，我们则可采用蒸发冷却的方式，具体有三种不同的空气处理方案，包括直接蒸发式、间接蒸发式和二级蒸发式。其中直接蒸发式无需人工冷源，系统运行费用较低，节省了初期投资和维护费用，具有可观的节能潜力，是一种理想的空气处理方案。同时，结合二次型优化的PID参数控制，对制冷设备进行简化运算后，明显提高了系统控制质量，减少了冷冻水量，降低了能耗。

本课题的研究一定程度上减少了制冷空调设备的能耗，解决了工作中缺乏控制作用、工况不匹配的问题。通过对不同地区采用不同的制冷方案，选用合理的设备，明显减少了投资运行费用，为传统制冷空调设备提供了节能思路，对其他能耗领域具有借鉴意义。

 

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