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空調(diào)制冷系統(tǒng)的能量調(diào)節(jié)技術(shù)



空調(diào)在制冷系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)中，由于負(fù)荷在不斷地變化，壓縮機(jī)的產(chǎn)冷量也需要與之相匹配。對(duì)于中小型的壓縮機(jī)，其能量調(diào)節(jié)可以采用壓縮機(jī)間歇啟動(dòng)、吸氣節(jié)流、熱氣旁通等方法。



空調(diào)壓縮機(jī)間歇啟動(dòng)是中小型制冷系統(tǒng)應(yīng)用較多的一個(gè)能量調(diào)節(jié)方法。壓縮機(jī)的開(kāi)停是通過(guò)溫度控制器或者低壓控制器控制的。這種能量調(diào)節(jié)方式適應(yīng)于負(fù)荷變化不大的制冷系統(tǒng)。



空調(diào)吸氣節(jié)流調(diào)節(jié)方式是在壓縮機(jī)吸氣管路上安裝一個(gè)調(diào)節(jié)閥，通過(guò)調(diào)節(jié)閥的節(jié)流作用，使來(lái)自蒸發(fā)器的制冷劑氣體節(jié)流后進(jìn)入壓縮機(jī)，改變了壓縮機(jī)的吸氣壓力和吸人氣體的密度，使壓縮機(jī)實(shí)際吸人的制冷劑質(zhì)量流量發(fā)生變化，因而制冷量也發(fā)生變化。這種能量調(diào)節(jié)的方法比較簡(jiǎn)單，但在循環(huán)中增加了壓縮機(jī)吸排氣的壓力比，壓縮機(jī)的理論比功和排氣溫度上升，循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性下降。



空調(diào)熱氣旁通能量調(diào)節(jié)是在制冷系統(tǒng)的高低壓側(cè)旁通管上安裝能量調(diào)節(jié)閥。能量調(diào)節(jié)閥是一個(gè)受閥后壓力(吸氣壓力，控制的具有比例作用的調(diào)節(jié)閥。在制冷系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)中，當(dāng)壓縮機(jī)的吸氣壓力過(guò)低時(shí)，能量調(diào)節(jié)閥打開(kāi)，高壓制冷劑蒸氣旁通到壓縮機(jī)吸氣管上(或者旁通到蒸發(fā)器的前端或者中部)，使迸人到蒸發(fā)器的制冷劑液體量減少，降低了制冷量。為了防止壓縮機(jī)的排氣溫度升高，還應(yīng)該同時(shí)向吸氣管路噴液體。應(yīng)該防止壓縮機(jī)液擊。



空調(diào)對(duì)于多機(jī)頭機(jī)組，根據(jù)負(fù)荷變化的需要，可以通過(guò)制冷系統(tǒng)中壓縮機(jī)吸氣壓力的變化，在系統(tǒng)中設(shè)置兒個(gè)壓力控制器，每一個(gè)壓力控制器控制一臺(tái)壓縮機(jī)的開(kāi)停，最后一臺(tái)壓縮機(jī)的開(kāi)?？坷涫业臏囟瓤刂破鱽?lái)控制。對(duì)于自身具有卸載功能的多缸壓縮機(jī)，能夠?qū)⑵椎奈鼩忾y頂開(kāi)，使壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中卸載缸不起作用。這種方式除了在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可以根據(jù)負(fù)荷進(jìn)行能量調(diào)節(jié)外，還可以實(shí)現(xiàn)輕載啟動(dòng)。



空調(diào)壓縮機(jī)制冷量的大小，與其電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的高低有關(guān)。因此，還可以通過(guò)改變壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度來(lái)達(dá)到調(diào)節(jié)壓縮制冷量的目的。這種能量調(diào)節(jié)方式具有較好的經(jīng)濟(jì)性。電動(dòng)機(jī)的變速調(diào)節(jié)可以通過(guò)使用變速電動(dòng)機(jī)或者變頻調(diào)速來(lái)實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)的變速能量調(diào)節(jié)。采用多級(jí)數(shù)的電動(dòng)機(jī)，通過(guò)級(jí)數(shù)切換用多種轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，可以使壓縮機(jī)的制冷量分別按照級(jí)數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。變頻調(diào)速是用變頻器改變電動(dòng)機(jī)的輸人電壓，使轉(zhuǎn)速平滑改變，可以實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)的無(wú)級(jí)變速。變頻調(diào)速是一種最方便、最理想的調(diào)節(jié)方式。



制冷系統(tǒng)融霜控制技術(shù)應(yīng)用



空調(diào)在制冷系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)中，蒸發(fā)器表面結(jié)霜會(huì)對(duì)其換熱效果產(chǎn)生很大的影響，延長(zhǎng)了降溫時(shí)間，系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)性下降，所以應(yīng)該定期進(jìn)行融霜。融霜控制是指融霜開(kāi)始的控制、融霜過(guò)程進(jìn)行時(shí)間的控制以及融霜中止的控制。在制冷系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，當(dāng)蒸發(fā)器需要融霜時(shí)，控制器發(fā)出指令，使融霜的蒸發(fā)器停止制冷運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)控制向該蒸發(fā)器加入融霜所需的熱量;當(dāng)融霜結(jié)束后，控制器應(yīng)該中止熱量的加入，將融霜循環(huán)轉(zhuǎn)為制冷循環(huán)。最理想的控制應(yīng)該根據(jù)霜層的厚度來(lái)決定開(kāi)始融霜的時(shí)間，而一旦溶化后，就應(yīng)該立即停止融霜。但是，這兩個(gè)信號(hào)很難直接獲得。



空調(diào)由于蒸發(fā)器表面的結(jié)霜厚度，與制冷機(jī)工作時(shí)間的長(zhǎng)短是成正比的。制冷裝置融霜開(kāi)始的控制一般是根據(jù)制冷裝置運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間，用時(shí)間控制器來(lái)進(jìn)行控制?？梢愿鶕?jù)制冷裝置結(jié)霜的具體情況，在時(shí)間程序控制上預(yù)先設(shè)定好制冷裝置每運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后開(kāi)始融霜和每次融霜的時(shí)間。制冷裝置工作到所設(shè)定的時(shí)間時(shí)，融霜時(shí)間控制器發(fā)出開(kāi)始融霜的命令，通過(guò)控制電路，控制融霜蒸發(fā)器停止制冷運(yùn)轉(zhuǎn)，控制加熱熱源進(jìn)入蒸發(fā)器，開(kāi)始融霜。經(jīng)過(guò)一段設(shè)定時(shí)間后，控制器又控制切斷熱源，融霜結(jié)束。



制冷系統(tǒng)采用單一的時(shí)間控制器進(jìn)行融霜控制，由于預(yù)先設(shè)定的融霜時(shí)間很難與制冷裝置運(yùn)轉(zhuǎn)中的實(shí)際結(jié)霜情況相吻合，可能出現(xiàn)霜己經(jīng)溶化了，但是由于沒(méi)有達(dá)到融霜結(jié)束的時(shí)間，融霜加熱仍然在進(jìn)行。此時(shí)，會(huì)引起制冷裝置中的溫度升高過(guò)多，不僅造成能源的浪費(fèi)，而且對(duì)制冷裝置中貯藏的食品質(zhì)量影響較大。為了避免這種情況的發(fā)生，可以在定時(shí)控制的基礎(chǔ)上再插入溫度控制終止的功能。而采用時(shí)間-溫度控制器的制冷裝置，通過(guò)時(shí)間控制設(shè)定開(kāi)始融霜的時(shí)間，即兩次融霜的時(shí)間間隔，而終止融霜通過(guò)溫控器。溫控器接受蒸發(fā)器壁面的溫度信號(hào)，當(dāng)該溫度在0℃以上時(shí)，溫控器就發(fā)出終止融霜的命令。溫控終止的好處在于:蒸發(fā)器表面結(jié)霜不多時(shí)，可以提前終止融霜，既節(jié)約了能源，又可以防止蒸發(fā)器內(nèi)壓力過(guò)高。時(shí)間-溫度控制器既可以用溫度控制終止融霜，同時(shí)還可以用時(shí)間控制器來(lái)終止融霜。



每一種制冷劑的飽和壓力與飽和溫度的關(guān)系是已知的，所以調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的吸氣壓力就可以靠組織制冷裝置中蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度。采用壓力控制器根據(jù)融霜時(shí)蒸發(fā)器出口處的制冷劑的壓力來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。在壓力控制器上，按照融霜結(jié)束時(shí)制冷劑應(yīng)該達(dá)到的溫度值對(duì)應(yīng)的壓力，調(diào)定好控制壓力值，融霜時(shí)，當(dāng)制冷系統(tǒng)蒸發(fā)器中的制冷劑壓力達(dá)到壓力控制器的斷開(kāi)壓力時(shí)，控制器就控制融霜終止。



制冷空調(diào)系統(tǒng)對(duì)于采用空氣強(qiáng)制流動(dòng)的翹片式蒸發(fā)器，由于霜層的厚度和蒸發(fā)器空氣進(jìn)出口的壓差成比例，即霜層越厚，其壓差越大;反之，霜層薄，壓差小。因此，可以根據(jù)蒸發(fā)器空氣進(jìn)出口壓力差的變化，來(lái)判斷結(jié)霜的情況，并以此作為融霜控制的依據(jù)。將蒸發(fā)器前后空氣的壓力引入到一個(gè)微壓差控制器上，在控制器上調(diào)好給定值。當(dāng)蒸發(fā)器前后空氣的壓力差大于給定值時(shí)，控制器的觸點(diǎn)動(dòng)作，控制蒸發(fā)器開(kāi)始融霜;由于霜層的融化，使壓力差減小，當(dāng)降低到低于設(shè)定值時(shí)，控制器的觸點(diǎn)再次動(dòng)作，通過(guò)控制電路控制融霜終止。



吸收式制冷棚的自動(dòng)控制
單效溴化鋰吸收式制冷機(jī)的控制
單效溴化鋰吸收式制冷機(jī)的控制，一般是通過(guò)測(cè)量冷凍水供水溫度，由控制器控制發(fā)生器加熱蒸汽閥門(mén)的開(kāi)度，來(lái)維持冷凍水供水溫度恒定。對(duì)水泵、風(fēng)機(jī)等動(dòng)力設(shè)備實(shí)現(xiàn)啟、?？刂啤?
在監(jiān)測(cè)方面有水泵、風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)及故障監(jiān)測(cè)，冷凍水迸、出水溫測(cè)量，迸水壓力、出水流量測(cè)量，冷卻水出水溫度、流量及壓力測(cè)量，蒸發(fā)器真空度、發(fā)生器壓力測(cè)量等。
由于單效式制冷機(jī)受到溶液結(jié)晶條件的限制，熱源溫度不能太高，一般采用0.2MPa的加熱蒸汽為熱源。現(xiàn)已生產(chǎn)了雙效溴化鋰吸收式制冷機(jī)。

吸氣壓力控制



空調(diào)在壓縮機(jī)的吸氣管路上安裝吸氣壓力調(diào)節(jié)閥(見(jiàn)圖1中KVL)，其目的是為了避免壓縮機(jī)在高吸氣壓力下工作。因?yàn)橹评溲b置在正常的低溫狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的功率較小，但在啟動(dòng)初期和融霜后制冷系統(tǒng)重新開(kāi)始制冷運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，吸氣壓力較高，會(huì)引起電動(dòng)機(jī)的功率超過(guò)電動(dòng)機(jī)的額定功率，而使電動(dòng)機(jī)超載。如果制冷系統(tǒng)按照功率最大的情況選擇電動(dòng)機(jī)，那么在正常制冷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的效率很低，而且電動(dòng)機(jī)的散熱量大，給制冷循環(huán)帶來(lái)一系列的影響。此時(shí)只要在制冷系統(tǒng)中采用吸氣壓力調(diào)節(jié)，就可以按照額定工況所需要的功率選擇電動(dòng)機(jī)。吸氣壓力調(diào)節(jié)是通過(guò)使吸氣節(jié)流而實(shí)現(xiàn)的。在制冷機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，吸氣壓力是通過(guò)系統(tǒng)中的吸氣壓力調(diào)節(jié)閥來(lái)調(diào)節(jié)的，這樣可以防止吸氣壓力超過(guò)允許值。在閥上設(shè)置系統(tǒng)允許的吸氣壓力最高值。在制冷系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)系統(tǒng)中的吸氣壓力低于設(shè)定值，調(diào)節(jié)閥全開(kāi);吸氣壓力超過(guò)設(shè)定值時(shí)，調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度變小，便吸氣節(jié)流;吸氣壓力過(guò)高時(shí)，調(diào)節(jié)閥關(guān)閉。調(diào)節(jié)閥開(kāi)度的變化取決于吸氣壓力與設(shè)定值的偏差。

冷室溫度控制



冷藏庫(kù)或制冷櫥柜中的溫度控制是制冷自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本控制。對(duì)于采用單一蒸發(fā)器的制冷裝置，其冷室溫度調(diào)節(jié)的最普遍方法是利用雙位溫度控制器直接控制壓縮機(jī)的開(kāi)停。對(duì)于一臺(tái)壓縮冷凝機(jī)組連接到兩個(gè)或者多個(gè)蒸發(fā)器的組合制冷系統(tǒng)(見(jiàn)圖1)，每個(gè)冷室分別設(shè)置溫度控制器(KP61)控制供液電磁閥(EVR)。當(dāng)一個(gè)冷室的溫度達(dá)到所控制溫度的下限時(shí)，該冷室的溫度控制器動(dòng)作，關(guān)閉其蒸發(fā)器的供液電磁閥，使制冷劑停止向該蒸發(fā)器供液。當(dāng)所有的冷室溫度都達(dá)到下限值時(shí)，所有的電磁閥關(guān)閉。這時(shí)壓縮機(jī)的吸氣壓力降低，當(dāng)壓力達(dá)到高低壓壓力控制器(KPl5)低壓部分的斷開(kāi)壓力時(shí)，低壓控制器控制壓縮機(jī)的停機(jī)。當(dāng)任一冷室的溫度回升到設(shè)定的上限值時(shí)，其溫度控制器打開(kāi)該冷室蒸發(fā)器的供液電磁閥，吸氣壓力也將隨之升高，當(dāng)其壓力達(dá)到低壓壓力控制器的接通壓力值時(shí)，壓力控制器控制壓縮機(jī)重新啟動(dòng)，系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。

冷凝壓力控制



空調(diào)在制冷系統(tǒng)正常工作時(shí)，冷凝壓力維持在一定范圍內(nèi)。冷凝壓力過(guò)高會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)耗功增大，經(jīng)濟(jì)性下降，同時(shí)當(dāng)該壓力超過(guò)設(shè)備承受壓力時(shí)，會(huì)發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。在冬季運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，冷卻水的溫度過(guò)低或者室外環(huán)境溫度過(guò)低，都會(huì)引起冷凝壓力過(guò)低，使冷凝壓力與蒸發(fā)壓力的差值減小，熱力膨脹閥兩端的壓差減少，造成流經(jīng)熱力膨脹閥的制冷劑流量急劇減小，便制冷量大大降低。因此，為保持制冷裝置的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，必須對(duì)冷凝壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其穩(wěn)定在要求的范圍內(nèi)。



水冷式冷凝器的冷凝壓力調(diào)節(jié)通常是通過(guò)安裝在冷凝器的迸水管路上的水量調(diào)節(jié)閥來(lái)實(shí)現(xiàn)的。水量調(diào)節(jié)閥分為壓力控制式和溫度控制式。根據(jù)冷凝壓力或者冷卻水出口溫度自動(dòng)控制水量調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，改變水流量，以維持冷凝壓力在允許的范圍內(nèi)。



風(fēng)冷式冷凝器冷凝壓力的調(diào)節(jié)可以通過(guò)采用改變風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)改變冷卻風(fēng)量;或者通過(guò)使部分風(fēng)扇停機(jī)或開(kāi)機(jī)來(lái)改變通過(guò)冷凝器的空氣量;還可以通過(guò)冷凝器的迸風(fēng)口或者出風(fēng)口設(shè)阻風(fēng)閥來(lái)使冷凝壓力穩(wěn)定。在空氣側(cè)調(diào)節(jié)冷凝壓力的方法在環(huán)境溫度不低于4C對(duì)比較有效，調(diào)節(jié)方便可靠。但當(dāng)環(huán)境溫度太低時(shí)，即使關(guān)閉風(fēng)扇，寒冷的室外空氣經(jīng)自然對(duì)流也會(huì)便冷凝壓力降到正常運(yùn)轉(zhuǎn)要求值以下。所以，室外溫度太低時(shí)，變風(fēng)量調(diào)節(jié)冷凝壓力的方法不能有效地保證要求的冷凝壓力。

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