[实用新型]带全液体透平装置的能量自平衡中央空调系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及中央空调控制技术，旨在构建一种全新的、具有能量自平衡特征的中央空调系统。

背景技术

随着国家的改革开放、经济及第三产业的发展，全国各城市兴建了一大批公共建筑。这些高档的大型公共建筑一般都采用中央空调、冷热水供应、高速电梯等现代化的建筑设备来保证室内环境的要求。根据报导当前，我国拥有的大型公共建筑占地为5个多亿m²。耗电量达到70～100w/m²，为住宅的10～20倍，是建筑能源消耗的高密度区域。而其中中央空调耗能占到这类建筑耗能的40～60％，且呈增加的趋势。从其特征可知，这类建筑具有巨大的节能潜力。

能源问题正成为世界各国最棘手的问题之一。随着我国经济的高速发展，许多城市出现了电力紧张等能源问题。建筑能耗在总能耗中占有很大的比例，而空调能耗又是建筑能耗中的大户。随着能源供应的日趋紧张及人们对室内热环境、室内空气品质的要求愈来愈高，迫切要求在保持空调区域舒适度的前提下最大限度地降低空调能耗。

现行的关于中央空调系统节能研究的开展，主要集中在两个大的方面：其一，通过措施改善建筑结构的维护结构，使其具有节能的特征：如对外墙、外窗的改造，将从环境无端浪费的能量降到最低程度；其二，通过中央空调系统本身的改进来节能：包括运行管理节能、过渡季节环境潜能的利用、强化控制环节、冷热回收、多能源形式引入(各类型热泵的引入)以及系统变频技术等等。

由于空调系统各设备全年运行时间特征不同与设计工况，如制冷主机大部分时间是运行在部分负荷的工况下，其运行电耗与设计工况必然不同，各设备的能耗特征各不相同。相关文献的统计表明，对于中央空调系统而言，末端的风机盘管运行能耗所占比例最高；其次是制冷机，其后其次为冷冻水系统和冷却水系统。这些分析表明，对于既定的中央空提系统，其运行优化控制必须是有重点的、按照不同比例开展的系统性工程，单独对其中任何一个环节进行节能控制都是不合理的。

对于中央空调的节能而言，系统性节能的理念已得到越来越多的关注。就整个传统的中央空调系统而言，节能研究的开展从目前的趋势来看主要分为如下几个重要环节：

1)用能管理体系的建立(包括分项计量、系统运行能效实时监测分析、远程服务体系和专家系统，即物联网用能管理体系)；

2)智能平衡输配系统的建立(整个系统运行优化控制的最关键环节之一)；

3)硬件技术发展(主要指系统的变频技术，包括冷机、冷冻水和冷却水系统、供风系统)；

4)蓄能技术发展及应用(蓄冷热调峰)；

5)冷热回收技术的推广；

6)热湿分制技术的应用；

7)大温差系统、提高冷冻水供水温度、终端用户室温限定以及分时分区等理念的引入；

8)二次泵系统的推行；

9)多能源接入技术的发展(风能、土壤能、太阳能、生物质能及热泵技术)；

也或者说一个完整的中央空调运行优化管理系统，应该具备上述几个基本特征。当然在实际应用过程中，需要根据实际的情况将上述环节的功能进行相应的组合，以达到一定程度的节能减排效果。相信随着各相关学科(流体力学、传热学、计算流体力学、计算传热学等以及控制学)、实验技术以及系统控制技术(都包括软件、硬件，对于控制技术还应该包括模糊控制和人工智能控制技术)的发展，中央空调的系统性节能会补充新的特征，从而进一步完善，但客观方便的管理、运行过程中的持续优化以及整体节能减排的实现，是中央空调技术配合楼宇节能趋势，所必须具备的最基本特征。

但是，上述所有的涉及到中央空调系统运行节能的措施和方法，在基本的系统框架上，都沿袭了传统的中央空调的固有特征，只是从不同角度提高这一系统的运行效率以及废能的回收利用率，并没有在形式上对中央空调制冷系统的特征上有任何改进，这中间就存在着一种潜在的能源浪费。

中央空调(含热泵)是采用基于卡诺循环或逆卡诺循环原理的、对应能量迁移转换和输配的过程。发展到今天，基本的组成元素依然是：压缩机、膨胀阀、蒸发器、冷凝器，并配有冷却系统。在可持续性发展及环境污染恶化的大形势下，各种节能减排的方案已针对这一传统的运行模式开展，全面回收系统的废热和废冷。并采用各种变频策略，通过各种控制技术，并配合环境温度的变化来控制系统运行能耗。这些基于能量回收和按需供给的方法，为中央空调系统的运行优化作出了非常大的贡献。