基于混合整数非线性规划模型的地铁站通风空调水系统节能措施及潜力研究

近年来,随着地铁建设快速发展,地铁通风空调水系统作为地铁建设的重要组成部分,其能耗是地铁车站的主要能耗之一。因此,选择合理的通风空调水系统,采用有效的节能运行策略,是降低地铁环控系统能耗的关键。本文以上海地铁某车站为例,基于冷水机组、水泵、冷却塔等设备的实际运行数据建立了混合整数非线性规划模型,提出了寻求降低地铁车站通风空调水系统整体运行能耗的多设备协同优化策略。模拟分析结果表明,协同优化策略相较于常规变频策略具有显著的节能优势,年节能量可达24%。

氟泵空调制冷系统节能特性实验研究

在信息通信、数据中心、电子、核电等特殊领域,需要机房空调制冷系统为其部件散热降温,氟泵空调制冷系统近年来逐步发展。在外环气温较高时,氟泵空调制冷系统使用压缩机进行制冷;在外环气温较低时,氟泵空调制冷系统则关闭压缩机使用氟泵制冷。氟泵空调制冷系统的工作模式切换策略、系统配置参数等是影响氟泵空调制冷系统节能效果的重要因素,业内研究较少。本文在焓差实验室搭建了氟泵空调制冷系统,并在宽外环区间下利用焓差法研究了该系统性能,结果表明:在外环温度比室内环温低(10~12)℃时,氟泵系统比压缩机系统更节能;氟泵空调制冷系统的全年能效是压缩机系统的1.93倍,氟泵系统的1.24倍;在-5℃外环温度下,研究了氟泵系统的配置参数对其性能的影响,研究结果表明:氟泵系统的泵档位、氟灌注量、内机与外机连接管管径对其性能影响较大,提升氟系统循环量、合理匹配系统灌注量、降低氟流程阻力将大幅提升氟泵系统的制冷能力及能效。

中温供水大温差集中空调系统能效分析

为了研究基于新型中温供水大温差空调末端的超高效空调系统的运行能效及经济性优势,本文首先介绍了中温供水大温差超高效空调系统逐时仿真流程,然后基于一个典型工程案例,分别设立常规空调系统方案、中温供水空调系统和中温供水大温差空调系统方案对其进行全年逐时能耗仿真。结果表明:中温供水大温差空调系统(方案5)制冷机房能效可达7.20,相比常规全定频(方案1)提升107%;相对于传统方案,中温供水大温差系统初投资仅增加18.4%,在2~3年内即可回收。

基于高效冷却流道设计的变频空调模块散热实验研究

随着电子器件功率上升化、设备小巧化、环境多样化的“三化”发展趋势,使得器件的温度逐渐升高,同步随着变频空调的高速化,进一步加剧了模块温度的上升,给散热系统带来了更为严峻的考验,本文基于多目标构型,依托空调实际散热风场,通过空腔引流效应,创新冷却流道散热器设计,并结合实验验证实现模块温度最高降温18.5℃,为变频空调小型化设计带来的热设计问题提供方案借鉴。

家用空调系统管路应变分析及优化

针对家用空调系统管路应变超标等问题,对原系统进行模态和基于模态叠加法的谐响应仿真分析,并与测试值进行了对比研究,固频和应变仿真值与测试值分别相差小于2 Hz和3με,误差小于2.99%和2.37%;分析了管路应变超标的两种可能原因,提出了两种改进方案,并分别对改进方案进行对比分析。结果表明,针对应变最大位置和共振频率,通过改变管路走向和布局,应变最大降低了89με,降幅达到81.7%,效果显著;对空调管路自身进行动态特性研究,并在设计阶段预测和降低管路应变,对提高管路寿命和可靠性具有重要意义。

多联分体式空调系统室内环境热舒适性实验研究

为研究和改善多联分体式(VRF)空调系统室内环境热舒适性,在模拟真实家装条件的人工环境实验室开展实验研究。采用控制变量法,在制冷和制热工况下分别设置4组对照实验,并基于室内环境热舒适性评价指标对实验数据进行分析。研究结果表明:温降速率主要受风挡、室外温度和开机数量的影响,设定温度对温降速率的影响小;温升速率主要受风挡及室外温度的影响,设定温度和开机数量对温升速率影响小。制热工况下,设定低风挡,房间的竖直温差最小,但活动区域温度低于18℃。停机过程可减小竖直温差,但会降低室内平均温度约4℃。设计并安装满足实际使用条件的活动式导风结构,合理提高制热时的停机温度点,并增大出风速度,可有效提升多联分体式空调系统室内环境热舒适性。

基于三缸压缩机的多联空调系统超低温回油可靠性实验研究

三缸压缩机应用于空调系统,解决了空调系统在超低温环境下制热量低及排气温度高的问题,同时拓宽了空调系统的运行范围;但随着应用环境温度的降低,压缩机润滑油的粘度增大,又由于回油毛细管规格的限制,导致在超低温环境下,机组启动时所产生的压差不足以推动回油毛细管中的润滑油,从而导致回油管路堵,影响机组的正常使用造成压缩机缺油损坏。本文通过对三缸压缩机多联空调系统的回油进行实验研究,得出低温状态下管道阻力、高低压差及油粘度对压缩机回油的影响;并提出一种增加辅助回油管的方法,解决了三缸压缩机多联空调系统在超低温环境下的缺油问题。

基于大数据的空调用电量研究

为实现夏季用电高峰期对空调等用电设备的柔性负荷控制,避免出现电网拉闸限电等极端用电调控现象,建立了空调用电量简化计算模型和能耗模型,结合20万台空调实际运行数据研究了用户温度设定习惯和能耗随设定温度的变化规律,并提出了空调用电柔性调控建议。结果表明:用电量简化计算模型经实际工程验证有效,误差可控制在5%以内;制冷设定温度每提高1℃可节约电量0.054 kW·h,制热过程每调低1℃可节约电量0.061 kW·h;通过直接功率限定或间接温度限定可实现用电的柔性调控。

关于大功率光伏多联式空调系统元器件可靠性的实验研究

随着光伏空调技术的日益成熟,大功率光伏并网成为趋势,而随之带来的并网逆变器内元器件因发热而导致的温升超标成为难以攻克的问题。该文通过对不同环境温度、不同发电功率、不同压缩机频率及不同外风机频率条件下元器件温升情况进行研究,提出了一种通过控制空调外风机运行频率并优化元器件选型的方法,有效解决了大功率并网状态下光伏空调的元器件温升问题,保证机组制冷能力不受限制的前提下,提高了光伏多联式空调系统元器件的可靠性。

空调器室外机跌落仿真分析及包装结构优化

针对某空调器室外机跌落试验中出现的问题,建立仿真模型并验证模型的准确性。利用仿真模型对室外机包装泡沫结构进行优化,跌落试验仿真结果显示,优化后室外机的最大加速度绝对值降低49.3%,泡沫的内能峰值提高41%左右,包装可靠性显著提升,室外机外壳及内部零部件未损坏。

基于优化神经网络的空调系统未知类型故障诊断

目前基于数据驱动方法的制冷系统故障诊断模型,只能对参与建模训练的已知类型故障进行诊断,而对于未参与建模训练的未知类型故障,不能正确地诊断。针对这一问题,本文提出了一种优化神经网络的故障诊断策略。利用已知类型的故障数据建立BP神经网络模型,然后确定一个区分阈值,能够实现对未知类型故障的诊断识别。结果表明:对于包含所有故障类型的测试数据,模型的诊断正确率为88.62%,对于其中的未知类型故障,模型的诊断效果显著,正确率为99.48%。

应用R410A制冷剂的补气增焓热泵型电动汽车空调的制热性能实验研究

测试了新开发的应用R410A制冷剂的补气增焓热泵型电动汽车空调的制热性能,并与原应用R134a制冷剂的普通热泵机组的制热性能进行了比较。实验结果表明,新系统能可靠运行在-15℃及以上的低温制热区间,压缩机排气温度可以控制在56.3~83.0℃,机组制热量比R134a系统提升了17%,0℃以上的整体能效提升了21%。新系统解决了R134a系统低温工况下排气温度高、制热性能衰减严重的问题。

时变载荷激励的空调滑片式压缩机用球轴承振动特性分析

基于滚动轴承动力学理论,建立了时变载荷激励的空调滑片式压缩机用球轴承非线性动力学方程组,采用Gear Stiff(GSTIFF)变步长积分算法对其进行求解,就球轴承的结构参数和工况参数对球轴承振动特性的影响进行了分析。结果表明:时变载荷激励下球轴承的振动响应频率以时变载荷频率为主,表现出强迫振动,且振动速度幅值远高于恒定载荷下轴承振动速度幅值;结构参数中,原始径向游隙对球轴承振动特性影响显著,采取零游隙或负游隙能够有效地抑制时变载荷对轴承的冲击;保持架兜孔间隙对轴承振动影响较小,存在最优的保持架兜孔间隙使得保持架振动最小;考虑时变载荷的影响,对空调滑片式压缩机用球轴承施加0.3%~0.6%额定动载荷的轴向预紧力可实现降低轴承振动目的。

关于壁挂式空调制热舒适性最优出风温度的实验研究

通常,壁挂式房间空调在制热运行时,热风难以落地,导致房间温度分布上热下冷的问题。房间人体主要感受热量的垂直高度为地面0.1 m 到1.1 m,经验证,当出风温度在43 ℃以上时基本不能满足ISO 7730:2005 标准要求[1],用户热感效果较差,怎么解决该问题一直困扰各空调企业。本研究对空调制热不同出风温度和速度运行下房间的温度场进行实验研究,结合空气热物理特性,并结合舒适性评价指标,在不增加产品成本的情况下,得出空调制热最优出风温度的实验方法,实现热风落地,提高用户热感效果。

可倾瓦多孔质轴承-转子系统动力学特性的实验研究

基于可倾瓦多孔质轴承搭建了可倾瓦多孔质轴承-转子系统实验台。在分析多孔质可倾瓦渗透特性的基础上,研究了不同供气方式、不同供气压力和不同转子不平衡量等因素对该轴承-转子系统动力学性能的影响。研究表明:多孔质轴瓦的渗透率与供气压力无关;转子同步振动的临界转速随着轴承整体供气压力增加而减小,临界共振振幅随供气压力增加而变大;增加上轴瓦组供气压力对转子的同步振动影响较小,对次同步振动有一定的抑制作用;转子振幅随下轴瓦组供气压力增加而增大,临界共振转速随下轴瓦供气压力增加而减小;转子不平衡量可以激发转子次同步振动的出现。

离心式冷水机组大温差设计运行特性的实验研究

中央空调冷冻水系统大温差设计可以显著降低输配能耗,对系统节能具有重要意义。但随设计温差增大、冷冻水流速降低,蒸发器水侧传热系数逐渐减小,成为制约冷水机组能效的主要因素。本文基于蒸发器换热机理,理论分析了冷冻水大温差对蒸发器换热性能的影响,并通过离心式冷水机组串联运行的方案,实验对比了大温差工况下不同水路流程对整机性能的影响。结果表明:在冷冻水10℃大温差设计工况下,采用蒸发器双流程串联的设计方法,相比于单流程方案能效可提升6%;而得益于串联方案中间温度的存在,上下游机组在负荷占比为55%∶45%时,整机能效达到最佳。

制冷空调系统中压缩机缺氟可靠性的试验研究

压缩机作为空调系统的主要核心部件,决定着制冷空调系统的性能和使用寿命;随着系统中冷媒量的减少,压缩机绕组温度及排气温度将不断升高,出现润滑油恶化等问题,易造成压缩机的损坏。本文通过对不同冷媒充注量下系统运行参数的研究,得出缺氟状态下排气温度、绕组温度、蒸发器温度及冷凝器温度的变化趋势,并提出一种采用蒸发器温度及冷凝器温度进行判断的缺氟保护控制方法,避免了压缩机的超负荷运行。

空气源热泵在北方煤改电工程中的节能运行试验研究

本文通过对空气源热泵在北方煤改电中的实际使用情况进行模拟测试,分析了空气源热泵使用双级压缩机搭配散热器末端在不同室外侧环境温度和不同设定出水温度条件下的机组能效。实测数据表明:机组在模拟北方冬季不同外界气温条件下运行良好,机组性能系数(COP)均在2.0以上,在0℃工况时,机组COP达到2.78。本文在满足舒适性要求的情况下提出能效比优化策略和节能运行方案,通过优化融霜控制提高空气源热泵实际使用过程中的能效比。

关于空调系统转子压缩机回油可靠性及优化的试验研究

润滑油的润滑效果对压缩机可靠性有较大的影响,润滑不良是导致转子式压缩机失效的主要因素;笔者通过对压缩机在不同负荷、不同冷媒量下的泵油情况进行实验研究,分别得出压缩机在两种状态下的泵油趋势,提出一种验证压缩机回油可靠性的试验方法,通过该方法验证出压缩机缺油故障原因并提出压缩机整改优化方案。

变频活塞压缩机超高频运行气阀特性分析及实验研究

传统冰箱活塞压缩机通常在75 Hz以下运行,针对活塞压缩机在超高频(机械频率140 Hz)运行时容积效率衰减的问题,本文结合阀片运动特性,研究吸排气阀片刚度等因素对超高频运行时压缩机容积效率的影响。结果表明:阀片刚度和固频是影响压缩机高频运行容积效率的重要因素;适当提高吸排气阀片刚度和固频有利于提升容积效率;以某5 cm3排量压缩机为例,优化后,吸气阀片刚度增加93.5%,排气阀片刚度增加326%,压缩机的容积效率比原方案均有较大改善。