南昌大学研究生开题报告（机电一体化蓄冷中央空调系统的研究）.doc

南昌大学工程硕士研究生学位论文南 昌 大 学开 题 报 告 机电一体化蓄冷中央空调系统的研究姓 名：XXX专 业：电气自动化年 级：2003级导 师：XXX教授 二四年十二月一、课题来源及意义 随着我国现代工业的发展、人民生活水平的提高和城市化进程的加快，中央空调系统、家用空调器以及其它各类空调制冷系统的应用已越来越广泛，空调的电力消耗也随之不断增长，致使电力系统峰谷负荷差加大，电网负荷率下降。目前我国电网结构薄弱，电网承受能力差，造成了配电设备超载运行甚至拉闸限电的情况。为了缓解我国能源短缺、电力紧张的矛盾，蓄冷空调系统以其简单的结构和显著的社会经济效益日益受到重视，它对我国的经济建设和电网的调峰、节能具有重要的现实意义。应用这项技术，可以平衡电网的峰谷差，提高电能的利用率和发电设备的运行效益，缓解电力紧张状况。由于我国蓄冷空调技术起步较晚，国内的蓄冷空调市场绝大部分被国外或合资企业的品牌所引领。虽然国外蓄冷空调产品的品牌较多，但实际都是蓄冷空调系统中的一部分，属于“半成品”，加上我国特定的国情和建筑行业的现行体制，造成了蓄冷空调在设计、安装和施工上的难度和风险，形成蓄冷空调推广应用的“瓶颈”，制约了蓄冷空调在中国的发展。 江西集佳科技有限公司自主研发的“机电一体化蓄冷中央空调系统”将蓄冷系统、换热系统、控制系统集成为一体，是真正意义上的蓄冷中央空调产品。实现了蓄冷中央空调产品的工业化生产，结束了蓄冷中央空调系统原始的现场施工生产、市场无整机产品、无产品标准的历史；简化了现场安装、调试工作，减少了制冷主机容量及供电设施的初投资；利用网络平台的上位控制机、远程监控计算机和系统管理软件实现了传统产业的信息化改造；机电一体化为系统最优化、最经济化运行提供了保证，可以适应不同功能的需求。二、国内外蓄冷技术应用研究发展介绍 在70年代初，由于能源危机的出现，美国开始了现代蓄热技术的研究工作，制定了蓄热技术研究与发展规划。其中，就包括昼夜蓄热、蓄冷技术的研究项目。1987年美国的一些研究人员开始呼吁在空调行业推广应用蓄冷技术来满足移峰填谷的要求。从1990年起，开始对蓄冷系统的优化设计、控制和计算机模拟，以及节能问题进行研究。1986年在美国圣地亚哥州立大学建立了能源工程研究所，并于1990年5月开始了一个3年计划进行蓄热技术的研究、设计和测试工作，这极大地推动了冰蓄冷空调技术的发展。另外，美国的一些国家实验室和大学也在积极进行相关技术的研究和产品的开发工作，不断提高和改善蓄冷技术应用的可靠性，并为用户提供广泛的技术任务。日本是在80年代初开始蓄冷技术研究工作的，到了1985年就已有22项工程应用了冰蓄冷技术。日本于1988年实行了电力费用的大幅改动，这极大地促进了蓄冷技术的发展，特别是冰蓄冷技术，在19902000年间冰蓄冷空调系统增长很快，增长率达到400。在英国、加拿大、德国、澳大利亚等国，蓄冷技术也得到了应用。蓄冰空调技术在中国的应用起始于九十年代初，当时，在我国许多地区虽然供电负荷峰谷差总是已十分严重，可是由于电力系统并设有实行相应的政策，同时国内暖通界人士对蓄冰空调技术也普遍缺乏全面深入的解，所以，冰蓄冷技术没有得到很大的发展。我国的蓄冷空调技术虽然起步较晚，但目前在全国范围内采用蓄冷空调的工程正在逐年增多，个别的蓄冷空调工程还达到了较高水平，但与发达国家相比我国蓄冷空调的发展还处在起步阶段。在推广应用蓄冷技术过程中，美国电力研究院（EPRI）和美国采暖制冷空调工程师协会(ASHRAE)先后出版了商业蓄冷设计指南和蓄冷设计指南。我国目前尚未制定蓄冷空调产品的有关标准。为此，江西集佳科技有限公司制定了蓄冷空调产品的企业标准Q/JK01-2004组合式机电一体化蓄冷中央空调机组。三、课题主要内容及实施方案（一） 课题主要内容本课题研究的是综合利用暖通、电气、自动控制等技术将独立的蓄冷系统、换热系统、控制系统集成为一体，开发机电一体化蓄冷中央空调系统。1、蓄冷系统：由蓄冷单元、蓄冰罐、保温层、传热系统四部分组成。在机组中负责存储冷量。2、换热系统：由一台或多台换热器组成。负责将系统蓄冷系统所存储的冷量或冷源（制冷机）所制取的冷量转换传输给空调负载（如风机盘管等）。3、控制系统：由机电设备和控制设备组成。负责机组工况自动切换、自动调节，达到最优化最经济化运行。机电设备由冷媒动力泵、电动调节阀、各类传感器和其它设备组成，主要功能为提供冷媒循环动力，并通过电动调节阀改变冷媒的不同循环路线，实现冷源为蓄冷系统充冷、蓄冷系统放冷（为负载供冷）、冷源为负载直接供冷以及它们的混合工作方式。控制设备分为前台现场控制系统、后台监控系统、远程监控系统三部分。前台现场监控系统由可编程逻辑控制器(PLC)系统和手动控制装置组成，与机组各功能段的各类传感器和控制执行器相连接，实现控制段上述各功能作业的自动控制，亦可切换为手动控制；后台监控系统由上位计算机和相应软件组成，通过连接现场可编程逻辑控制器(PLC)，实施后台监控、报警及数据归档功能；远程监控由计算机和软件组成，通过远程通讯和前台现场控制系统或后台监控系统连接，实施网上远程控制。（二）实施方案 系统结构如下图（虚线内）所示，主要包括8个方面的内容：蓄冷中央空调系统蓄冷单元自控系统1、蓄冰罐采用5mm厚钢板焊接的方形箱体，中间采用聚氨脂发泡保温，外部为彩色钢板表面。2、蓄冰球集佳蓄冰球系专利技术，具有极高的可靠性和使用寿命，球壳材质对于球内的储冷液和球外的载冷剂均呈中性，其换热面积（即球的表面积）比其它同类产品大的多，所以它的蓄冷率、融冰率、瞬时放冷速率和制冷效率都比较高，这一特性保证了系统运行的可靠性，经济性和应急供冷能力。3、补液箱采用普通钢板生产并进行保温处理。根据工程现场情况确定最佳安装位置，一般比蓄冷系统最高点高一米左右。4、换热器采用国际知名品牌阿法拉伐所生产的板式换热器。5、乙二醇泵乙二醇泵选用国际知名品牌格兰富NK型单吸泵，其输出功率不受影响，运行经济、可靠，维护简单，轴承稳固、耐磨等优点。6、保温材料采用100mm厚的高密度（45kg/m3）阻燃聚氨脂发泡材料，外管道采用橡塑材料包扎，确保保温效果，使回路的冷量损耗最小。7、现场控制器 采用德国SIEMENS公司原产的可编程逻辑控制器（PLC）。8、载冷剂 采用25浓度的乙二醇水溶液，其相变温度在-12，低于蒸发器-8的最低蒸发温度。四、技术可行性论证 江西集佳科技有限公司一家从事智能中央空调系统设计、开发和生产的高科技公司。公司管理规范，技术力量雄厚，具有一支高素质的人才队伍。本课题项目已列入省科技厅、省经贸委科研项目及新产品试制计划，在项目研发资金投入方面有充分的保证。本人对冰蓄冷空调系统进行了深入的学习，具有一定的理论和实践基础。五、课题拟解决的主要问题1、各种工况切换和设备起停控制。2、蓄冷量和蓄冷时间自动控制。3、管道系统状态检测。4、蓄冰罐结构设计和管路布置。六、技术关键或难点1、 冷媒水温度的测量与控制。2、蓄冷系统与控制系统的集成。3、系统运行的稳定性、可靠性。七.预期达到的目的（1）完成机电一体化蓄冷中央空调系统产品的研发工作，通过检测验证满足研制任务要求，达到了国际先进水平、国内领先水平。（2）主要技术指标符合企业标准规定的要求： a充冷量：1500kWh5% b放冷量：1500kWh6% c放冷速率：375kW（3）安装费用降低约40%。八、研究过程及时间安排2004.052004.8