中央空调冷却塔排水量自动调节优化控制仿真詹丽萍

中央空调冷却塔排水量自动调节优化控制仿真詹丽萍

詹丽萍

德州盛信投资开发有限公司山东省德州市253000

摘要：对中央空调冷却塔排水量进行自动调节控制，在提高中央空调制冷性能方面具有重要意义。由于中央空调冷却塔在运行过程中受到温度设置的限值，使得中央空调冷却塔排水量预测不准确，无法进行准确控制。传统调节控制方法，主要通过对中央空调冷却塔自身结构进行优化，缩短运行能耗，提高排水量自动调节控制准确度，存在调节控制难度大，效率低的问题。

关键词：中央空调；冷却塔；排水量；调节；控制

引言

近年来，中央空调以其高效节能、外型美观、舒适度高等优点被广泛应用于各种场合。由于中央空调安装位置的特殊性，使检修工作非常艰难。而中央空调在工作中冷却塔会产生冷凝水滴，影响中央空调换热器的换热效率，也会在中央空调的运行时影响换热器的流动阻力。中央空调冷却塔为了保证制冷效果需要调整机组工作的功率达到相应温度，使中央空调冷却塔的能耗有所增加，对整个中央空调冷却塔的运行产生影响。中央空调冷却塔排水量的自动调节控制方法的研究，是提升换热器和空调系统的各方面性能的基础，也是检验中央空调制冷工作性能的重要指标，成为众多学者的重点研究对象。但目前的调节控制方法没有考虑到环境因素变量的影响，使调节控制结果不准确，无法对中央空调冷却塔排水量给出准确评价和合理化建议。

1方案的选用

近年来沿海地区发电厂的数量和容量呈增长趋势.如果不采用适宜的冷却技术，沿海地区发电厂的温排水将引起愈来愈重的水体热污染，影响海洋环境和生态平衡.近来人们越来越关注直流冷却系统的可用性，并趋向于认为这是一种不利于水体环境和生态平衡的技术.直流系统将大量的温度较高的海水（41～45℃）直接排放到海域中，对海湾水体环境及海水生物产生不利影响.采用带海水冷却塔的循环冷却水系统能极大地减少温排水量，从而基本消除温排水对海湾水体环境及海洋生物造成的影响，符合国家环保政策的要求.这种方式只有约6%的循环海水被排回海域中.由于温排水量很小，不会对海洋环境和生态平衡产生较大影响.海水冷却塔的选用条件是：（1）温排水量受限.对于沿海（或海岛）电厂，如果环保、海洋、渔业等部门提出严格要求，限制温排水量，从而不能采用直流取排水系统时，可考虑海水冷却塔方案.（2）冷却水系统方案优选.对于某些沿海工程受地形条件或水位条件、输送距离等条件限制，直流取排水比较困难、造价较高时（尽管可能仍低于海水塔方案），也可考虑海水冷却塔方案.（3）利用排烟塔的防腐能力.当沿海电厂已确定将采用排烟塔时，可考虑海水塔方案.因为海水塔和排烟塔均需要加强防腐，将两者合二为一，可以一防两用，相对节省投资.（4）因环保政策趋势的长远考虑.虽然海水塔方案初投资和年运行费通常均高于直流系统方案，但采用海水冷却塔能够满足越来越严格的温排水量限制和海洋环保要求，是一种符合国家环保政策、顺应长远趋势的方案，可以避免将来因为温排水超标而被迫改造甚至关停.

2中央空调冷却塔排水量控制系统原理模型

对中央空调冷却塔的排水量调节控制即对排出的水的质量和体积进行调节控制，应用换热器表面冷凝水滴状态模型和动量理论对水滴的排出予以分析，对粗糙和光滑接触面下产生的冷凝水滴结合接触角，分别计算两种情况下冷凝水滴排出所需动能，通过表面张力与重力的物理平衡关系得到冷凝水滴的最大直径，可得不规则冷凝水滴的体积，根据分析中央空调冷却塔换热器表面的冷凝水滴分布情况，得出不同水滴形态所占比重，可得冷凝水滴的总质量与体积，实现对排水量的自动调节控制。基于对中央空调冷却塔换热器表面水滴运动的前进接触角和后退接触角的原理，从水滴运动能量的角度来分析，水滴在粗糙接触面上运动所需净能量如下

式中，Qs、Bs、Qb、Bb是由换热器表面材料性质决定单位为常数，Dmax和Dmin是冷凝水滴的直径最大值和最小值。在不考虑边界效应的情况下，对比实际参数得到最佳的Bs值，由D/Dmax=0．2得到的冷凝水滴尺寸分布参数关系如下

式中，M为冷却塔排水量，V（D）n（D）为冷凝水滴总体积。通过上述公式可得排水的体积和质量，由此完成中央空调冷却塔排水量的自动调节控制。

结语

提出一种新的中央空调冷却塔排水量自动调节控制方法，应用变量转换控制的方法对中央空调冷却塔的排水量进行调节控制，根据中央空调冷却塔压缩机空气压缩的压力与湿度关系，得到空气中的气态水转换为液态水的判别临界压力值，通过冷却塔冷却的工作原理，控制一定体积的空气对其进行加压处理，利用判别临界压力值求得凝水系数，进一步通过计算与分析求得中央空调冷却塔产生的排水量，完成对中央空调冷却塔排水量的自动调节控制。

参考文献：

［1］王晨宇，等．地铁站空调冷却水系统节能控制策略研究［J］．建筑科学，2017，33（2）：102－106．

［2］徐象国，等．空调换热器表面排水性能计算模型、整体影响及改进方法综述［J］．机械工程学报，2017，53（4）：122－133．

［3］庄大伟，等．竖直翅片间液桥体积计算模型［J］．化工学报，2016，67（10）：4080－4085．