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中广欧特斯桐乡双创中心商用承压热泵热水项目

桐乡数字经济双创中心（以下简称”双创中心"）位于浙江省嘉兴市桐乡市经济开发区科创集聚区核心区域，是全市经济发展、招才引智的主平台、主战场，被誉为城市高质量发展的形象之窗。

双创中心定位为积极承接世界乌镇互联网大会溢出效应，持续引进以智能驱动为核心的数字经济，兼顾以创新创业为核心的人才项目、以精准服务为核心的生产性服务业、以标杆引领为核心的总部经济。自建成投入使用以来，双创中心已在承载世界互联网大会红利、发展数字经济中创造了一项又一项的精彩，未来将会成长为长三角具有影响力的”数字经济发展中心”和”科技创新集聚中心”。

作为当地的重要项目，双创中心的配套设施均为业内高水准产品。2019年，该项目的商用承压热泵热水系统在筛选承建品牌时，经过了多道严格的比对，最终中广欧特斯商用承压热泵热水系统设计凭借优质的产品、专业的服务成功入选。

双创中心的中广欧特斯承压热泵热水系统，一共采用了13台10HP中广欧特斯商用热泵热水主机和72个455L的大容量承压水箱。主机与水箱分别安装在两块区域，占地面位约为60㎡和 100~\mathsf{m}^{2} 。

中广欧特斯商用承压热泵热水系统由中广商用热泵主机、加热水箱、储热水箱、补水水箱以及核心控制系统等配件组成。主机运行后能将热能传递至封闭水箱中，通过内部水流循环，将每一个承压水箱充满热水，最终满足末端用水的需求。

中广商用承压热泵热水系统相比传统的开式热泵热水系统，高效、热损小，节能至少超 30% ：恒温恒压、精准点对点末端供水，用水舒适度大幅提升；故障率低、系统稳定性高，整套系统的使用寿命更长；水箱模块化组合，占地小、安装灵活度高；闭式系统水质避免二次污染，可更好地保障用水健康。

为了保证品质，中广欧特斯的每一道制造工序都经过了严格品质把控与检验。为了保证设备的经久耐用，在发货前，中广欧特斯还特别对该批设备外机进行了防

腐处理。

施工时，中广欧特斯工作人员一丝不苟，严格按照施工程序执行，为产品后期稳定运行打下了坚实的基础。为了保证系统整体的美观度及耐用度，中广欧特斯还对供水管道进行了铝材全面包裹。

2019年9月，数字经济双创中心正式开园并投入运营。经过3年多的使用，中广欧特斯商用承压热泵热水系统运行稳定，未发生任何故障，默默地守护着该园区工作人员及参会人员的用水温暖与健康。经过特殊防腐处理的中广欧特斯商用热泵热水主机、水箱、管道等，经过多年的风吹日晒依然如新。

奥利凯空调护航东港市中心医院项目

随着各大医院软硬件设施的完善，中央空调的配备成为必不可少的存在。医院空调不仅要求舒适性，更关系到病人的治疗与康复、医护人员的健康。良好的空气品质成为治疗疾病、减少感染的重要技术保障。近日，奥利凯空调成功服务东港市中心医院项目，为该项目提供模块式风冷冷水（热泵）机组、组合式空调机组以及风机盘管机组等。

东港市中心医院是东港市医疗、护理、预防保健的教学、科研、实习中心，东港市急救中心。1993年12月被辽宁省卫生厅评审为首批二级甲等医院。1998年起连续四次被中共辽宁省委、省政府授予”文明单位”。

奥利凯模块式风冷冷水（热泵）机组运行稳定可靠，控制多台模块时，可自动计量每台压缩机的运行时间，优先运行工作时间短的压缩机，均衡压缩机磨损，延长机组寿命。壳管式换热器采用螺旋折流板专利设计技术，循环水按螺旋线流动，不存在水区死角，换热系数高、抗冻性能高。

机组控制先进，远程控制，无人值守。设置好参数，一键开机后，系统会全自动运行，可实现自动开关机。采用大屏幕液晶线控器集中控制，模块化控制。可以设置三级密码，确保机组安全运行；具备三级限期运行设置功能，并具有唯一的解锁密码。可实现远程控制功能，线控器可在1000米范围内任意安装，抗干扰能力强。具有自诊断功能，出现故障后，自动报警，中文显示故障原因，可及时发现和处理问题。

机组采用涡旋式压缩机，涡旋式压缩机相比其它型式压缩机，振动小、噪音低。采用大风叶、低转速风机，运行噪音低。

奥利凯组合式空调机组拥有专利的箱体结构设计，结合无间断柔性密封技术，确保箱体卓越的密封性。专利设计保证超低漏风率，漏风效率高于国标要求。完全断冷桥设计，保温效果好。采用波纹或开槽翅片，最优化片间距设计，换热效率高于同行业水平增加 15% 左右，间接降低了电机能耗。“之”形流程设计替代传统“W”形流程设计，能够确保在冬季停机时把换热器内的水放干净，可有效避免表冷器盘管冬季冻裂问题的发生。盘管最低处设置放水阀，保证机组在试压或停机后能充分将盘管内的水排放干净，防止冻裂。

奥利凯空调机组符合环保理念、节约能源的先进性实施方案，完美契合医院对机组设备的要求标准和医院的实际发展需求。作为专业的中央空调供应商，奥利凯将继续竭诚为用户量身定做合理的系统解决方案，成为更多医疗项目的优质合作伙伴。

令暖+热水！中广助力蓝海钧华大饭店营造四星级舒适体验

空气源热泵技术作为新一代大规模商用冷暖、热水解决方案之一，以其稳定舒适、高效节能的特点，成为了当前酒店行业冷暖和热水供应的理想选择。

作为热泵行业领军品牌，中广欧特斯空气源热泵机组以性能优异、运行稳定等综合优势，在全国各地的星级酒店工程中打造了众多精品案例，获得了行业的一致肯定与好评。

2021年，中广欧特斯服务了山东省淄博市沂源县蓝海钧华大饭店，为酒店配置了5台50HP超低温空气源热泵热水机和20台52HP超低温空气源热泵两联供机组，全方位助力酒店打造四星级健康舒适体验。

■项目背景

蓝海钧华大饭店是蓝海酒店集团旗下四星级规格的酒店品牌，位于山东省淄博市，总建筑面积3万余平方米，于2020年动工新建，是一家集餐饮、住宿、会议、健身、办公、公寓于一体的综合性商务酒店，为当地星级酒店中的标杆。

2021年年初，酒店对热水和冷暖设备进行公开招标，经过严格的筛选，中广欧特斯凭借自身过硬的实力成功中标该项目。

■项目安装

接到设备后，现场的施工团队采用风盘作为机组末端，经过40天的安装工作，确保项目如期交付。2021年9月，酒店建设完成正式开业后投入运行，中广冷暖、热水系统为酒店实现高效的夏季供冷、冬季供暖，以及全天候恒温恒压供的热水与恒温泳池等服务，每日可提供250吨的舒适热水，为酒店宾客提供了更舒适的住宿体验。

当前，中广欧特斯空气源热泵产品已稳定运行近一年时间，酒店领导对中广产品的运行效果非常满意：“今年气候有些极端，但是酒店的冷暖及热水都能稳定供给，不仅冬天采暖效果非常好，夏天的制冷效果也很稳定，体感很舒适。”

内部循环过冷对制冷空调系统性能有什么影响？

作者：王磊

制冷空调系统的性能水平通过系统COP来评价，采用外部辅助循环系统虽然可以有效确保制冷循环能效水平的提升，但是采用的辅助系统可能具有投资高、占用空间大、性能水平低等问题，而且这种方式依赖于两个系统间能量交换的配合情况。因此，本文我们来探讨下，内部循环过冷对制冷空调系统性能的影响。

1、四种内部循环过冷方法与热力学计算

1.1内部循环过冷方法

制冷空调系统内部循环过冷方法的本质就是利用循环中某一环节的部分或全部制冷工质吸收冷凝器出口工质的热量。根据利用部位的不同可以有如下四种方法：

(1)方法一

方法一为传统的采用回热器的回热循环，利用了蒸发器出口的低温气态制冷工质吸收冷凝器出口高温工质的热量实现过冷。采用回热循环的制冷空调系统示意图如图1所示，这种方法在实现液态工质过冷的同时也会导致压缩机存在一定的吸气过热，且工质过冷度幅度一般不大。

图1回热循环系统示意图

该方法实现起来较为简单，只需增加一个间壁式换热器，或者直接将压缩机吸气管与冷凝器出液管紧密地固定在一起达到能够实现传热的效果即可。

(2)方法二

节流之后的制冷工质温度低，因此也可以在节流阀后、蒸发器供液前直接分流出一部分低温工质对冷凝器出口处的高温系统中只有一个节流阀，进入蒸发器内的工质与分流进入过冷器内的工质的温度、压力相同，因此，压缩机的吸气压力可视为蒸发压力。节流后的工质在过冷器内吸热存在相变，汽化潜热大，因此，在过冷度相同的情况下方法二中的过冷器结构尺寸相对于方法一中的回热器会更加小巧紧凑。

(3)方法三

该方法是将冷凝器出口的高温制冷工质分流出一部分，利用分流出的一小部分制冷工质产生节流冷效应，在过冷器中实现对剩余制冷工质的吸热过冷。使用这种方法实现内部循环过冷的制冷空调系统示意图如图3所示。

图3冷凝器出液分流系统循环示意图

图4过冷器出液分流系统循环示意图

由于辅助节流阀的存在，过冷幅度有一定调节能力，压缩机的吸气压力也不再与蒸发压力相同，而是蒸发器出口工质与过冷器出口工质混合后的压力。相对于方法二，方法三在冷凝器出口直接分流可能导致辅助节流后工质干度过大，分流工质的比例增大。

(4)方法四

在过冷器出口进行工质分流，分流出的一部分制冷工质通过辅助节流阀节流降温再进入过冷器为冷凝器出口的高温工质过冷，采用该方法实现内部循环过冷的制冷空调系统示意图如图4所示。

压缩机的吸气压力同样受到两组工质节流后的流量、压力影响。由于分流出的制冷工质在节流前经过了过冷，因此，相同的节流工况下，方法四中辅助节流后的工质干度更小。

1.2热力学计算模型的建立

本文采取热力循环计算的方式进一步分析前述四种内部循环过冷方法对制冷空调系统性能的影响，下面对四种过冷循环的热力学模型做出如下假设：

① 忽略管道与换热器内部制冷工质流动的阻力与动能变
化；② 各换热器在进行热量交换时无能量损失；③ 除蒸发器、冷凝器外，系统其余部件不与外界环境发
生热量交换；④ 节流前后认为制冷工质的值不发生变化；⑤ 冷凝器出口制冷工质为冷凝压力下的饱和液体；⑥ 蒸发器、过冷器出口制冷工质为各自对应的蒸发压力
下的饱和气；⑦ 压缩机吸气前有气液分离装置，吸气为蒸发器、过冷
器出口制冷工质发生混合后对应压力下的饱和气；⑧ 制冷工质压缩过程按照等效率0.7进行。

1.2.1系统COP计算方法

系统COP是评价制冷空调系统性能的一个重要指标，采用上述四种过冷方法的制冷空调系统COP计算方法分别介绍如下：

(1)方法一

采用方法一进行过冷的系统循环压图如图5所示，对应的系统循环COP计算公式为：

图5回热循环系统压焙图

其中， h_{1} -压缩机吸气状态点制冷工质值，kJ/kg;h_{2} -压缩机排气状态点制冷工质值，kJ/kg;h_{s} -蒸发器进口状态点制冷工质值，kJ/kg;h_{6} -蒸发器出口状态点制冷工质值，kJ/kg。

(2)方法二

采用方法二进行过冷的系统循环压图如图6所示，由于模型假设中规定过冷器与蒸发器出口均为饱和气，因此，压缩机吸气状态点与过冷器、蒸发器出口状态点相同，对应的系统循环COP计算公式为：

其中，FR-用于过冷分流的制冷工质占循环总工质流量的质量分数。

图6节流阀出口分流系统循环压烩图

图7冷凝器出液分流系统循环压焙图

(3)方法三

采用方法三进行过冷的系统循环压焙图如图7所示，过冷器与蒸发器出口温度压力不同，压缩机吸气状态点为混合后制冷工质对应压力下的饱和气，对应的系统循环COP计算公式与公式(2)相同。

(4)方法四

采用方法四进行过冷的系统循环压图如图8所示。方法四中状态点7为从过冷后的状态点4按照等原则降压得到的。对应的系统循环COP计算公式与公式（2）相同。从压图上看，方法四中从4点进行分流并节流到7点后的制冷工质干度更小，利于实现工质过冷，但被过冷工质为系统循环中全部的工质；方法三中分流的工质在节流后的干度更大，不利于实现工质过冷，但被过冷工质总量更小。

图8过冷器出液分流系统循环压图

1.22分流比例FR计算方法

内部循环过冷方法二、三、四需要从系统中分流制冷工质，分流的比例影响蒸发器制冷量与系统COP，另外制冷工质在经过辅助节流阀的节流后还会影响压缩机的吸气压力。用于过冷分流的制冷工质占循环总工质流量的质量分数计算方法如下：

(1)方法二

其中， h_{3} -主回路工质在过冷器进口状态点值，kJ/kg；

h_{4} -主回路工质在过冷器出口状态点值，\mathbf{kJ}/\mathbf{kg};

h_{7} -分流工质在过冷器进口状态点值， kJ/kg;

(2)方法三

h_{8} -分流工质在过冷器出口状态点值，\mathbf{kJ}/\mathbf{kg};

m, -分流出的制冷工质流量， \mathbf{kg}/\mathbf{s}

m -系统总循环质量流量， \mathbf{|\vec{k}\mathbf{g}/s} 。

联立式(3）、(4)可得到

(3)方法四

根据公式（3）、（4)联立，方法四的FR计算公式同公式

(5) 。

在以上模型假设与计算方法基础上，选取了制冷空调行业常见的R410A、R134a、R407C、R290四种制冷剂作为循环工质，改变不同的热力学计算工况，分别计算并讨论各种内部循环过冷系统的性能与循环关键参数的变化情况。模拟计算的工况条件如表1所示。

2、结果与讨论

2.1采用不同制冷工质时随过冷度变化的系统性能分析

利用方法二、三、四实现工质过冷需要从循环中进行工质分流。如果分流的工质比例过大则不利于系统的应用。图9为计算工况 1~4 的条件下不同工质在不同过冷度下所需分流的质量流量比例变化情况。

图9FR随过冷度变化情况

随着过冷度的提高，三种方法所需分流的工质质量流量也越来越大。在相同的过冷度下，R410A相比于其它工质所需的分流比例要更高一些，即便如此在过冷度为 10°C 的条件下FR值仍小于0.12。

采用方法二时，在同一过冷度下FR值要高于采用方法三、四，这是因为虽然从节流阀出口进行分流的工质温度更低，但工质的干度也更大，在对冷凝器出口高温工质进行过冷时就需要提供更大的流量。采用方法三、四时，在同一过冷度下FR值均相同，这一现象是由于在FR的计算方法中，虽然分流位置不同，但在同一计算工况下分别用于计算FR值的工质状态点的燈值却是相同的。

图10系统C0P随过冷度变化情况

计算工况 1~4 的条件下，系统COP变化情况如图10所示。首先可以发现，在采用方法三或方法四进行过冷时，系统COP的变化完全相同，这是因为从系统COP的计算方法来看，COP的变化主要取决FR值与公式中状态点对应的值，两种方法的FR值与各状态点值均分别相同，因此，系统性能变化规律也完全相同。

在蒸发温度 {12°}C. 冷凝温度 45°C 的条件下，采用方法三、四进行过冷可有效提高系统性能水平；方法二对系统性能无提高效果；方法一对R410A系统COP提高不利，对于其余三种工质系统的COP提高程度也较弱。分流的制冷工质虽然可以对冷凝器出口工质进行过冷，减小进入蒸发器制冷工质的干度，对制冷系统有利，但系统同时也需要提供分流工质循环的压缩功。不同制冷工质的热力性能不同，因此，造成了不同工质在采用不同过冷方法后的系统COP数值变化差

图11排气温度随过冷度变化情况

工质的排气温度影响制冷空调系统运行的稳定性与安全性。计算工况1中采用不同内部循环过冷方法时，制冷工质的排气温度与过冷度之间的变化关系如图11所示。从图中可以看出，在采用方法一时，排气温度会随着过冷度的增大而逐渐升高，这是因为方法一是利用压缩机吸气前的制冷工质吸热来实现过冷，因此，会造成压缩机的吸气过热度提高，在压缩终了会大幅度提高排气的温度，这表明采用回热方法对制冷工质进行过冷会受到更多的限制。而其余三种方法则是不存在由于过冷而导致的吸气过热度大幅度升高的现象，这也有利于这类过冷方法的推广应用。

在计算工况1中系统压缩机的增压比变化情况如图12所示。在方法一、二中，系统仅有一个蒸发压力，因此，增压比不会随着过冷度变化而变化。在方法三、四中，为了实现更大程度的过冷需要提高分流的工质比例，用于过冷的工质与蒸发器内工质的蒸发压力并不相同，因此，在吸气前两路不同压力的工质发生混合会由于流量比例的变化而导致压缩机吸气压力变化，最终压缩机的增压比也会发生相应的变化。

图12压缩机增压比随过冷度变化情况

从表中可以看出，随着过冷度的增大，采用方法三、四时系统压缩机的增压比是逐渐减小的，这是因为过冷度增大时，分流出的具有更高蒸发压力的那部分工质的流量增加了，提高了压缩机吸气前的工质压力。压缩机增压比的减小有利于系统COP的提高。

2.2保持过冷度不变时随冷凝温度变化的系统性能分析

冷凝温度对于系统COP有巨大影响，普通制冷空调系统的COP会随着冷凝温度的升高而下降。在计算工况5的条件下采用不同过冷方法时系统COP变化情况如图13所示。

图13计算工况5条件下系统 c o P 随冷凝温度变化情况

冷凝温度从 38°C 升高到 50~°C 的过程中，采用各种过冷方法的系统COP都出现下降的趋势，但采用方法三、四进行过冷的系统COP要始终高于采用方法一、二的系统。在整个冷凝温度计算区间内，采用方法三、四进行过冷的系统COP要高出采用方法一、二的系统 3.89%~6.11% 。

2.3过冷度与过冷器出口冷、热工质温差同时变化时的系统性能分析

过冷器出口冷、热工质的温差会影响系统的性能。图14为在计算工况6的条件下采用方法三、四进行过冷的R410A系统COP变化情况。

图14计算工况6条件下采用过冷方法三、四时的 c o P 变化情况

可以发现：

增大过冷度并减小过冷器出口制冷工质的温差会令系统COP朝着增大的趋势发展。在蒸发压力、冷凝压力不变的前提下，过冷器出口制冷工质的温差是由分流工质节流后的压力决定的，节流后压力越低则温度越低、温差越大、分流的工质进入过冷器前的干度越小，要实现相同的过冷度就会提高FR值，这就导致COP数值下降。因此，在同一过冷度下应尽可能减小过冷器出口冷、热工质的温差。

船舶空调：4大制冷形式，3大送风形式

一、船舶空调4大制冷形式

船舶上的制冷装置通常为单级蒸气压缩式制冷循环。船舶空调加热来源通常为燃油锅炉产生的高温饱和蒸气，目前对绿色船舶的要求严格，在很多客船上，利用船舶余热和废热作为热源，通常为船舶主机高温缸套冷却水换热或是通过废气锅炉收集的主机排气余热。船舶空调加湿来源通常为船用锅炉蒸气、蒸气发生器以及水和压缩空气。空调系统通常为一次回风系统，货运船舶一般采用全空气系统。客船、公务船这类人员多，舱室种类复杂的船型较多采用空气-水系统。船舶空调风管系统分为单风管和双风管系统，2种系统的优、缺点对比如表2所示。

双风管系统广泛适用于豪华客船或有较高要求的商船上。对于船舶上通常采用的直接膨胀式制冷系统，双风管系统更适合于满足不同区域的分别调节，对外部环境变化的适应性更好。但受船上空间限制，船上空调系统多为单风管、中压和中速集中式定风量空调系统，通过调节布风器送风量控制室温，但通常室内新风量得不到满足，影响了舱室内的卫生条件，因此，采用末端再加热的单风管集中式空调系统。

1、蒸气压缩式制冷

目前，大部分船舶制冷原理仍是蒸气压缩式制冷，制冷装置中的冷凝器一般使用海水或中央冷却水系统的低温淡水作为冷却介质。空调系统是船舶耗电大户，据统计，万吨级以上的民用船舶空调系统及伙食冷库能耗占总能耗的 18% 客轮和邮轮则超过总能耗 28% 。

随着国际海事组织（IMO）对船舶能效管理的要求日益严格，降低船舶制冷空调系统的能耗已成为落实船舶节能减排的重要内容。目前，船舶余热的新型节能制冷方式中，采用蒸气喷射式制冷和吸附/吸收式制冷技术。

2、蒸气喷射式制冷

蒸气喷射式制冷能够利用低品位热能驱动，在船舶上的应用有一定可行性。船舶废气锅炉所产生的蒸气可直接作为蒸气喷射式制冷的流体，其原理图如图1所示。研究者通过实验研究，发现系统工作过程中存在临界冷凝压力，并且喷射器对系统性能的影响较大；另外有人提出了一种以闪蒸罐为蒸发器的蒸气喷射制冷冷水机样机的设计方案，发现在蒸气压力为401325Pa，冷水温度为14.4°℃时，样机最高性能系数为0.4。

显而易见，蒸气喷射式制冷的效率较低，因此，未在船舶上得到广泛应用。

图1蒸气喷射式制冷原理图

3、吸附/吸收式制冷技术

吸收式和吸附式制冷均能够利用低品位热能驱动。大部分船舶上主要动力推进装置为柴油机，受卡诺循环的限制，其热效率只有约 50% ，存在于排烟和循环冷却水中大量的废热可作为驱动制冷机组的可行热源。船舶吸收式制冷系统原理图如图2所示。

图2船舶吸收式制冷系统原理图

以1艘万吨级的远洋船为例，全船余热可足够满足空调和冷藏系统的热量需求。通过研究发现：

（1)采用复合交变分离热管原理，可解决吸附制冰机直接用海水冷却吸附床带来的腐蚀问题。

（2）吸收式空调系统在船舶上节能效果显著。在船舶上应用吸附/吸收式制冷技术可充分利用船舶排气废热，节能降耗，同时可以解决CFCs工质的环保问题。

吸附式制冷技术需关注：

（1)受船舶空间所限，后续研究需提高系统制冷效率，减小系统装置体积；（2）对于吸收式制冷，在船舶摇摆或倾斜时，溶液容易从发生器内进入冷凝器或从吸收器内进入蒸发器，从而污染制冷剂，导致不能正常运行，因而，吸附式制冷相对于吸收式制冷更能适应船舶航行摇晃倾斜等特殊环境和工况变化带来的余热波动。

4、LNG(liquefiednaturalgas)冷能利用技术

为了控制船舶污染，打造绿色低碳船舶，以LNG为燃料的船舶越来越多。LNG通常要被气化后应用，在此过程中会产生大量的冷能。根据LNG蒸气的性质，其冷能可以应用于LNG船舶伙食冷库、海水淡化装置、空气分离装置等领域。LNG蒸气的温度较低，其作为冷源时对设备的材料有较高要求。

而且，LNG船舶蒸发的蒸气量有限，不能满足船舶上大规模的制冷需求，且由于LNG管路复杂，很容易泄露，因此，需经过相关机构认可后，才能进行实船应用。

二、船舶空调3大送风形式

1、孔板送风技术

目前，静压箱孔板送风的应用较广泛。舰船舱室受层高以及舱室天花板上方有电缆等管线铺设限制，因而安装静压箱的空间有限，通常舰船上的静压箱长度较大，高度较小，分布在天花板上方。

舰船上孔板送风的设计风速通常按舱室层高度减去1进行计算，兼顾设计要求和美观性能，孔板的推荐开孔孔径为8~10~\mathsf{mm} ，以此计算开孔率和总开孔面积，进而确定静压箱的数量。

舰船冷库温度的波动及库内送风方式对冷库内果蔬的保存影响较大，为了对冷库进行精确控温，降低冷库内气流速度，部分舰船上的冷库也由冷风机直吹形式改为孔板送风形式，通过果蔬保鲜试验可以发现，采用孔板送风形式的冷藏库，库温控制在 10{±}0.5 0 ^\circ C ，大部分蔬果都可保鲜贮藏至45d以上，大幅度提高了果蔬的食用周期，为舰船的长期远航提供了有力保障。

2、置换通风技术

目前，舰船舱室空调通风系统布置主要采用传统的上送风形式，其特点是上下室内温度基本一致，但工作区的空气龄较长。”雪龙 2^{\prime\prime} 号极地科学考察破冰船的学术报告厅和某新型训练舰的多功能厅均采用座椅送风系统。通过实际使用和模拟计算，该方案能有效降低吹风感，保证人体周围的空气品质，热舒适性指标符合要求。

在船舶上层较高的公共舱室采用座椅送风的置换通风形式：

一方面，可以优化气流，提高人员热舒适性，另一方面，天花板上方空调风管数量大幅减少，有效提高了舱室的净层高，这对空间狭窄的船舶舱室来说优势明显。根据设计经验，每个座椅下方的送风柱风量为 60~80~\mathsf{m}3 /h较合适，可满足送风量和送风温度的要求。

置换通风技术具有通风效率高、空气品质佳和能耗低等特点，在船舶上有一定的应用前景。由于应用置换通风方式的场量多为船舶人员集中空间，后续可结合模拟和实测，研究置换通风系统对舱室污染物去除效果。

3、大温差低温送风技术

低温送风系统具有降低设备容量、减小布置空间需求、降低成本及运行费用等优点，同时，低温送风系统可使室内空气的相对湿度与露点温度比常规系统更低，显著提高舱室的舒适性，该技术解决了船上有限空间内的布置和船舶空调舒适性的矛盾，在船舶上有广阔的应用前景。

有人结合潜艇空调系统能耗高、舱室温湿度控制难的问题，提出了将大温差低温送风、变风量控制和温湿度独立控制相结合的系统技术方案，该方案使系统能耗降低 30% ，噪声降低5dB，减小了设备体积和质量，有利于减小潜艇舱室噪声。值得注意的是，由于送风温度较低，各部分产生的温升波动比常规送风系统大，设计时要留有一定余量。

大宅热水系统解决方案需要综合考虑的九大因素

NO.1建筑面积

主要指的是热水覆盖区的建筑面积，建筑面积作为热水方案的参考主要是因为面积越大、管路越长，管路中存的容积越大，循环损耗量就越大，这对机器制热量的配置要求更高。原则上机器制热量至少要大于管路循环损耗量，超大别墅要注意化整为零、划分单元、独立循环、独立运行，不能只做一路循环系统，否则会出现逢年过节人多时抢热水的问题。

NO.2人口数量

常规别墅中，人口数量是做热水使用量测算的重要因素。在花洒流量平均10-12L/min情况下，平均淋浴按照10min测算，别墅客户群中人均淋浴热水需求量在100L-120L左右。如果采用20L/min流量的花洒，则人均淋浴热水需求量在200L左右，相当于普通长条形浴缸。如果400平方，常规别墅，人口4-6人，长条形浴缸200L，花洒流量10L/min，则连续热水需求量为，4人时：200mathsf{L}+3^{\star}100=500\mathsf{L} ，不用浴缸则400L，6人时200mathsf{L}+5^{\star}100=700\mathsf{L} ，不用浴缸则600L。不用浴缸情况下连续热水需求量范围（40-42度混合热水）在400-600L之间，每天均使用浴缸情况下连续热水需求量在500-700L之间。如果采用热泵热水机解决，纯热泵水温55度情况下需要500-700L容量选型，如果纯热泵水温可以65度，则机器容积可以放到350-450L之间即可。同时要求机器制热量大于循环管路损耗率，一般在5kw制热量以上。

需求。在做热水方案选型时，除了按照平均测算热水需求量外，还要考虑业主是否有特殊习惯或者特殊要求。比如客户需要每天泡澡习惯，且浴缸很大达到500L，那产品选型方案中这位要重点考虑，不能用人均热水使用量来测算。甚至需要单台机器单供这一个用水点，其他用水点集体用一套热水系统。比如客户上下班很规律，那么热水系统的定时循环功能可以根据客户的上下班时间匹配设定。比如客户很专业知道不同循环模式的耗能倍数区别，且已经会使用点控式循环模式，且愿意等待则可以根据业主的需求选择点控式循环模式，机器容量的配置也可以降低一些。

NO.3使用习惯

不同的人有不同的使用习惯，真实的使用习惯是真实的

NO.4循环模式

同样的建筑需求，如果采用不同的循环模式，可能产品选型配比方案是不一样的。如果采用热泵产品来做热水循

NO.5管道布局

管道长短决定了循环损耗，管道布局也会影响管道长短，甚至影响到采用什么循环模式。比如800平方别墅，如果没有分单元分层控制，只做了一路大循环，串联了所有用水点，那么循环模式只能选择定温循环，点控式循环模式（水控、按键或遥控）几乎不能使用，因为管路太长等待时间太长。如果这个建筑划分成两个热水单元，每个热水单元只有400平方，既可以做到多点供水的水力平衡，又可以采用定时循环、点控式循环等多种循环模式组合，这样系统运行会更加节能。需要提醒的是，如某大宅负2或者负1层没有淋浴间或者浴缸，只有台盆，建议热水系统可以不覆盖这个区域，在台盆处增加小厨宝即可，整体管路会减少，损耗会降低。

NO.6气候特点

燃气热水系统基本不受区域气候限制，只受该地区燃气费用标准限制。热泵产品一般情况都需要考虑所在地区的气候特点，尤其是冬季的气候特点，确保产品选型时可以满足在该地区冬季正常使用。冬天好用、稳定是标准，燃气最大的特点快速高效稳定，热泵最大的特点是节能。如果单一热泵热源不能保证稳定性，也可以采用多能互补方案来确保稳定性。

NO.7热源选型

大宅热水系统中常用的热源类型方案主要有三种方式：

第一种常规方式：壁挂炉 ^+ 盘管水箱、容积式燃气锅炉、中央电热水锅炉。优点是快速高效稳定、缺点是四季耗能较大、机器频繁启动故障率高。一般做多联机空调的渠道商，会采用这种方式来解决供暖和生活热水。多联机制冷 ^+ 壁挂炉供暖 ^+ 水箱热水是符合逻辑的黄金搭档组合。

第二种节能方式：分体承压太阳能热水系统、商用热泵^+ 工程水箱、分体式空气能热水器、一体式空气能热水器。优点是四季节能，缺点是对选型配置专业度要求更高，方案配错可能会造成使用稳定性、水质健康问题。建议采用纯热泵超过65度的热泵热水机，热水使用增容1.5-2倍，同时可以抑菌杀菌。一般做两联供、三恒、五恒的渠道商，会优先选择热泵热源来解决全屋热水。热泵两联供 ^+ 空气能热水是黄金搭档组合。

第三种互补方式：空气能 ^+ 壁挂炉 ^+ 电三源互补热水系统、空气能 ^+ 太阳能 ^+ 电三源互补热水系统、空气能 ^+ 容积式燃气锅炉 ^+ 电三源互补热水系统、空气能热泵 ^+ 风冷热泵三联供 ^+ 电三源互补热水系统、空气能热泵 ^+ 地源热泵三联供 ^+ 电三源互补热水系统...多能互补的方式更加稳定，缺点是增加了投资成本，系统略微复杂一些。

NO.8温度控制

大宅热水系统领域有几个关键性温度值是标志性。

【65度】

无论是采用什么热源，正常温度设定不超过65度主要基于几个方面的考虑：1、烫伤风险更低一些。2、防止结垢，65度以上结垢机率更高。3、保护内胆寿命，超过65度以上后，自来水中氯离子活性呈几何级上升，会加速对内胆的腐蚀。4、60-65度可以实现抑菌杀菌，确保热水健康水质。大流量恒温花洒（比如汉斯格雅）都要求热水器水温不超过65度，国内电热水器的温度正常最大限值65度，普通电锅炉如果只用温控器控制也是65度最高值。

【55度】

主要体现在几个方面：1、55度水温是军团菌滋生的温度上限值。2、55度水温是欧洲和中国生活热水管道供水标准的下限值。3、55度水温是普通空气能热水器纯热泵最高水温的上限值。

【38-42度】

38-42度是洗浴用水的正常温度范围，低于38度会感觉热水不热甚至凉了，高于42度会略微过热。恒温花洒的作用就是将高温热水和冷水混合到这个温度范围。基于这个因素，回水循环启动温度的数值建议不低于38度启动。如果低于38度，如35度，这样在夏季会出现管道里面的水长期降低不到35度，造成回水泵始终不启动，管路内只有温水没有热水。同时建议回水循环的停止温度在42度或略高于42度，如果考虑回水管路的杀菌抑菌问题，停止温度可以设定在50度。

NO.9保温情况

室内管道均应做好保温，建议不低于 20mm 。热水管、回水管做好保温的目的是为了减少循环次数、让系统运行更加节能。冷水管做好保温的目的是为了杜绝让冷水变成温水，降低滋生军团菌的风险。室外管路部分要做好保温，极寒地区要做好管道保护，防止冻坏。热水主机要有低温保护功能、循环系统也要有低温保护功能，既要保护机器本身的运转正常，也要保护管路正常。

还有很多其他影响因素，如：水力平衡、给排水专业度、各类阀门控制等，这些方面的很多工作都有专业的给排水机电公司在做，或者是装潢公司的水电在做。

等量吸附曲线是什么类型吸干机的理论基础？

作者：梁柳生

鼓风热再生式吸干机主要参考”等量吸附线”理论，吸附剂的解析利用鼓风机抽取环境空气代替昂贵的成品气，并通过外界输入能量（电加热），提高再生气温度和降低再生水分压的方式进行解析，少量成品气经节流后利用再生塔吸附剂床层余热二次再生并吹冷，使吸附剂恢复活性。

图解八：等量吸附曲线是什么类型吸干机的理论基础？

我们先看图解八左图的等量吸附曲线，揭示了吸附量、压力及温度的关系。

相同吸附量下：

（1）温度越低，水分压力越低（获得露点低）（吹冷过程）；
(2）相同温度下，压力越高，吸附量越高。（吸附过程）;

(3）相同压力下，要想再生量大，温度需要越高。（再生过程)。

鼓风热再生式吸干机通常工作周期为8小时，吸附过程与无热再生式和微热再生式吸干机原理是一样的，但再生方式不一样。

我们再看图解八右图，鼓风热再生式吸干机由于再生气来自大气环境，这就大大减少对成品气的需要。通过对大气进行加热，可以降低再生气体的湿度，使得再生塔内的吸附速率降低，而再生速率提高，只要达到一定的高温，再生塔内的吸附剂可以彻底再生。但是在塔体切换前必须要吹冷。这时需要消耗成品气来吹冷和深度再生。

在8bar（a）工作压力下，通过理论计算，鼓风热再生式吸干机所需耗气量在 3.8% 。

零气耗鼓风热再生式吸干机的吸附和再生流程没有变化，不同的是吹冷过程，利用冷却器把吹冷气（从大气取）进行冷却，降低吹冷气体相对湿度和温度达到对再生塔吸附剂吹冷，从而节省了成品压缩空气。零气耗鼓风热再生式吸干机并非完全不用成品气，在吹冷结束前还是需要一点成品气1% 左右）对再生塔进行吹扫，使吸附剂能再生完全。但不到1% 耗气量可以忽略不记，因此称为零耗气。

技术：多温区冷藏车的设计与应用

1、冷藏车原理分类

1.1机械式冷藏车原理

传统机械式冷藏车应用最为广泛，制冷机组包含压缩机、冷凝器、蒸发器和节流阀，制冷剂主要有氟利昂12、氟利昂22和R410a等，大多采用柴油机提供动力带动压缩机工作，通过向个各冷间输送冷风达到降温目的，冷间内有温度传感器，温控系统通过调节风量大小来调节冷间内温度。车厢保温材料大多采用聚氨酯隔热层，聚氨酯价格低廉、可塑性好、保温效果好，广泛应用于冷库及冷藏运输设备中。如图为一种可移动隔板式双温区机械冷藏车车厢结构，该冷藏车可以根据需要调节隔板控制冻结间和冷藏间大小，合理利用空间资源。

图1双温区机械冷藏车车厢结构图

1.发动机2.加热器3.流量控制阀4.LNG储液罐5.货物6.热管7.冷量回收换热器8.冷藏车厢

1.冷冻间送风口2.冷冻间回风口3.冷冻间4.冷藏间送风槽2.5.冷藏间6.可移动隔板7.门8.冷藏间回风槽

LNG冷藏车原理

随着石油价格上涨和全国用电量猛增，回收利用LNG冷能逐渐被人们开发。2020年，我国天然气生产能力超过2400亿立方米。我国正在向世界提倡节能减排，LNG能源作为一种清洁能源，在我国能源领域有非常好的发展趋势，研究发现，LNG冷能可用于发电、脱盐等领域并显著提高系统工作效率，液态天然气制冷能够减少传统制冷剂对大气和海洋生态系统的影响。故可采用LNG为冷藏车供冷。LNG冷藏车与液氮、干冰冷藏车类似，是一种风冷冷藏车。LNG气化温度升高至燃烧温度的过程中，会吸收大量热，为冷藏车提供冷源，同时以天然气为燃料提供动力。在车身没有压缩机、冷凝器等设备，降低了成本。LNG存储密度为 420kg* m-3 为标准状态下的1/625，通常将天然气加压降温至111K变成液态天然气（LNG）以方便运输。LNG储液罐安装在车辆底部以降低车辆重心、节省空间。如图2所示，是一种LNG冷藏车结构图。LNG在从储液罐通过流量控制阀进入换热器，流经换热器内部热管气化为低温天然气，利用热管与车厢内的空气进行热交换，使冷间降温，加热器将换热器中流出的低温天然气加热至送气温度后，送入发动机中燃烧。

图2LNG冷藏车结构图

LNG冷藏车因其使用天然气提供动力同时作为冷藏车冷源，故具有绿色环保、噪音小，运行成本低的优点；车身重量轻，重心低，行驶安全；车辆整体结构简单，方便维护维修。但天然气易燃易爆，且冷藏车燃气储存量有限不能实现长途运输。

1.3PCM冷藏车原理

早在几千年前人们就利用储存冰块蓄冷，近些年来相变蓄冷技术更趋于成熟，并在蓄冷空调、冷链运输等行业被广泛应用。蓄冷板式多温区冷藏车主要由制冷机组、蓄冷板、温度控制系统和车体等组成，有些车辆不包含制冷机组，通过冷站充冷。蓄冷板内的相变材料在充冷时由液态变成固态，储存冷量；放冷时，相变材料吸收热量，由固态变成液态，达到给冷间降温的目的。由于昼夜电价差，蓄冷板在夜间电价低时充冷，在用电高峰时释冷，“削峰填谷”，大幅度降低成本，节省用电费用，缓解电网高峰时段压力。图3所示，是一种带冷站的双温区PCM冷藏车结构图。图4所示，是一种PCM板剖面图，蓄冷板内是蒸发盘管和相变蓄冷剂，载冷剂在蒸发盘管中流动为蓄冷板充冷。

多温区PCM冷藏车具有运输温度稳定，保存温度低，节能环保，运输成本低等优点，但由于其自带制冷机组，会导致车辆笨重，车内冷藏空间较小，且蓄冷板寿命短，需要定时更换等缺点。

图3带冷站双温区PCM冷藏车结构图

1.冷冻蓄冷板2.冷藏蓄冷板3:冷冻货物4.冷藏货物5:制冷机组（冷站）6:电源口

图4PCM板剖面图

2、多温区冷藏车的研究与应用

2.1机械式多温区冷藏车的研究与应用

生鲜果蔬冷链物流是近几年国家重点扶持的领域，随看人民生活水平提高，对果蔬口感和食品安全等质量要求也显著提高。我国是生鲜果蔬生产和消耗大国，果蔬产量占全世界一半以上。目前，果蔬运输领域大多使用机械冷藏车。

但由于贮藏温度对不同果蔬水分含量、呼吸作用和营养成分变化影响不同，这就导致果蔬运输具有复杂性，新鲜果蔬在运输过程中经常会出现大量腐坏变质的现象，从而造成资源浪费。由此可见，研究多温区冷藏车辆对生鲜果蔬运输保鲜效果具有重要意义。

机械冷藏车也同样被广泛应用于肉类食品运输，肉类是人们食谱的重要组成部分，肉类安全与国民生活息息相关，近几年肉类产量持续上升、肉价持续增高，保证肉类冷链安全既是食品安全的要求，也是维护肉类行业经济效益的重要手段。

由于我国水产品冷链物流技术发展缓慢，进而导致水产品在运输过程中浪费严重。水产品主要分成三大类，鲜活水产品、冷冻水产品和腌制水产品，其中鲜活水产品和冷冻水产品需要冷藏运输以保证食品质量，一般在对这两大类水产品进行冷藏运输时多会采用机械式多温区冷藏车。

乳制品运输过程中其色泽、口味和脂肪分离程度等与环境温度息息相关，特别是需要低温贮藏的酸奶和巴氏奶在常温下极其容易变质。故机械冷藏车在乳制品冷链运输中具有较好的应用前景。

商超货物配送、生鲜快递配送，需要同时运输不同种类货物，多温区机械冷藏车相比单温区更加方便、节省运输费用和运输时间，而且续航能力强，更适用于远距离、长时间配送过程。

基于机械冷藏车使用燃油提供动力，易造成污染和能源浪费，多名专家学者为此做出了研究，张凯鹏等人为了减少冷藏车市场对化石能源的依赖，提出了纯电动机械冷藏车，现已经投入使用。景传峰等人通过对冷藏车车厢进行气密性试验，发现采用新工艺和新技术改良冷藏车门、车厢和排水结构，减少漏气点，可以提高冷间气密性，提高冷藏运输效率。

2.2多温区LNG冷藏车的研究与应用

多温区LNG冷藏车的实际应用还处于实验阶段，对于多温区LNG冷藏车的可行性，尹鑫林等人通过计算不同容积车厢、不同载货量和不同行驶速度所需冷量以及打冷量，得出在正常行驶条件下，制冷能力满足货物所需的冷量。针对LNG储蓄罐的损坏会造成灾难性后果，有研究人员通过分析爆炸实验和储蓄罐压力对事故概率影响，提出了抑制事故的有效策略，对处理液态天然气紧急事故有重要意义，也为提高多温区LNG冷藏车的安全系数提供了方法。

2.3多温区PCM冷藏车的研究与应用

应用于冷链运输中的相变蓄冷技术具有节能环保、降低电网负担的优点，故蓄冷式多温区冷藏车已经成为冷链运输领域的研究热点。

蓄冷板式双温区冷藏车在冷冻肉和新鲜肉的冷藏运输中应用较为广泛，由于其冷间温度稳定波动小，在肉类运输中表现良好。肉类储存过程中，温度越低，解冻损失越小，且温度波动越大，肌肉纤维结构破坏越严重，由此可见温度稳定性对于肉类品质至关重要。

多温区蓄冷板冷藏车可用于水产品运输，低温可以有效降低水产品中酶的活性，抑制微生物繁殖，从而延长保鲜期。对温度的精准控制是影响水产品冷链运输质量的重要因素，传统机械冷藏车由于压缩机启停必然导致温度波动，从而引起货物冻融，最终失去其商品价值。多温区蓄冷板冷藏车温度稳定，克服温度波动对水产品品质影响从而提高运输效率，同时满足鲜活水产品和冷冻水产品运输，实现多温共配。

冷藏车车身围护结构大多采用聚氨酯，然而近几年出现一种新型材料气凝胶，它是一种多孔固体保温材料，具有空隙率高保温效果好、耐高温等优点，可用于冷藏车围护结构中。

蓄冷板的安装方式对制冷效率有很大影响，其安装方式可分为前置、顶置和侧置，杨凤等人计算分析了蓄冷板不同安装方式对融霜的影响，得出顶置蓄冷板能减少融霜热对冷

3、结语

机械式多温区冷藏车、多温区LNG冷藏车和PCM多温区冷藏车在食品的冷藏运输领域均各具有一定优势，均能在运输过程中有效保证食品质量，其中机械式应用相对广泛，PCM板式应用较少，LNG式还停留在实验研究阶段。但各自还有一些不足之处，可以从以下几方面进行研究。

（1)机械式多温区冷藏车使用燃油提供动力，能量转化效率低，浪费资源，加重污染。可从优化制冷剂方面进行研究，提高制冷机组效率；研究保温效果更好的保温材料，减少冷量的浪费。

（2）LNG多温区冷藏车使用的天然气具有一定危险性，且其制冷效率较低，还没有应用于实际。可从提高制冷系统安全系数和制冷系统优化方面进行研究。

机械冷藏车也同样被广泛应用于肉类食品运输，肉类是人们食谱的重要组成部分，肉类安全与国民生活息息相关，近几年肉类产量持续上升、肉价持续增高，保证肉类冷链安全既是食品安全的要求，也是维护肉类行业经济效益的重要手段。

（3）多温区PCM冷藏车使用的蓄冷板寿命有限，冷藏车冷间预冷时间长，运输效率较低。可通过研发新型相变材料，延长蓄冷板寿命。

双源热泵能解决单一系统缺陷吗？

随着自然能源供应的使用愈来愈多，技术性也经过了持续的进步发展，热泵原理的快速发展让自然能源发展愈来愈完善，双源热泵系统可以将单一系统缺陷与优势完美结合，更强的为客户提供服务。

双源热泵系统是超低温热量（太阳能发电、地热能源、制造业余热回收等）与双源热泵融合的高能耗等级供暖系统，双源热泵装有喷气式增系统软件，在并没有热源的前提下空气能热泵也可以超低温运作，双源热泵系统软件具备多种多样运行模式：

1、空气源热泵运行 ^+ 储能技术 ^+ 双源模式

在北方地区冬天昼夜温差比较大，大白天室外温度高，气体源热泵能够高效率运作，房间内采暖彻底借助气体源热泵就可以。晚间户外工作温度较低，气体源热泵运行效率相对性较低时，变换双源热泵运行模式，双源热泵运作水侧热原来源于超低温热量（太阳能发电、地热能源、制造业余热回收等）存储的热水，蓄热水箱发热量用完了再自动切换到气体源热泵运作。

2、双源热泵运行模式

双源热泵运行来源于超低温热量（太阳能发电、地热能源、制造业余热回收等）不断给予的热水，超低温热量做为关键热原运作，热量不足时蓄热水箱发热量用完了再自动切换到气体源热泵运作。

3、别的运行模式根据热原配对尺寸灵便调节

双源热泵特性：

双源热泵适用昼夜温差大、大白天阳光照射充裕，多连阴雨和降雪地域，尤其适用大白天采暖的院校、写字楼等商业建筑；

一机多用可完成致冷、制暖和环境卫生热水三联供；一机多用可完成致冷、制暖和环境卫生热水三联供；

4、应用工作温度覆盖面广，在 -25°C-43°C 范围内可平稳运作

应用领域：

（一）中央空调行业

1、舒适空调：必须供冷采暖各种工程建筑，如商务酒店、酒店餐厅、办公楼，医院、院校、居民小区、商场、综合体、物流园区、工业园区厂房、生产车间。

2、净化空调：医院、洁净车间等必须恒温恒湿设备净化处理的场地。

3、工艺空调：加工厂加工工艺减温制冷。

（二）供暖、环境卫生热水行业

1、大规模集中供暖、居民小区、医院，院校，办公楼、酒店宾馆、独栋别墅、农村房屋、工厂车间。

2、生产工艺流程加温及热水，如管道输送电伴热，石油加温、酸洗钝化电镀槽加温、各种必须热水和清洁的生产车

间、洗澡等。

（三）农作物种植、饲养及烘干处理行业

1、盆栽花卉、蔬菜水果、新鲜水果种殖温室大棚加温（减温）恒温恒湿设备。2、各种各样菌类种植恒温恒湿设备，二氧化碳含量操纵。3、鸡、鸭、鹅、猪圈控温自然通风。4、海水养殖水面加温控温。5、各种农副食品、工业用品、淤泥等须要烘干处理的商品。

（四）冷冻柜冷链运输行业

各种氟系统软件中持续高温速冻冷库及冷链运输办公场地的家用中央空调。

（五环保节能行业更新改造，合同能源管理

1、节能建筑，各种工程建筑供冷、供暖、环境卫生热水的节能项目。2、工业环保，对于矿山开采、油气田、发电厂、钢材、冶炼厂、化工厂、造纸工业、印染和大数据中心等有余热回收的公司，给予最优控制电力能源节能方案及机器设备。

3、投资收益率三年之内的节能环保项目或4年之内的以院校、医院和公建项目为主导的供冷供暖项目投资运维项目。

主打产品

(-) 空气源热泵

1、大中型螺杆式压缩机低温气源热泵，融入 -40°C 之内地域，比模块机环保节能 15% 之上，综合性工程造价低 10% ，使用寿命25年，噪音低，占地总面积小，合适大规模地区供冷供暖（热水），超低温模块式气体源热泵发电机组3-100匹，型号规格齐备。

2、电代煤户用空气能热泵、热泵机组暖风（水）机，适用农村小洋楼、住房供冷供暖。

(二）水地源热泵

1、工业生产余热回收型热泵机组在热原侧入水环境温度65-70°C 时，最大排液环境温度 165°C ，或出120和 165°C 蒸气，能耗等级各自为3.5和2.5，适用有工业生产余热回收必须持续高温热水或蒸气场所。

2、降膜式水(地）源热泵发电机组（江、河、湖水、废水、海面、地暖污水），能效等级高6.3之上。

风冷机房空调氟泵模块改造

氟泵自然冷改造，在风冷空调基础上，增加氟泵节能模块和控制系统，进行简单的管路改造后实现”双擎三模”的节能运行模式，压缩机模式/混合动力模式/氟泵自然冷模式，可根据室外气候条件及室内负荷需求智能动态切换；

在室外环境温度 25°C 即可进入节能模式（混合双擎运行模式），提高过渡季节的压缩机制冷系统能效比，在室外环境温度 15°C 以下即可进入部分负荷条件下的完全氟泵自然冷却模式，在室外温度 5°C 以下即可进入全时氟泵自然冷模式；

利用低温自然冷源，节能降耗，高度一体化设计，同一套制冷剂管路实现两种制冷方式，智能化控制，自动切换制冷方式；

节能效果

氟泵自然冷空调，不仅可以应用到黄河以北地区，还可以应用到长江以南区域，在郑州地区的应用相比传统机房空调可以仍节能 45% 以上。

100kw改双压缩机为例，计算在上海地区每台空调每年的节电量。当地平均电价按照0.7元计算，按照单套改造售价7万元计算，投资回收周期约为16.8个月。

改造内容

回收原系统制冷剂 \blacktriangle 加装室外泵柜 \blacktriangle 加装室内控制组件 \ast 改造室外冷凝器接 \blacktriangle 连接室外泵柜接线 \boldsymbol{\Rightarrow} 系统充氮气保压 \ast 系统抽真空保压 \blacktriangle 连接室内外通讯线 \ast 系统充注制冷剂及冷冻油→卤素检漏仪检漏→开机调试

改造特点

室内机无需改动管路，避免现场复杂管路焊接；

室内增加独立微型控制盒，和室内机进行通讯连接即可；
室外增加泵柜组件；
泵柜和冷凝器进行通讯连接。

制冷空调系统故障诊断如何数据化？

长期以来，空调系统的运行维护管理以”定期检修 ^+ 报警抢修”模式为主，盲目性高且难以发现隐性故障。通过人工智能的方式可极大提高故障特征的自主辨识，实现全时段智能监控，降低对运维人员专业素养的依赖。因此，本文我们将来探讨下，基于知识数据化表达的制冷空调系统故障诊断方法。

一、制冷空调系统故障诊断知识的数据化表达

制冷空调系统故障状态的表现形式是热力参数的偏离，这种偏离包含大小和方向两部分。对于同一种故障而言，不同系统间以及同一系统在不同条件下的特征偏离方向是一致的，不同点在于偏离大小，其受到系统结构、环境条件和运行工况等不同因素的影响。

通过热力学分析、数值仿真、实验测试等手段获得特定系统的故障定性偏离规律，以定性偏离知识表达理论支撑故障诊断，这种规律是模糊的偏离方向和偏离程度。因此，本文提出一种数据随机缩放策略，基于多维偏离矢量生成大量伪数据，用于深度模型训练。

数据随机缩放策略的目的就是使多维偏离失量各个维度经过等比放大或缩小，实现不同偏离量的模拟。缩放策略的目的是增加矩阵数据的信息熵，以提高深度模型的学习效果。偏离数据是故障模式识别的依据，其主要特征在于偏离方向和偏离大小，对于深度模型而言，相同的偏离方向下不同的偏离幅值对模型分类具有明显影响。不同制冷空调系统由于运行工况、所处环境以及故障严重程度的差异，同一种故障的偏离幅值存在差异，用于训练的数据需要尽可能多地包含不同偏离幅值样本。数据缩放策略就是基于这一思路，对矩阵数据乘以缩放系数后得到放大或缩小的矩阵样本，如式（1)所示。

多时间步多维度的偏离数据构成矩阵数据，矩阵数据的所有元素均等比缩放，得到新的样本。这里缩放前的矩阵数据可以是真实偏离矩阵也可以是人工赋值的偏离矢量。通过多个缩放系数对矩阵数据缩放可以得到多组新的矩阵数据，例如利用0.5、0.75、1.5、2.1四个缩放系数对同一矩阵数据缩放就可以得到四个新的矩阵数据。

缩放系数在设定的缩放范围内随机取值，而缩放系数的
个数取决于诊断模型所需的训练样本数，这通常可以根据神
经网络模型的大小而确定，例如训练样本需要包含每类故障
3000组样本，则在缩放范围内随机生成3000个缩放系数。图1是以三类故障为例对缩放策略进行描述，每类故障
选取四个特征（蒸发温度TRE、冷凝温度TRC、吸气温度

T_suc、排气温度TR_dis)，每一行代表一个时间点，每个样本是 6{x}4 矩阵数据，这里具体数值是根据偏离矢量设定的偏离值，每类故障对应一个偏离矩阵。图1中分别为3、0.5、1.5这三个缩放系数生成的三个样本，该样本作为诊断模型的输入。

图1数据随机缩放策略

图中的缩放过程与上文描述有两处不同：

红色参数并没有进行缩放；每个缩放后的数值均添加了一个较小的随机数。

由于真实样本具有一定的不确定性，简单利用缩放系数进行伪样本生成，其效果是不理想的。本文进一步提出对生成样本添加标准正态分布的高斯噪声，丰富数据的信息复杂度，以此提升模型准确性和鲁棒性。

标准正态分布是最符合自然界真实分布的，利用该类噪声可以更好地模拟系统真实扰动。

噪声添加策略使性能得到提升的原因主要有两个方面：

（1）真实残差数据本身是有较大随机波动的，单纯的等比缩放与真实情况不符，高斯噪声模拟的是系统的随机扰动，而偏离量模拟的是系统偏离正常工况，二者叠加则表示不同随机扰动下系统均呈现一种固定的偏离模式，而故障诊断的目的就是识别这种模式，使生成分布与真实分布更接近；

（2）添加噪声实质是添加扰动，这种思路借鉴了神经网络中的Dropout层，该网络层通过随机失活部分神经元以实现扰动添加，使神经网络学习过程得到强化，从而有效避免神经网络过拟合，是公认的提升神经网络鲁棒性的方法。

本文借鉴这一思路以添加噪声的方式强化神经网络学习过程，使得模型更加聚焦于偏离规则这种共性特征。同时，噪声的添加强度对诊断结果影响较大，弱噪声起不到模拟扰动

此外，本文还提出随机缩放策略有三个关键的技巧，可以保证其有效实施。

（1)并不是所有特征都进行缩放，不产生偏离的特征不进行缩放，这些不偏离的特征可以根据故障自身的规律人为指定，如图1中红色数据，以避免非偏离参数的误差被放大强化。

（2）不产生偏离的特征要设置一个小于1的值，比如0.1，实验证明这样比1的效果好很多。

（3）缩放系数的生成范围设定非常关键，缩放范围需要考虑目标系统可能出现的严重程度，越严重的故障偏离量越大，而这种偏离量可以根据经验估算。

缩放后的偏离数据的上下限应包含所有故障程度下的偏离范围。例如目标系统可能出现的冷凝温度最大故障偏离小于 5°C ，最小故障偏离大于 1°C ，设定的该偏离矢量值为2，则缩放范围需覆盖（0.5，2.5）。由于多维偏离矢量的不同参数缩放范围可能不同，最终的统一缩放范围应取大。经过随机的缩放后，生成的伪数据包含了各类情况下的系统故障信息，以此训练深度模型可以很好地保证其在实际诊断时的适用性。这一过程的实质就是实现了故障诊断知识的数据化表达，其完整的流程见图2。

图2知识的数据化表达流程

二、基于知识数据化表达的制冷空调系统故障诊断方法

基于数据化的知识实现完整的制冷空调系统故障诊断流程见图3。

方法分为两个部分。

图3诊断总体流程图

离最常用于估计两分布差异。在固定的核函数下，MMD指标用于度量真实分布和生成分布的差异，MMD值越小，代表两分布差异越小。MMD指标可以定义为式（2)：

2.2目标系统偏离特性的表征策略

生成数据其实质是系统热力参数偏离特征，而自标系统直接采集的运行数据是真实的热力值。如果要使用生成数据训练模型诊断目标系统，则必须将目标系统的数据以偏离特征的形式予以表征。

本课题组前期提出一种基于深度神经网络的制冷空调系统基准模型，该模型融合卷积网络、编-解码器、循环神经网络，以数据驱动的方式解决了大滞后、强耦合系统建模困难的问题，模型结构如图4所示。

模型训练：

使用数据化的知识训练诊断模型，使之得到故障诊断的划分边界，训练完毕的模型用于诊断目标系统故障类别。

诊断实施：

通过偏离特性表征策略，使真实运行数据以偏离残差的形式表征，这种表征形式和数据化的知识形式相同，从而使得诊断模型可以对其进行诊断分类。

式中 {},P, 和 P_{~s~} 分别表示两个待度量分布； x, 和 x_{_{~g~}} 为分布中具体样本；k是映射函数。 x_{\tau} 和 x_{{s}} 分别理解为两个不同数据集内的数据样本，式(2）的目的是寻找一个映射函数k，使得计算出的所有样本平均距离有最大值，即得到了MMD值。通过MMD评估对知识数据化表达策略进行优化，最终实现生成样本的质量最优。

图4制冷空调系统基准模型结构

该模型处理时序数据，每个样本包含前置时间段（t1\~tn）和预测时间段

(t n+1-t n+m) 。并使用卷积网络处理前置时间段数据并输入到编－解码器。通过解码器将前置状态信息编码到固定长度的向量并输入到循环神经网络，较好地继承预测时间段开始时刻系统所处的状态。循环神经网络根据每一个时刻的输入变量预测对应时刻的状态变量，最终实现多步状态变量的预测。

2.1生成样本一致性评估方法

第1节中利用随机缩放策略实现了知识数据化表达，生成了带有标记的伪数据，这种生成数据的质量高低决定了训练模型的诊断效果。因此，首先要对生成样本的一致性进行评估，目的是为了获得和真实分布差异最小的生成样本。

对于数据分布的距离评估有很多种方法，如核最大平均差异(kernelmaximummeandiscrepancy，MMD)、瓦瑟斯坦距离（Wassersteindistance）和弗雷歇距离。

(Fréchetinception distance，FID）等。其中MMD距

模型的输入：

统的外界自变参数，包括环境参数、控制参数、负载参数，例如环境温度、压机转速、膨胀阀开度、风机转速等。

输出的预测值：

系统的因变参数，主要包括系统各类温度、压力等热力参数，通常为故障的敏感特征参数。具体的输入输出变量需要根据数据集确定，本文使用的参数选择方案见3.1节。

基准模型利用健康系统采集的运行数据训练，实现健康系统的拟合，属于回归建模问题。由于健康运行数据通常容易获取，因而该训练策略不会限制基准模型的实际应用。

为了保证所有偏离量的含义相同，需要对其去量纲化。这里使用基准模型的每个参数下的误差作为量纲去除的系数，误差可以在验证数据集上通过对基准模型预测值和真实值求平均差得到，例如在健康数据集中基准模型对排气温度的预测误差为 0.5°C ，则对每个真实的排气温度残差除以0.5，得到统一的去量纲偏离量。

具体表征策略如下：

第一步：获取系统的热力基准信息。即得到系统各特征参数健康状态下的理论值，该理论值受到环境、工况、负荷等多因素的共同影响。

第二步：获取敏感特征的残差值。即将第一步获取的基准值和系统实测值做差，得到的差值的实质是热力偏离量。

第三步：计算残差与基准误差量的比值。基准值获取依赖预测模型，其自身带有一定误差，使得不产生偏离的特征亦会产生较小的残差量，该值可以通过训练数据集计算得到。通过计算残差和误差的比值可以清晰得到偏离倍数，同时对不同量纲实现统一。

本文提出的使用人工生成的偏离参数作为模型的训练数据的方法，诊断实施时同时需要将目标系统的运行数据转化为偏离残差，而不是直接使用实际运行数据。其主要原因及优势为：

（1）偏离残差的本质是故障特征，以偏离的形式表征故障可以极大降低数据的复杂度，抵消热力系统自身滞后性和非线性对诊断带来的影响，从而提高诊断精度。该结论在前期研究工作中已证明。

（2）本文利用生成数据代替真实标记数据以解决标记数据不足的问题，利用故障热力学偏离规律可以生成偏离残差，但却无法生成真实的运行数据。因此，要想实现知识数据化表达，这种数据必须是偏离残差数据。

2.3基于卷积神经网络的故障诊断模型

第1节介绍了数据缩放策略以实现知识的数据化表达，随着生成数据量的增多，生成数据分布和真实数据分布的重合度会随之增加，但仍然不会完全重合，这就需要诊断算法具备一定的扩展性。深度神经网络通过多层复杂变换处理样本深层特征，可以较好地对样本分布进行扩展。残差数据是典型的多维时序数据，可以将其认为是一种矩阵数据。

因此，诊断模型使用深度卷积网络搭建，以充分利用其对矩阵数据复杂特征的学习能力，具体结构见表1。模型使用生成的伪数据训练，从而解决对真实标记数据的依赖。实施诊断时，将目标系统的数据经过2.2节方法转化后输入模型，模型输出即为故障预测类别。矩阵数据的列数等于敏感特征的数量，而行数是截取的时间步长度，通常会根据敏感特征数据选择时间步长度，使其行列数接近。

三、实验数据集与平台

3.1实验数据集

本文利用ASHRAERP-1043数据集进行实验研究。

项目测试系统为一台制冷量为90冷吨（316.5kW）的离心式制冷机组（图5），使用R134a制冷工质，机组安装在70°{\mathsf{F}}(21.1°{\mathsf{C}}) 的恒温室中。该数据集是一个常用的公开数据集，以此作为实验数据集可以较好地验证提出方法的有效性。

图5制冷机组结构原理图

本文选择项目中6类故障和1类健康数据，每类故障包含4种不同严重程度。每种故障不同严重程度的模拟条件见表2。

针对这一数据集，Comstock等对其特征的敏感程度及其偏离特性进行了研究，选定了7个关键特征用来表征故障。

分别是：蒸发器进出口水温差（TEI-TEO)、冷凝器进出口水温差（TCO-TCI)、蒸发器压力（PRE）、冷凝器压力(PRC)、过冷度（TRCsub)、吸气过热度（Tshsuc)、排气过热度（Tshdis）。并建立了不同故障下特征参数的偏离矢量表（表3），这一表格就是故障偏离特性的定性知识表达。

本文根据这一知识进行诊断，基准模型的输入输出的变量集。输出变量就是上述7个故障特征，而输入变量应该是系统的自变量，包含环境相关变量及控制相关变量，具体包括：蒸发器入水温度、冷凝器入水温度、交互换热器冷凝侧入水温度、交互换热器冷凝侧出水温度、交互换热器蒸发侧入水温度、交互换热器蒸发侧出水温度、外部入水温度、外部出水温度、热水入水温度、热水出水温度、冷凝器水流量、蒸发器水流量、小型蒸汽阀开度、大型蒸汽阀开度、三通阀开度、外部水阀开度。

3.2算法运行环境

深度学习算法使用Tensorflow和Python编程实现，版本分别为2.6.0和3.9.7，开发环境为Pycharm2018。GPU

加速算法使用CUDA11.2和cuDNN8.1支持库。

法的运行平台为一台图形服务器，GPU是NVIDIAGe-ForceRTX3080Ti,CPU是Inteli9-11900K，内存为64G，操作系统是64位Windows10。

3.2算法运行环境

首先，针对目标系统训练基准模型，进而实现偏离表征，获取后续对比实验所需格式的真实样本。然后，利用MMD算法对生成样本和真实样本的一致性进行评估，验证最优数据生成策略。进一步，利用生成数据训练诊断模型并在真实数据集上验证分析，得到最佳诊断策略。最后，与当下主流的监督学习对比，验证提出方法的有效性和优势。

实验与分析

首先，针对目标系统训练基准模型，进而实现偏离表征，获取后续对比实验所需格式的真实样本。然后，利用MMD算法对生成样本和真实样本的一致性进行评估，验证最优数据生成策略。进一步，利用生成数据训练诊断模型并在真实数据集上验证分析，得到最佳诊断策略。最后，与当下主流的监督学习对比，验证提出方法的有效性和优势。

4.1目标系统数据的偏离表征

目标系统数据的偏离表征依赖基准模型实现，基准模型的精度决定了表征的准确性。参照图4构建基准模型，并利用目标系统的健康运行数据训练，使之可以良好地拟合健康系统动态特性。

4.2基于MMD的生成样本一致性评估

基于随机缩放策略的数据生成需要首先进行多维偏离矢量的选值和缩放范围设定。其中，多维偏离矢量选值指的是对不同偏离程度的特征赋予具体的数值，而缩放范围设定则是限制样本随机缩放的上下限。

本文提出对生成数据添加随机噪声的策略，使生成数据与真实数据一致性更佳。

噪声的添加效果与添加噪声的幅值有密切关系，噪声太小作用无法体现，而噪声太强会破坏数据原有结构。接下来利用实验方式对不同强度噪声添加以及无噪声添加的生成数据进行样本一致性评估。如表5所示，对添加的标准正态分布噪声进行系数相除，得到不同强度的噪声，同时与不添加噪声的生成数据对比。

4.3基于知识数据化的故障诊断实验验证

本节对基于知识数据化的诊断方法进行实验验证，验证数据集来自ASHRAERP-1043，该数据集细节已在3.1节描述。本节结合4.2节实验结果，针对MMD值最小的5种噪声添加策略和无噪声添加策略进行6组对照实验。

最终表明，使用标准正态分布除0.15的噪声添加下，训练模型的诊断性能最佳，总体正确率可达 82.67% ，比不添加噪声的诊断精度高 11.64% 由于实际应用时，这类渐变热力故障并不需要太高的响应速度，完全可以多次诊断后综合决策，因此这一诊断精度已经较好地满足实际应用求。进一步对最优生成策略下卷积网络的全连接层输出进行可视化处理。

如图6所示，分别利用不同严重程度数据进行可视化分析，每种故障200组样本。可以看出，整体上诊断模型对7个类别可以较好聚类和分离，但仍存在部分故障的空间分布较近，使得相互误诊率较高。

图6模型全连接层输出特征的可视化

4.4与监督训练故障诊断方法的对比分析

现阶段智能诊断算法以数据驱动的监督学习模式为主。因此，有必要将监督训练模型与本文方法对比研究。

本文对比不同训练数据下的监督学习方法和本文提出方法的诊断精度和自适应性，验证本文方法的优势。本节设置6组对比实验，图7展示了对比结果。从总体精度上来看，利用知识数据化表达的诊断精度为 82.7% ，这一结果比使用全部数据训练模型的 88.2% 差。

图7与监督学习的诊断精度对比

综合可以看出，对比4组监督学习，本文提出的方法在最优诊断和最优最差差值上均处于中间水平，结合该方法完全无须标记数据的特性，表明该方法具有替代监督学习算法的潜力，具有明显优势。

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