中央空调系统试验装置与模拟演示

Abstract: In order to study the theoretical cycle of central air-conditioning visually, a demo system was introduced to demonstrate the refrigerating and heating cycle and air-conditioning process. A Central Air-conditioning System Simulative Animation Software has been developed based on the CENTURSTAR Industrial Software, which can show the central air-conditioning system running. The combination use of this two ways, can strengthen the mastery of central air-conditioning. Keywords: Central Air-conditioning; System Running; Simulation Demo
2 中央空调系统试验装置介绍
本试验系统是面向制冷暖通专业的演示试验台，可实现制冷和制热功能，对学习者建立 中央空调系统的直观认识有很大帮助，试验系统如图 1 所示。该系统根据需要可对模拟房间 供热供冷，主要由制冷系统、冷却系统、空气处理系统、模拟空调房间、电加热锅炉、系统 控制操作台等组成。空气处理系统由根据实际情况，设有新回风混合器,过滤器、降温除湿 装置、加湿器、加热器以及变风量风机所组成。制冷系统由压缩机、水冷式冷凝器、蒸发器、 热力膨胀阀、供液电磁阀,供冷媒水电动阀,数字显示高压、低压压力表、高低压保护继电器 等组成，压缩机为 l.5 匹,制冷剂为 R22,系统设计循环风量为 3000m3/h，并设有过热、过载、 温度保护装置等。实验装置主要设备及参数见表 1。
图 4 中央空调空气处理风道结构示意图
图 5 系统操作指南
3.4 退出系统指令 上机试验结束后，通过“退出系统”指令，可结束整个系统的模拟演示过程；也可以在
软件运行过程中，通过“结束实验”而直接退出演示系统的计算机实验操作，完成此次学习。
4 结论
中央空调演示系统的仿真软件与实际试验系统相结合，可协助课程理论教学，开展中央 空调系统的组成和运行过程的深入学习。通过系统仿真软件，可使学习者了解实验目的、实 验设备和试验系统组成等，观察到各种介质在制冷或制热情况下在管道中的流动过程以及空 气调节过程。与单纯直接做试验相比，可直观清楚观察标有不同颜色的各种介质在管道中的 流动方向。可视化的环境可使学习者通过计算机操作获得一种置身于实际运行环境中的感 觉，可根据需要反复演示，直到掌握为止，省时省力。
控制，演示系统的供冷或供暖运行状态。通过自动控制按钮，将系统各设备和各阀门的开停 耦合在一起，可实现制冷或制热循环的自动切换，并设有“只有关掉其中的一个循环时，才 能进行另外一个循环”的提示。通过手动控制按钮，可直观地看到各设备和阀门的开启顺序， 误操作时会出现警告提示。当系统供暖时，房间显示为“WARM”；当系统制冷时，房间显 示为“COOL”，通过点击控制面板里的制冷和供暖两个按钮，可直观了解中央空调系统在 制冷和制热循环中的运行过程及其系统特点，清楚地看到设备的开启情况和标有不同颜色的 冷却水、冷媒水和供风系统中各种介质的流动方向。 3.2 设备说明模块
备注
3A 380V 50HZ
4.2kW
4kW
含风机水泵
8.5A
8.0A
R22 2kg
长×宽×高 2.4m×1.8m×2.6m
扬程流量 2.8m3/h
连续可调
扬程流量 6m3/h
4.5kW
3000 m3/h
三速可调
图 3 空气调节风道系统设备说明
3.1 控制面板模块 通过控制面板模块，可学习系统的组成，实现中央空调系统演示运行的自动控制和手动
在快速通道中，主要可快速查看的信息有：试验目的、试验指导书，空气处理原理图， 制冷系统原理图，系统操作指南等。如图 4 所示，可学习中央空调空气处理风道系统的组成 及其相对位置，主要有回风进口、新风入口、空气净化器、降温除湿装置、空气加热器、加
湿器、管道风机、输出风管、房间进风口等设备。系统操作指南如图 5 所示。快速通道与控 制面板相结合，可从系统理论和运行两个方面加深对制冷循环和中央空调系统的认识。
1 前言
目前中央空调系统已成为现代建筑改善办公和居住环境舒适性的重要的设施之一，利用 该系统可对室内空气的温湿度等进行调节，为人们生活、学习和工作提供舒适的生存环境。
从事空调制冷领域工作的人员，通过制冷空调方面的专业知识的系统学习，可以建立该 领域的理论知识体系。为了使学习者直观了解和学习中央空调系统的组成和运行过程，我们 建设了中央空调演示系统试验装置，并对其功能进行完善，利用该系统可进行制冷空调专业 的演示性实验，通过实际运行操作，可以加深对中央空调系统组成和运行的认识，整个装置 紧凑、可视性强。为使学习者明确整个中央空调系统中各种介质的流动情况和状态变化，通 过使用 CENTURSTAR 工业监控组态软件开发了一套中央空调演示系统仿真动画软件，主要 用于辅助制冷空调教学工作。该软件可模拟中央空调演示系统的运行情况，界面友好，可为 学习者提供方便、实用的人机交互环境，操作方便，节省时间和费用。学习者可通过软件运 行，在计算机屏幕上就可了解整个中央空调系统的组成、各种介质流动、运行过程，并通过 窗口提示，来帮助学习者正确操作，为学习制冷循环和中央空调系统提供了方便的实践工具。
通过该实验装置的现场学习和实际操作，可加深对制冷循环系统和中央空调系统的组成 部件和系统运行的认识，熟悉制冷循环中压焓关系，加强对制冷循环、中央空调系统、房间 温湿度和风量等参数的变化规律的学习和掌握。
3 利用 CENTURSTAR 软件开发的仿真系统
以中央空调系统试验装置组成和特点为基础，利用世纪星工业监控组态软件可制作与其 相配套的中央空调系统的仿真系统。在软件编制过程中，主要使用 CSMAKER 开发系统和 与之相适应的 CSVIEWER 运行系统。在 CSMAKER 开发系统中所设计的系统,包括画面以 及画面背后所隐含的各种控制及连接,须在 CSVIEWER 运行系统环境中才能够实现软件的 运行。开发系统与运行系统相互独立，同一个工程项目可以同时被编辑和运行，开发和调试 方便。
利用 CENTURSTAR 软件开发的中央空调系统的仿真系统，可直观、逼真地展现实际中
央空调系统试验装置的组成和运行情况。软件采用模块化程序设计，仿真系统主界面如图 2
所示。
项目 电源 额定功率 额定电流 制冷剂 系统外形 冷却水泵 冷冻水泵 模拟锅炉 风机盘管
表 1 实验装置主要设备及参数
制冷
制热
在设备说明模块的运行中，通过不同窗口的显示，点击“上一页”或“下一页”可以查 找有关中央空调系统实验装置所涉及到的各种设备名称、尺寸、型号。包括制冷系统中冷凝 器、蒸发器中铜管的直径，压缩机的型号和功率，以及风道系统的尺寸和风机参数等，通过 该模块可使学习者掌握系统各组成部分的规格和数量。如在空气调节风道系统组成界面中， 显示出主风道面积为 50cm×50cm，房间进风口为Φ20cm 等信息，如图 3 所示。 3.3 快速通道
通过中央空调系统试验装置的试验与模拟操作，可使学习者加深对中央空调系统组成和 运行的认识，操作方便简单。
参考文献
[1] 吴业正，韩宝琦．制冷原理及设备[M]．西安：西安交通大学出版社，1997 年 4 月。 [2] CENTURSTAR 工业组态软件及用户手册[M]。 [3] 袁秀玲，田怀璋，张华俊．制冷与空调装置[M]．西安：西安交通大学出版社，2001 年 3 月。 [4] 王如竹，丁国良． 最新制冷空调技术[M]．北京：科学出版社，2002 年 9 月。 [5] 俞炳丰，蒋立军．中央空调新技术及其应用[M]． 北京：化学工业出版社，2005 年 1 月。
中央空调系统试验装置与模拟演示
赖艳华 刘存芳 韩吉田
山东大学能源与动力工程学院 山东 济南 250061
摘 要：中央空调系统试验装置主要由制冷系统、供热系统、风道系统等组成，可开展制冷 制热循环以及整个空调系统的演示实验。为了便于使学习者更好地掌握中央空调系统的理论 循环，可利用 CENTURSTAR 工业监控组态软件开发中央空调系统的仿真动画软件，演示中 央空调系统的组成及各种工况下的制冷制热运行情况，该动画软件与实物演示系统配合使 用，有利于加深学习者对压缩式制冷循环及中央空调系统的认识。 关键词：中央空调系统 试验装置 演示 仿真
该模拟系统包括中央空调系统的工作原理演示，系统循环演示和热力计算等，可通过扩
联系人：赖艳华，1971 年 2 月，山东大学，博士，副教授。 E-mail： laiyh@ 电话 13306406388
展功能和配置硬件设备等与中央空调演示系统配套使用，来控制中央空调演示系统的运行过 程。
模拟风道
模拟房间 冷却塔
蒸发器、冷凝器
模拟片
图 2 中央空调系统演示仿真界面
为形象表现各种介质的流动情况，可利用图形控件按钮中的按钮控件、文字输入或按钮
键，制作一些开关；利用图形控件按钮中的管道控件做出流动管道；通过图形输入，做出介
质的整个流程情况。
Central Air-Conditioning System Demo Running and Simulation
Lai Yanhua Liu Cunfang Han Jitian
School of Energy and Power Eng.，Shandong Univ., Jinan 250061, China