制冷與空調工程的案例
空調制冷制熱原理圖
壓縮式制冷原理圖
水源熱泵制冷示意圖
風冷熱泵工作示意圖
地源熱泵機組工作示意圖
空調系統(tǒng)工作示意圖
制冷人必懂的中央空調技術知識
一、中央空調基本概念
一般認為制冷量大于14000W，帶風道的空調器稱為中央空調或商用空調，其余稱為家用空調。中央空調是集中處理空調負荷的系統(tǒng)形式，空調機組產(chǎn)生的冷（熱）量是通過一定的介質輸送到空調房間的。
戶式中央空調：
其核心是一種“小型的中央空調”，是由一臺主機通過風道送風或冷熱源帶動空調末端的方式來控制各房間以達到調節(jié)室內空氣品質之目的的空調。它在制冷原理上、構造上類似于普通空調，但又結合了中央空調的眾多功能。其制冷量范圍大致在7~120KW之間，相應的可供單元住房面積80~1500M2。
模塊式中央空調：
多個中央空調模塊的組合可供更大空調面積使用，如xx中央空調LSQWRF65M型冷水機組就是根據(jù)這種設計思路推出的，這種機型最多可以并聯(lián)16臺組成一個中央空調子系統(tǒng)。
多個中央空調子系統(tǒng)組合就可以滿足大型公共建筑的空調需求。模塊組合這種方式非常靈活，且各子系統(tǒng)的使用互不影響。
中央空調按輸送介質：
空調機組產(chǎn)生的冷（熱）量是通過一定的介質輸送到空調房間的。輸送介質主要有三種：
空氣、水、及制冷劑
。據(jù)此可將戶式中央空調分為：
風管系統(tǒng)、冷熱水系統(tǒng)、制冷劑系統(tǒng)
。
小型中央空調產(chǎn)品的構成 ：小型中央空調系統(tǒng)是大型中央空調的小型化，幾乎包含大型中央系統(tǒng)所有部件。
對于風冷式冷水機組小型中央空調系統(tǒng)，包括用于循環(huán)水冷卻的冷水機組，用于與空氣二次換熱的空氣末端設備，水系統(tǒng)，風管系統(tǒng)，控制系統(tǒng)等，另外還包括其它一些輔材，主要有保溫材料、水膨脹系統(tǒng)等；
風管式中央空調系統(tǒng)包括一個制冷系統(tǒng)和一個風系統(tǒng)，還包括控制系統(tǒng)，風管和風口等。
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儲能系統(tǒng)熱設計過程，涉及一個方面，本案例分別展開介紹：
1、熱負荷，考慮不同倍率的電芯發(fā)熱功率、電氣熱損耗、太陽熱輻射、隔熱設計等
2、空調制冷量校核，要注意工況點
3、循環(huán)風冷計算，此部分要區(qū)分系統(tǒng)PQ曲線和風機PQ曲線的區(qū)別
4、制冷溫度計算，作為后續(xù)熱設計的輸入
5、熱管理控制邏輯和熱測試驗證環(huán)節(jié)
Fluent數(shù)值模擬在制冷與空調領域中的應用
Fluent數(shù)值模擬在制冷與空調領域中的應用.pdf
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展開 
空調制冷系統(tǒng)的控制邏輯和常用控制系統(tǒng)
因此，今天我們就來講一講空調控制系統(tǒng)的邏輯和幾大類常用控制系統(tǒng)。
空調控制系統(tǒng)的邏輯
制冷空調系統(tǒng)的控制簡單來說，就是通過人機界面將我們希望機組每一個部件如何動作，通過軟件語言編寫， 再通過硬件來實現(xiàn)出來。
1、控制系統(tǒng)和信號的分類
自動控制系統(tǒng)按照原理，一般可以分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。
制冷空調系統(tǒng)一般采用閉環(huán)控制，也叫反饋控制系統(tǒng)，利用輸出量同目標值的偏差對系統(tǒng)進行控制，可以獲得比較好的修正和穩(wěn)定的控制。定時檢測輸出量的實際值，將輸出量的實際值與目標值進行比較得出偏差， 用偏差值產(chǎn)生控制調節(jié)作用去消除偏差， 使得輸出量維持目標值。
控制系統(tǒng)的基本要求有三個方面， 穩(wěn)定性，快速性， 準確性；當前的制冷空調系統(tǒng)中使用的控制板以單片機和PLC為主，標準化的小型批量設備一般采用單片機居多，工程項目類設備和非標準化產(chǎn)品以PLC居多。
制冷空調控制系統(tǒng)的信號包括輸入側和輸出側，簡單的可以分為數(shù)字信號和模擬信號。比如一般我們常說的各種保護開關接入控制板，給出的輸入信號就是數(shù)字信號，定速壓縮機和定速風扇電機的控制線路接入控制板，輸出信號就是數(shù)字信號，溫度傳感器和壓力傳感器等轉成為電壓電流電阻信息接入控制板，這個輸入信號就是模擬信號，對外部輸出的標準信號，比如0～10V， 4～20mA等信號用來驅動電子膨脹閥的信號就屬于模擬信號，制冷空調系統(tǒng)的控制板就是定時獲得輸入信號，通過邏輯計算，決定輸出量大小，然后通過輸出來改變系統(tǒng)每一個零部件的狀態(tài)。
2、制冷空調系統(tǒng)的常用控制方法
1） 開關型控制
開關控制的方法廣泛應用在大量的家用制冷空調設備和中小型的簡單制冷設備中。
展開 暖通空調——制冷壓縮機的液擊的危害
這里順便提下，一般來說，新的制冷機組如果有標名充注量，制冷百科公眾號都建議稱重加注。看電流看壓力判斷充注量的弊端，前幾天我們也有發(fā)過文章，本文不在重復，而且次案例也是看壓力導致的事故。
案例2：廣州一個冷凍庫因制冷效果不好，經(jīng)現(xiàn)場制冷人員檢測了之后判定制冷劑不夠，在加入一大瓶R22不到30分鐘內溫度下降到-18度，但這臺半封閉活塞制冷壓縮機吸氣閥快速結霜?，F(xiàn)場制冷人員認為冷凍庫吸氣閥結霜是正常的，并沒有理會觀察，認為只要冷庫溫度正常就行，隨即離開了。
運行三天后冷庫再次不制冷，遭到客戶投訴，我們到現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)壓縮機已經(jīng)被厚厚的冰塊包裹，空氣開關跳閘。拆開壓縮機內部看，連桿活塞已經(jīng)被打的稀巴爛。此次事故就是冷庫加注過量導致！冷凍庫吸氣閥結霜是正常的，但是也要觀察下，看看有沒有繼續(xù)結霜到缸體的趨勢，如果到缸體要查明原因。
文章來源：大學生建筑機電學習
展開 趨勢探討：“減碳”目標下制冷空調行業(yè)發(fā)展方向
目前國外用HFO-1234yf和HFO-1234ze(E)替代R134a作為制冷劑的初步評估已經(jīng)開始，但于HFO類制冷劑成本較高，且開發(fā)和部署新產(chǎn)品需要重大的投資要求，使新一代制冷劑的推廣困難重重。我國作為《蒙特利爾議定書》的第五條款國，按照該2016年基加利修正案的要求，將于2024年之前開展實質性削減HFCs的管控工作。
表2 當前制冷劑產(chǎn)品及未來可能替代物情況
2、綠色生產(chǎn)減碳
綠色生產(chǎn)包含材料選擇、制造工藝、工程應用及可回收性等方面的綜合考慮。
材料方面：
不銹鋼由于其更高的抗拉強度、更好的耐腐蝕性、更長的使用壽命、更低廉的價格及更環(huán)保的焊接方式，將在流體控制元器件上替代一部分銅。目前不銹鋼四通閥和球閥等產(chǎn)品已經(jīng)大批量應用于制冷空調市場，其中不銹鋼四通閥的銷售規(guī)模超過1 000萬只。
工藝方面：
激光焊接由于其速度快、深度大、變形小和工藝環(huán)保等特點，應用領域將進一步拓展。在實際工程安裝過程中，免焊接的連接器（圖3）將成為一種趨勢。
圖3 免焊接的連接器
3、技術升級減碳
“碳中和”目標某種程度上也在倒逼行業(yè)技術升級、思考更有效的解決方案，主要體現(xiàn)在冷熱一體、冷鏈升級和冷庫改造三個方面。
3.1冷熱一體
目前大部分空氣源空調熱泵機組，其室外機一般會采用風冷換熱器，沒有安裝冷熱回收裝置，某種程度上也是一種“浪費”。由于制冷系統(tǒng)的兩端同時產(chǎn)生冷源或熱源，冷熱同時利用可以實現(xiàn)能源利用的最大化，將會成為未來的發(fā)展趨勢。諸如冷庫機組、空氣源冷熱水機組和機房空調等，如何同時高效利用兩側的能量是進一步研究的關鍵。
展開 空調制冷時室內流場仿真分析案例
夏日炎炎，驕陽似火，室外烤肉，室內桑拿，何以解救，唯有空調。
空調，上世紀最偉大的發(fā)明之一，能夠提供讓人舒適的涼氣，是火爐重慶夏日的必備神器。本文將以T31辦公室為空間原型，運用CFD分析軟件，模擬空調制冷時室內流場情況，為您可視化展現(xiàn)空氣的流動形態(tài)。
接下來將分步簡單介紹建模仿真過程：
一、 T31辦公室?guī)缀文Ｐ痛罱?CATIA建模，幾何模型與實物按1:1比例搭建，包括T31辦公室空間邊界、文件柜、門窗、中央空調、柜機空調、辦公桌、座椅及假人。
二、 有限元網(wǎng)格劃分
Hypermesh網(wǎng)格劃分二維網(wǎng)格數(shù)量為289606個，STAR-CCM+生成實體網(wǎng)格數(shù)量為1364856個，網(wǎng)格尺寸控制在5-100mm。
三、 邊界條件設置
1.網(wǎng)格連續(xù)體：多面體網(wǎng)格生成器、棱柱層網(wǎng)格生成器；
2.物理連續(xù)體：三維、定常、氣體、湍流…；
3.中央空調風口設置速度進口，預估各出風口風速3m/s；
4.柜機空調設置質量流量進口，查空調參數(shù)為0.329kg/s；
5.門模擬打開狀態(tài)，設置為壓力出口，出口壓力0Pa。
展開 Mentor汽車制冷劑識別器：確保汽車空調系統(tǒng)的安全與效率
隨著汽車科技的飛速發(fā)展，汽車空調系統(tǒng)的制冷劑選擇變得尤為關鍵。Mentor汽車制冷劑識別器，作為行業(yè)內廣受認可的檢測工具，旨在通過其先進的NDIR（非分散紅外）技術，為汽車空調系統(tǒng)制冷劑的維修和維護提供較好的便利。
NDIR技術的優(yōu)勢
NDIR技術是一種經(jīng)過驗證的分析方法，具有高度的準確性和可靠性。Mentor汽車制冷劑識別器利用這種技術，能夠準確地區(qū)分和識別R1234yf和R134a這兩種常見的制冷劑氣體。這對于維修人員來說至關重要，因為它可以幫助他們快速、準確地判斷汽車空調系統(tǒng)中使用的制冷劑類型，從而進行更有效的維護和修理。
Mentor的行業(yè)地位
Mentor在安全關鍵氣體分析系統(tǒng)的生產(chǎn)方面擁有30年的經(jīng)驗，這使其在行業(yè)內積累了豐富的知識和技術。在全球范圍內，Mentor的產(chǎn)品被認為是市場上在準確性和質量方面所能提供的理想產(chǎn)品之一。這種聲譽和地位不僅來自于其先進的技術，還來自于其對用戶需求的深入理解和滿足。
Mentor制冷劑識別器的重要性
汽車空調系統(tǒng)中使用的制冷劑類型對于系統(tǒng)的運行效率和安全性至關重要。使用錯誤的制冷劑不僅可能導致系統(tǒng)性能下降，還可能引發(fā)安全隱患。Mentor制冷劑識別器的重要性在于，它能夠幫助維修人員避免這些問題。通過準確地識別制冷劑類型，維修人員可以確保系統(tǒng)使用正確的制冷劑，從而保護汽車空調系統(tǒng)免受潛在損壞。
此外，回收受污染的制冷劑也是一個重要的問題。如果回收的制冷劑中含有非法或不兼容的污染物，那么這些污染物可能會損壞昂貴的維修和回收設備。Mentor制冷劑識別器可以防止這種情況的發(fā)生，從而避免昂貴的維修費用和設備報廢。
Mentor汽車制冷劑識別器旨在大限度地提高汽車空調系統(tǒng)制冷劑的維修和維護。
展開 Amesim車輛空調制冷系統(tǒng)建模方案 附Amesim培訓教程下載
1 應用綜述
車輛空調系統(tǒng)三個功能：制冷、制熱和除濕，對于傳統(tǒng)車來說，制冷功能的仿真分析涉及多個關鍵零部件的建模和標定，是本篇的詳述內容；而制熱和除濕功能直接依靠發(fā)動機冷卻水和暖風器來完成熱交換，本質上就是冷卻系統(tǒng)上的一個小支路（類似中冷器制冷），建模仿真簡單，本篇文章不做介紹。而對于新能源車（HEV和BEV），其制熱系統(tǒng)則比較復雜，這個會在以后的文章中敘述，但其制冷系統(tǒng)和傳統(tǒng)車基本一致（除了動力源不同）。
Amesim空調系統(tǒng)解決方案包含如下：
?空調系統(tǒng)零部件、子系統(tǒng)及系統(tǒng)的尺寸設計及驗證
?評估新的替代冷卻系統(tǒng)的性能
?系統(tǒng)瞬態(tài)仿真（含壓縮機的起停分析）
?空調系統(tǒng)不同控制策略的分析
?駕駛員熱舒適性的分析和優(yōu)化
?新法規(guī)下的適應性分析
?空調性能、舒適性和經(jīng)濟性的平衡分析
圖-1給出Amesim空調制冷系統(tǒng)的典型模型，部件主要來自Amesim的兩相流庫、空調庫和熱庫，模型能夠給出各處壓力、溫度、流量、熱量、功率、比熱、干度、過熱度/過冷度等相關參數(shù)。圖-2給出典型的空調制冷循環(huán)的壓焓圖，包含壓縮、放熱、節(jié)流（等焓膨脹）和吸熱四個過程，需要注意的是，蒸發(fā)器出口到膨脹閥出口段在大流量工況時壓降較為明顯（見綠框）。模型中的冷媒介質為R134a，考慮制冷劑充注量和溫度以及壓縮機內滑油串氣的影響。另外，Amesim提供了不同介質的屬性定義工具（見圖-3）。
展開 （轉自 空調制冷網(wǎng) 微信公眾號）
詳細解讀焓濕圖！設計人員必懂的專業(yè)知識！（轉自 空調制冷網(wǎng) 微信公眾號）
應用在機房檢測環(huán)境溫濕度的多路數(shù)字溫度傳感芯片
溫度：
一般用的都是空調了。空調用來控制數(shù)據(jù)中心的溫度和濕度，制冷與空調工程協(xié)會的“數(shù)據(jù)處理環(huán)境熱準則”建議溫度范圍為20-25℃(68-75℉)，濕度范圍為40-55%，適宜數(shù)據(jù)中心環(huán)境的較大露點溫度是17℃。在數(shù)據(jù)中心電源會加熱空氣，除非熱量被排除出去，否則環(huán)境溫度就會上升，導致電子設備失靈。通過控制空氣溫度，服務器組件能夠保持制造商規(guī)定的溫度/濕度范圍內。
電源：
機房的電源由一個或多個不間斷電源(UPS)和/或柴油發(fā)電機組成備用電源。為了避免出現(xiàn)單點故障，所有電力系統(tǒng)，包括備用電源都是全冗余的。對于關鍵服務器來說，要同時連接到兩個電源，以實現(xiàn)N+1冗余系統(tǒng)的可靠性。靜態(tài)開關有時用來確保在發(fā)生電力故障時瞬間從一個電源切換到另一個電源。
這里小編推薦一款由工采網(wǎng)代理的國產(chǎn)品牌MYSENTECH推出的溫濕度傳感芯片，寬量程多路數(shù)字溫度傳感芯片 - M401基于新的 CMOS 數(shù)模混合工藝，包含一路內部本地測溫，四路可驅動外部遠端測溫三極管（NPN 、PNP）或者二極管。芯片內置測溫驅動電路、調理、ADC 轉換、溫度計算、校準補償、非易失性存儲、電源管理等單元，通過 I2C 數(shù)字總線輸出，并提供報警接口信號。
M401是包含一路內部本地測溫及四路外部遠端測溫三極管（NPN 、PNP）或者二極管的數(shù)字溫度傳感芯片；遠端測溫點超過5路；其測量溫度范圍-55～220oС。
M401提供溫度測量數(shù)據(jù)的偶校驗（EVEN）功能，本地和遠程溫度傳感器的溫度測量數(shù)據(jù)都是用14位二進制補碼表示，其中低5位為小數(shù)，其分辨率為0.0625°C），較大表示范圍從-256℃到 255℃；另外，還提供遠端測溫三極管或二極管開路及短路檢測功能。
M401提供關閉模式來關斷測溫電路，每個測溫通道也可以被單獨開啟或關閉來靈活配置。
展開 通風空調工程設計與安裝基礎
空調系統(tǒng)的消聲與減振：
1．噪聲的概念：對于聲音強度大而又嘈雜刺耳或者對某項工作來說是不需要或有妨礙的聲音，統(tǒng)稱為噪聲。
2．噪聲的來源：工業(yè)噪聲主要有空氣動力噪聲、機械噪聲、電磁性噪聲等。
空調工程中主要的噪聲源是通風機、制冷機、機械通風冷卻塔等。通風機的噪聲是主要部分。
3．空調系統(tǒng)中噪聲的自然衰減
（1）噪聲在風管內的自然衰減
噪聲在直管中可被管材吸收一部分，也有可能透射到管外，在風口、風管轉彎處和斷面變形等局部阻力較大的地方，還將有一部分噪聲被反射，從而引起噪聲的衰減。
（2）空氣進入房間內噪聲的衰減
由于建筑物內壁、屋頂、家具設備等的吸聲性能，聲音進入房間后將再一次被衰減。
空調房間噪聲的物理量度：
1．聲強與聲壓
聲強：描述聲音強弱的物理量叫做聲強，通常用I表示。
聲壓：聲波傳播時，由于空氣受到振動而引起了疏密變化，使在原來大氣壓強上疊加了一個變化的壓強。這個疊加的壓強稱聲壓，用P表示。
2．聲強級與聲壓級
聲強級：用符號LI表示，其單位為分貝（dB）。
聲壓級：用Lp表示，單位也是分貝（dB）。
3．聲功率與聲功率級
聲功率：是用來直接表示聲源發(fā)聲能量的大小，它是指聲源在單位時間內以聲波的形式輻射出的總能量，用W表示，單位是瓦。
聲功率級：聲功率也可以用級來表示，這就是聲功率級。
4．聲波的疊加：
消聲器：
1．消聲器的消聲原理
由于吸聲材料的多孔性和松散性，能把入射在其上的聲能部分地吸收掉。吸聲材料多為疏松或多孔性的。
常用的吸聲材料有玻璃棉、泡沫塑料、石棉絨、吸聲磚、聚氨酯泡沫塑料（穿孔形）、木絲板、加氣混凝土、卡普隆纖維管式等。
展開 高精度濕度測量傳感器模塊HTW-211用于通訊機房監(jiān)控環(huán)境溫濕度值
說到溫度，一般用的都是空調了。空調用來控制數(shù)據(jù)中心的溫度和濕度，制冷與空調工程協(xié)會的“數(shù)據(jù)處理環(huán)境熱準則”建議溫度范圍為20-25℃(68-75℉)，濕度范圍為40-55%，適宜數(shù)據(jù)中心環(huán)境的最大露點溫度是17℃。在數(shù)據(jù)中心電源會加熱空氣，除非熱量被排除出去，否則環(huán)境溫度就會上升，導致電子設備失靈。通過控制空氣溫度，服務器組件能夠保持制造商規(guī)定的溫度/濕度范圍內。空調系統(tǒng)通過冷卻室內空氣下降到露點幫助控制濕度，濕度太大，水可能在內部部件上開始凝結。如果在干燥的環(huán)境中，輔助加濕系統(tǒng)可以添加水蒸氣，因為如果濕度太低，可能導致靜電放電問題，可能會損壞元器件。
機房的電源由一個或多個不間斷電源(UPS)和/或柴油發(fā)電機組成備用電源。為了避免出現(xiàn)單點故障，所有電力系統(tǒng)，包括備用電源都是全冗余的。對于關鍵服務器來說，要同時連接到兩個電源，以實現(xiàn)N+1冗余系統(tǒng)的可靠性。靜態(tài)開關有時用來確保在發(fā)生電力故障時瞬間從一個電源切換到另一個電源。
機房的地板相對瓷磚地板要提升60厘米(2英尺)，這個高度隨社會發(fā)展變得更高了，是80-100厘米，以提供更好的氣流均勻分布。這樣空調系統(tǒng)可以把冷空氣也灌到地板下，同時也為地下電力線布線提供更充足的空間，現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)電纜通常是經(jīng)由高架電纜盤鋪設的，但仍然有些人建議出于安全考慮還是應將數(shù)據(jù)線鋪設到地板下，并考慮增加冷卻系統(tǒng)。小型數(shù)據(jù)中心里沒有提升的地板可以不用防靜電地板。計算機機柜往往被組織到一個熱通道中，以便使空氣流通效率最好。
機房的防火系統(tǒng)包括無源和有源設計，以及防火行動執(zhí)行計劃。通常會安裝煙霧探測器，在燃燒產(chǎn)生明火之前能夠提前發(fā)現(xiàn)火警，在火勢增大之前可以截斷電源，使用滅火器手動滅火。在數(shù)據(jù)中心是不能使用自動噴水滅火裝置的，因為電子元器件遇水后通常會發(fā)生故障，特別是電源未截斷的情況下使用水滅火情況會變得更糟。
展開 通風空調系統(tǒng)節(jié)能
建筑能耗主要包括建筑物在采暖、通風、空調、照明、電器和熱水供應等需求方面的能耗，而暖通空調系統(tǒng)的能耗又是建筑能耗的主要構成部分，占30%～50%。
有效地降低制冷空調的能耗，對建筑雙碳目標具有重大意義。
空調系統(tǒng)是一個復雜的系統(tǒng)；由制冷系統(tǒng)、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、空調送回風系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等組成。
如何讓空調系統(tǒng)完全在于最佳節(jié)能運行狀態(tài)，是空調系統(tǒng)調適一個重要問題。
一、制冷空調系統(tǒng)節(jié)能技術
除圍護結構進行節(jié)能改造以外，制冷空調工程節(jié)能改造可以從以下幾個方面進行：
1、改變室內空氣參數(shù)
從溫度、濕度、CO2濃度等參數(shù)方面進行節(jié)能方面設定。
2、從空調送風形式上進行節(jié)能設計
包括增大送風溫度差，減少送風量；根據(jù)空氣參數(shù)的不同需求分別設置系統(tǒng)；變風量代替定風量；在新風量保證的情況下最大限度地利用回風； 采用熱回收技術；加強保溫防潮處理，減少冷熱損失；保證系統(tǒng)平衡的基礎上減小風管中的風速等。
3、空調水系統(tǒng)優(yōu)化設計
選用變頻水泵，采用變流量水系統(tǒng)；在滿足空氣參數(shù)的前提下盡可能地采用較高的冷水初溫；加大冷水系統(tǒng)供、回水系統(tǒng)的溫差；減少管道系統(tǒng)阻力；加強管道保溫，減少熱橋現(xiàn)象等。
4、冷卻塔節(jié)能
增加冷卻塔換熱面積；提高冷卻塔換熱效率；合理設置冷卻塔容量及臺數(shù)；根據(jù)系統(tǒng)需求，設置變頻控制風機；冷卻塔近濕球溫度控制技術等。
5、優(yōu)化節(jié)能運行策略
合理地設置暖通空調運行參數(shù)；定期運行維護；運行時間設定；動態(tài)監(jiān)測和調整運行參數(shù)；智能控制空調系統(tǒng)運行。
二、智能控制中央空調系統(tǒng)運行
在節(jié)能技術實施的基礎上，優(yōu)化系統(tǒng)控制，由自動控制改為智能控制，使制冷空調系統(tǒng)實現(xiàn)最佳節(jié)能運行方式。
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