浅谈中央空调系统节能改造.docx

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1、浅谈中央空调系统节能改造xuzh导语：本文基于客户设备的实际特点，利用变频技术和PLC的强大的逻辑控制功能及通讯功能，为客户提供了一套完好的控制系统改造方案，使中央空调系统能更公道利用能量，防止了能量的不必要浪费。摘要:中央空调的节能改造有很大的降耗空间，本文阐述利用变频器和PLC的逻辑控制功能及通讯功能，对重要空调各个系统分析后，提出了系统控制方案及实现方法，完成了整套节能改造的方案，对中央空调减少能耗、进步效率具有重要意义。关键词：中央空调变频技术PLC逻辑控制通讯才能IntroductionoftheReformationofCentralAirConditioningSystemEne

2、rgy-savingWUMu-RongDeltaGreentech(China)Co.,Ltd.GuangZhou510500Abstract:ThereformationofCentralairconditioningenergy-savinghasgreatpotentialforreducingloss.ThispaperdiscussestheuseofinvertersandPLClogiccontrolandcommunicationsfunctions,withtheanalysisofallimportantsystemsofairconditioning,proposesas

3、ystemcontrolschemeanditsimplementation.Thethefullenergysavingschemeisachieved.andhassignificantmeaningforreducingtheenergyconsumptionofcentralairconditioningandimprovingtheefficiency.Keywords:centralairconditioning,invertertechnology,PLC,logiccontrol,communicationcapability1前言中央空调是大厦里的耗电大户，正常供暖或者供冷季

4、节每年的电费中空调耗电占60左右，因此中央空调的节能改造显得尤为重要。由于中央空调系统按最大负荷设计，并且留10-20设计余量，而实际上绝大局部时间空调是不会运行在满负荷状态下，存在较大的冗余，所以节能的潜力很大。另外冷冻水泵和冷却水泵不能随负载变化作出相应调节运行速度和公道数目，只能靠门和旁通来调节系统的流量与压差，因此不可防止地存在较大截流损失和大流量、高压力、低温差的现象，进而致使大量电能浪费冷冻水泵额外负载增多间接造成冷水机组负荷变大和造成中央空调最末端达不到公道效果的情况。本文针对某酒店改造工程的自身特点，利用变频器和PLC的控制系统对原工程的中央空调系统进展节能改造，使其更加公道利

5、用能量，对于减少能耗、进步效率具有重要意义。2工程介绍广东某酒店改造工程节能改造点如下:1东楼/西楼的中央空调之冷冻水泵控制，改造原因：人工通过调整管阻调整供给冷量，固然知足使用但造成宏大的能量浪费。2东楼/西楼中央空调之冷却水泵控制，改造原因：人工通过调整管阻调整冷却水流量热交换量，固然知足使用但造成宏大的能量浪费。3东楼/西楼的中央空调之冷却塔风机控制，改造原因：一是频繁启动，冲击电流大，接触器和电机寿命受影响；二是风量不能根据送回水温度自动调整而造成能量浪费。4风机盘管冷量交换控制，主要分布点为东楼5号会议厅、天波府和大堂及西楼的保龄球馆、宴会厅、西餐厅、一楼大堂、天堂吧、潮洲城、二楼大

6、堂、东大堂和会议室等地方，改造原因：目前热交换和新风供应不能根据人流的多寡作快速调整，并且温控不准确采样点在回风口，冬天供暖，热气上升，人员活动区温度较设定温度低；反之，夏天供冷气，冷气下降，人员活动区温度较设定温度低。5东楼/西楼的供水系统，改造原因：目前采用人工大幅容调，由于供水电机功率较大分别为55KW和30KW，大幅容调除了造成大的功率冗余和能量浪费，同时将会造成供水不稳定、水锤和启动电流冲击，严重影响管件寿命和供水水质。3控制方案及实现方法酒店中央空调构造分为供暖和供冷两局部，其中供冷包含冷却塔，冷水机组，冷冻水泵，冷却水泵和末端，供暖局部包含热水泵和加热器。该中央空调的系统构造如图

7、1所示：图1中央空调的系统构造图该中央空调的西楼配置图和东楼配置图分别如图2和图3所示：图2西楼配置图图3东楼配置图1冷冻机组一般冷冻机组控制系统设计方式：在冷水机组的供/回水总管上分别设一个温度传感器T，在冷冻回水管上设一个流量计F，同时将此三种信号输入到控制器，经运算可得出大楼的冷负荷Q=F*T，根据冷机组的效率曲线，经过计算比拟，取各种组合中的能耗最小者，并根据设备累计运行时间，进而自动选择冷机的最正确组合。使系统的总能耗保持在最小值，以到达最正确节能的效果。固然大容调会产生大的功率冗余大的能量浪费，但从冷水机组的运行特性考虑，在没有消费厂家配合处理的情况下不适宜进展变频改造，故本方案暂

8、不考虑。2冷冻泵组/冷却泵组控制方式：根据所送水/回水温差、流量和供回水压差，计算决定启动机组台数和变频运行泵的运行频率，自动调整到最正确热交换量状态；由于水泵采用的是Y起动方式，电机的起动电流均为其额定电流的34倍，在如此大的电流冲击下，接触器、电机的使用寿命将受到影响；起动时的机械冲及和停泵时水锤现象，轻易对机械散件、轴承、阀门、管道等造成破坏而增加维修工作量和备品、备件费用，另外，仅因启动需要将不得不使整栋大楼的配电容量增大假设干倍、投入本钱增加假设干倍。变频器是软启动方式，采用变频器控制电机后，电机在起动时及运转经过中均无冲击电流，而冲击电流是影响接触器、电机使用寿命最主要的因素，同时

9、采用变频器控制电机后还可防止水垂现象，因此可大大延长电机、接触器及机械散件，轴承、阀门、管道的使用寿命。在无旁通阀作用的情况下，变频器能根据冷冻水泵和冷却水泵负载变化相应调整冷冻水泵电机和冷却水泵电机的转速，知足中央空调系统正常工作而到达节能目的。水泵电机转速下降，电机从电网吸收的电能就会大大减少。减少的功耗P=PO(1(NlN0)3)；减少的流量QQ0(1(N1N0)N1为改变后的转速，N0为电机原转速，P0为原电机转速下的电机轴功率消耗，Q0为原电机转速下所产生的水泵流量。由上式可以看出流量Q与转速N一次方成正比，功耗P与转速N三次方成正比。假设原流量为100个单位，耗能也为100个单位，

10、假如转速降低10个单位，由QQ01-N1/N0100*19010010可得出流量改变了10个单位，PP01NlN03100(1(90100)3)271，可以得出，功率将减少271个单位，即流量减少10%能耗减少了271。当用蝶阀的开度来控制冷冻、冷却水流量大小时，蝶阀阻管与功率P变化如图3所示由曲线1到曲线2，流量减小，但功率却没有减小多少。假设通过调整转速如图4所示，H-Q曲线由曲线1到曲线2，蝶阀开度100%时，蝶阀阻力为零，管道阻不变，功率省很多。图3阻管与功率P变化曲线图图4不同转速对应的阻管与功率P变化曲线图系统改造方式如下：西楼和东楼冷冻冷却泵控制图分别如图5和图6所示：图6西楼冷

11、冻冷却泵控制原理图3冷却塔风机控制方式：控制送水/回水温差为恒值为目的，调整冷却塔风机风量；外界气温的变化或使用场合热交换量的变化，大局部时间并不要求冷却塔风机和全速运转，由于n=60f(1-s)/p;-p：电机极数根据流体力学知：风压H正比于转速nsup2;所消耗的功率P即是风量Q与风压H之积即输出功率P正比于转速nsup3;，即Q=K1n;H=K2n2;P=Q*H=K1K2n3风量减小20，即转速降低20，节省功率P=Kn3-(0.8n)3=0.438K1K2n风量减小50，即转速降低50，节省功率P=Kn3-(0.5n)3=0.875K1K2n可见，大局部情况冷却塔风机处于做无用功状态，

12、并且浪费的能量较大。因此，在保证系统正常散热风量的前提下调速，即使扣除实际上由于转速下降可能引起的电机和风机效率降低这一因素，采用变频器调速，风机的节能效果还是非常显着的。改造方式如图7所示：图7冷却塔风机系统改造图控制结果：大幅降低能耗；无启动电流冲击。4风机盘管冷/热量交换控制在中央空调系统中，各种用房冷暖设备除新风机组和空调机组外，还大量使用风机盘管。它只有盘管、三速风机、电动调节阀，感温组件、控制器等组成。一般三速风机开关，感温组件、控制器等制成一个整件设备，目前，市场上有两种，一种是盘管控制器为DDC控制，并具备与主机通讯功能。这种控制器可通过计算原那么中心控制，西楼使用这种方式。另

13、一种是不具备通讯功能的盘管控制器，可以按照水系统的连接情况的将风机盘管分为假设干组，每组的支路入口处安装流量计、供回水压差变送器及供回水温度传感器。进而可计算出风机盘管水阀的开度，并给电动调节阀一个指令，进而将电动阀调节至相应的开启度，使盘管中流过所需要的水流量，东楼使用这种方式。为解决面临的问题，可以通过对采样到的回风温度及其二氧化碳焓量控制调整加热盘管及表冷盘管二通电动调节阀开度和送风风量风机转速，实现对送风温度设定点可调整的控制。方式如图8所示：图8风机盘管冷/热量交换控制改造图另外，要提供一个舒适的环境，除控制室温外，还需对室外温/湿度进展监测，通过室环境温/湿度检测，实时调整空调机和

14、新风机的新风量，进展过渡季节的全新风和空调季节的小新风控制。根据监测环境的CO2浓度自动调节空调机的新/回风混合比，提供长期舒适的活动环境，同时可到达节能效果。5供水以设定供水压力为目的，根据实际用水量，利用VFD-F的自动加减泵功能和调频功能，公道利用能量，维持供水压力的恒定，同时能实现无冲击启动和防止水锤效应。其改造图如图9所示：图9供水系统改造图3结语本文基于客户设备的实际特点，利用变频技术和PLC的强大的逻辑控制功能及通讯功能，为客户提供了一套完好的控制系统改造方案，使中央空调系统能更公道利用能量，防止了能量的不必要浪费。运行理论说明，系统性能稳定，平安可靠，性价比高，值得业界同行借鉴和推广。【参考文献】 1可编程序控制器应用系统设计及通讯网络技术.郭宗仁等.人民邮电出版社，2002 2变频器在工业中的选择与应用刘继党等科技信息2020年第23期 3变频器应用中的干扰及其抑制翟章志中国科技博览2020年第02期作者简介吴木荣，男，中达电通机电事业部华南大区自动化主任工程师，在印刷、机床、纺织、暖通等领域具有丰富的应用经历，现从事台达自动化产品技术整合应用与研究，是资深技术专家。0