第一篇：中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造方案

中央空調(diào)系統(tǒng)水泵變頻節(jié)能改造方案

一、概述

中央空調(diào)系統(tǒng)在現(xiàn)代企業(yè)及生活環(huán)境改善方面極為普遍，而且某此生活環(huán)境或生產(chǎn)工序中是屬必須的，即所謂人造環(huán)境，不僅是溫度的要求，還有濕度、潔凈度等。至所以要中央空調(diào)系統(tǒng)，目的是提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高人的舒適度，集中供冷供熱效率高，便管理，節(jié)省投資等原因，為此幾乎企業(yè)、高層商廈、商務(wù)大樓、會(huì)場(chǎng)、劇場(chǎng)、辦公室、圖書(shū)館、賓館、商場(chǎng)、超市、酒店、娛樂(lè)場(chǎng)、體育館等中大型建筑上都采用中央空調(diào)的，它是現(xiàn)代大型建筑物不可缺少的配套設(shè)施之一，電能的消耗非常之大，是用電大戶(hù)，幾乎占了用電量50%以上，日常開(kāi)支費(fèi)用很大。

由于中央空調(diào)系統(tǒng)都是按最大負(fù)載并增加一定余量設(shè)計(jì)，而實(shí)際上在一年中，滿(mǎn)負(fù)載下運(yùn)行最多只有十多天，甚至十多個(gè)小時(shí)，幾乎絕大部分時(shí)間負(fù)載都在70%以下運(yùn)行。通常中央空調(diào)系統(tǒng)中冷凍主機(jī)的負(fù)荷能隨季節(jié)氣溫變化自動(dòng)調(diào)節(jié)負(fù)載，而與冷凍主機(jī)相匹配的冷凍泵、冷卻泵卻不能自動(dòng)調(diào)節(jié)負(fù)載，幾乎長(zhǎng)期在100%負(fù)載下運(yùn)行，造成了能量的極大浪費(fèi)，也惡化了中央空調(diào)的運(yùn)行環(huán)境和運(yùn)行質(zhì)量。

隨著變頻技術(shù)的日益成熟，利用變頻器、PLC、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、溫度傳感器、溫度模塊等器件的有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成溫差閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵的輸出流量；采用變頻調(diào)速技術(shù)不僅能使商場(chǎng)室溫維持在所期望的狀態(tài)，讓人感到舒適滿(mǎn)意，可使整個(gè)系統(tǒng)工作狀態(tài)平緩穩(wěn)定，更重要的是其節(jié)能效果高達(dá)30%以上，能帶來(lái)很好的經(jīng)濟(jì)效益。

二、水泵節(jié)能改造的必要性

中央空調(diào)是大廈里的耗電大戶(hù)，每年的電費(fèi)中空調(diào)耗電占60% 左右，因此中央空調(diào)的節(jié)能改造顯得尤為重要。

由于設(shè)計(jì)時(shí)，中央空調(diào)系統(tǒng)必須按天氣最熱、負(fù)荷最大時(shí)設(shè)計(jì)，并且留10-20% 設(shè)計(jì)余量，然而實(shí)際上絕大部分時(shí)間空調(diào)是不會(huì)運(yùn)行在滿(mǎn)負(fù)荷狀態(tài)下，存在較大的富余，所以節(jié)能的潛力就較大，其中，冷凍主機(jī)可以根據(jù)負(fù)載變化隨之加載或減載，冷凍水泵和冷卻水泵卻不能隨負(fù)載變化作出相應(yīng)調(diào)節(jié)，存在很大的浪費(fèi)。

水泵系統(tǒng)的流量與壓差是靠閥門(mén)和旁通調(diào)節(jié)來(lái)完成，因此，不可避免地存在較大截流損失和大流量、高壓力、低溫差的現(xiàn)象，不僅大量浪費(fèi)電能，而且還造成中央空調(diào)最末端達(dá)不到合理效果的情況。為了解決這些問(wèn)題需使水泵隨著負(fù)載的變化調(diào)節(jié)水流量并關(guān)閉旁通。

再因水泵采用的是Y-△起動(dòng)方式，電機(jī)的起動(dòng)電流均為其額定電流的3 ～ 4倍，一臺(tái)90KW的電動(dòng)機(jī)其起動(dòng)電流將達(dá)到500A，在如此大的電流沖擊下，接觸器、電機(jī)的使用壽命大大下降，同時(shí)，起動(dòng)時(shí)的機(jī)械沖擊和停泵時(shí)水垂現(xiàn)象，容易對(duì)機(jī)械散件、軸承、閥門(mén)、管道等造成破壞，從而增加維修工作量和備品、備件費(fèi)用。

采用變頻器控制能根據(jù)冷凍水泵和冷卻水泵負(fù)載變化隨之調(diào)整水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，在滿(mǎn)足中央空調(diào)系統(tǒng)正常工作的情況下使冷凍水泵和冷卻水泵作出相應(yīng)調(diào)節(jié)，以達(dá)到節(jié)能目的。水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，電機(jī)從電網(wǎng)吸收的電能就會(huì)大大減少。

其減少的功耗 △ P=P0 〔 1-(N1/N0)3 〕（1）式

減少的流量 △ Q=Q0 〔 1-(N1/N0)〕（2）式

其中N1為改變后的轉(zhuǎn)速，N0為電機(jī)原來(lái)的轉(zhuǎn)速，P0為原電機(jī)轉(zhuǎn)速下的電機(jī)消耗功率，Q0為原電機(jī)轉(zhuǎn)速下所產(chǎn)生的水泵流量。由上式可以看出流量的減少與轉(zhuǎn)速減少的一次方成正比，但功耗的減少卻與轉(zhuǎn)速減少的三次方成正比。如：假設(shè)原流量為100個(gè)單位，耗能也為100個(gè)單位，如果轉(zhuǎn)速降低10個(gè)單位，由（2）式△ Q=Q0 〔 1-(N1/N0)〕 =100 ＊〔 1-(90/100)〕 =10可得出流量改變了10個(gè)單位，但功耗由（1）式△ P=P0[1-(N1/N0)3]=100 ＊〔 1-(90/100)3 〕 =27.1可以得出，功率將減少27.1個(gè)單位，即比原來(lái)減少27.1%。

再因變頻器是軟啟動(dòng)方式，采用變頻器控制電機(jī)后，電機(jī)在起動(dòng)時(shí)及運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中均無(wú)沖擊電流，而沖擊電流是影響接觸器、電機(jī)使用壽命最主要、最直接的因素，同時(shí)采用變頻器控制電機(jī)后還可避免水垂現(xiàn)象，因此可大大延長(zhǎng)電機(jī)、接觸器及機(jī)械散件、軸承、閥門(mén)、管道的使用壽命。

三、中央空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理 圖一所示：

1、冷凍機(jī)組：通往各個(gè)房間的循環(huán)水由冷凍機(jī)組進(jìn)行“內(nèi)部熱交換”作用，使冷凍水降溫為5~7℃。并通過(guò)循環(huán)水系統(tǒng)向各個(gè)空調(diào)點(diǎn)提供外部熱交換源。內(nèi)部熱交換產(chǎn)生的熱量，通過(guò)冷卻水系統(tǒng)在冷卻塔中向空氣中排放。內(nèi)部熱交換系統(tǒng)是中央空調(diào)的“制冷源”。

2、冷凍水塔：用于為冷凍機(jī)組提供“冷卻水”。

3、“外部熱交換”系統(tǒng)：由兩個(gè)循環(huán)水系統(tǒng)組成： ⑴、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)由冷凍泵及冷凍管道組成。從冷凍機(jī)組流出的冷凍水由冷凍泵加壓送入冷凍水管道，在各個(gè)房間內(nèi)進(jìn)行熱交換，帶走房間內(nèi)的熱量，使房間內(nèi)的溫度下降。⑵、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)由冷卻泵、冷卻水管道及冷卻塔組成。冷凍機(jī)組進(jìn)行熱交換，使水溫冷卻的同時(shí)，必將釋放大量的熱量，該熱量被冷卻水吸收，使冷卻水溫度升高，冷卻泵將升了溫的冷卻水壓入水塔，使之在冷卻塔中與大氣進(jìn)行熱交換，然后再將降了溫的冷卻水，送回到冷凍機(jī)組，如此不斷循環(huán)，帶走冷凍機(jī)組成釋放的熱量。

4、冷卻風(fēng)機(jī)

⑴、室內(nèi)風(fēng)機(jī)：安裝于所有需要降溫的房間內(nèi)，用于將由冷凍水冷卻了的冷空氣吹入房間，加速房間內(nèi)的熱交換； ⑵、冷卻塔風(fēng)機(jī)用于降低冷卻塔中的水溫，加速將“回水”帶回的熱量散發(fā)到大氣中去。

中央空調(diào)系統(tǒng)的四個(gè)部分都可以實(shí)施節(jié)電改造。但冷凍水機(jī)組和冷卻水機(jī)組的改造改造后節(jié)電效果最為理想，文章中我們將重點(diǎn)闡述對(duì)冷凍機(jī)組和冷卻機(jī)組的變頻調(diào)速技術(shù)改造。

四、中央空調(diào)變頻系統(tǒng)改造方案

現(xiàn)將內(nèi)蒙古某飯店的中央空調(diào)系統(tǒng)的變頻節(jié)能改造方案做一具體介紹。1．中央空調(diào)原系統(tǒng)簡(jiǎn)介：

1.1該集飯店中央空調(diào)系統(tǒng)改造前的主要設(shè)備和控制方式：450冷噸冷氣主機(jī)2臺(tái)，型號(hào)為特靈二極式離心機(jī)，兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行；冷凍水泵2臺(tái)，揚(yáng)程28米配有功率45KW，冷卻水泵有2臺(tái)，揚(yáng)程35米，配用功率75KW。均采用兩用一備的方式運(yùn)行。冷卻塔2臺(tái)，風(fēng)扇電機(jī)11KW，并聯(lián)運(yùn)行。室內(nèi)風(fēng)機(jī)4臺(tái)，5.5KW，并聯(lián)運(yùn)行。

1.2原系統(tǒng)的運(yùn)行及存在問(wèn)題：該飯店是一家五星飯店，為了給客入營(yíng)造一個(gè)良好的居住環(huán)境，飯店大部空間采用全封密的，且飯店大部分空間自然通風(fēng)效果不好，所以對(duì)夏季冷氣質(zhì)量的要求較高。由于中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須按天氣最熱、負(fù)荷最大時(shí)設(shè)計(jì)，且留有10%-20%左右的設(shè)計(jì)余量。其中冷凍主機(jī)可以根據(jù)負(fù)載變化隨之加載或減載，冷凍水泵和冷卻水泵卻不能隨負(fù)載變化作出相應(yīng)的調(diào)節(jié)。這樣，冷凍水、冷卻水系統(tǒng)幾乎長(zhǎng)期在大流量、小溫差的狀態(tài)下運(yùn)行，造成了能量的極大浪費(fèi)。而且冷凍、冷卻水泵采用的均是Y—△起動(dòng)方式，電機(jī)的起動(dòng)電流均為其額定電流的3—4倍，在如此大的電流沖擊下，接觸器的使用壽命大大下降；同時(shí)，啟動(dòng)時(shí)的機(jī)械沖擊和停泵時(shí)的水錘現(xiàn)象，容易對(duì)機(jī)械器件、軸承、閥門(mén)和管道等造成破壞，從而增加維修工作量、維修費(fèi)用、設(shè)備也容易老化。另外由于冷凍泵軸輸送的冷量不能跟隨系統(tǒng)實(shí)際負(fù)荷的變化，其熱力工況的平衡只能由人工調(diào)整冷凍主機(jī)出水溫度，以及大流量小溫差來(lái)掩蓋。這樣，不僅浪費(fèi)能量，也惡化了系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境、運(yùn)行質(zhì)量。特別是在環(huán)境溫度偏低、某些末端設(shè)備溫控稍有失靈或靈敏度不高時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致大面積空調(diào)室溫偏冷，感覺(jué)不適，嚴(yán)重干擾中央空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。因?yàn)榭照{(diào)偏冷的問(wèn)題經(jīng)常接到客人的投訴，處理這些投訴造成不少人力資源的浪費(fèi)。

根據(jù)實(shí)際情況，我們向該飯店負(fù)責(zé)人提出：利用變頻器、人機(jī)界面、PLC、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、溫度模塊、溫度傳感器等構(gòu)成的溫差閉環(huán)自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)。對(duì)冷凍、冷卻水泵進(jìn)行改造，以節(jié)約電能、穩(wěn)定系統(tǒng)、延長(zhǎng)設(shè)備壽命。2．中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造的具體方案

中央空調(diào)系統(tǒng)通常分為冷凍（媒）水和冷卻水兩個(gè)系統(tǒng)（如下圖，左半部分為冷凍（媒）水系統(tǒng)，右半部分為冷卻水系統(tǒng)）。根據(jù)國(guó)內(nèi)外最新資料介紹，并多處通過(guò)對(duì)在中央空調(diào)水泵系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)控制改造的成功范例進(jìn)行考察，現(xiàn)在水泵系統(tǒng)節(jié)能改造的方案大都采用變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2．1、冷凍（媒）水泵系統(tǒng)的閉環(huán)控制

制冷模式下冷凍水泵系統(tǒng)的閉環(huán)控制

該方案在保證最末端設(shè)備冷凍水流量供給的情況下，確定一個(gè)冷凍泵變頻器工作的最小工作頻率，將其設(shè)定為下限頻率并鎖定，變頻冷凍水泵的頻率調(diào)節(jié)是通過(guò)安裝在冷凍水系統(tǒng)回水主管上的溫度傳感器檢測(cè)冷凍水回水溫度，再經(jīng)由溫度控制器設(shè)定的溫度來(lái)控制變頻器的頻率增減，控制方式是：冷凍回水溫度大于設(shè)定溫度時(shí)頻率無(wú)極上調(diào)。

該模式是在中中央空調(diào)中熱泵運(yùn)行（即制熱）時(shí)冷凍水泵系統(tǒng)的控制方案。同制冷模式控制方案一樣，在保證最末端設(shè)備冷凍水流量供給的情況下，確定一個(gè)冷凍泵變頻器工作的最小工作頻率，將其設(shè)定為下限頻率并鎖定，變頻冷凍水泵的頻率調(diào)節(jié)是通過(guò)安裝在冷凍水系統(tǒng)回水主管上的溫度傳感器檢測(cè)冷凍水回水溫度，再經(jīng)由溫度控制器設(shè)定的溫度來(lái)控制變頻器的頻率增減。不同的是：冷凍回水溫度小于設(shè)定溫度時(shí)頻率無(wú)極上調(diào)，當(dāng)溫度傳感檢測(cè)到的冷凍水回水溫越高，變頻器的輸出頻率越低。

2.2、冷卻水系統(tǒng)的閉環(huán)控制

目前，在冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行改造的方案最為常見(jiàn)，節(jié)電效果也較為顯著。該方案同樣在保證冷卻塔有一定的冷卻水流出的情況下，通過(guò)控制變頻器的輸出頻率來(lái)調(diào)節(jié)冷卻水流量，當(dāng)中中央空調(diào)冷卻水出水溫度低時(shí)，減少冷卻水流量；當(dāng)中中央空調(diào)冷卻水出水溫度高時(shí)，加大冷卻水流量，從而達(dá)到在保證中中央空調(diào)機(jī)組正常工作的前提下達(dá)到節(jié)能增效的目的。

現(xiàn)有的控制方式大都先確定一個(gè)冷卻泵變頻器工作的最小工作頻率，將其設(shè)定為：

下限頻率并鎖定，變頻冷卻水泵的頻率是取冷卻管進(jìn)、出水溫度差和出水溫度信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)，當(dāng)進(jìn)、出水溫差大于設(shè)定值時(shí)，頻率無(wú)極上調(diào)，當(dāng)進(jìn)、出水溫差小于設(shè)定值時(shí)，頻率無(wú)極下調(diào)，同時(shí)當(dāng)冷卻水出水溫度高于設(shè)定值時(shí)，頻率優(yōu)先無(wú)極上調(diào)，當(dāng)冷卻水出水溫度低于設(shè)定值時(shí)，按溫差變化來(lái)調(diào)節(jié)頻率，進(jìn)、出水溫差越大，變頻器的輸出頻率越高；進(jìn)、出水溫差越小，變頻器的輸出頻率越低。

2.3該中央空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)具體裝機(jī)清單如表二：

機(jī)組名稱(chēng) 機(jī)型 品牌 數(shù)量

冷凍水泵 45KW變頻柜 ABB ACS800 兩套

冷卻水泵 75KW變頻柜 ABB ACS800 兩套

風(fēng)機(jī)組 11KW變頻柜 ABB ACS800 兩套

室內(nèi)風(fēng)機(jī) 5.5KW變頻柜 ABB ACS800 四套

配件 PLC 西門(mén)子S7300 一臺(tái)

人機(jī)界面 西門(mén)子 一臺(tái)

溫度傳感器 丹佛斯 兩個(gè)

溫度模塊 歐姆龍 兩個(gè)

數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊 歐姆龍 兩個(gè)

2．4介紹變頻節(jié)電原理：

變頻節(jié)能原理：由流體傳輸設(shè)備（水泵、風(fēng)機(jī)）的工作原理可知：水泵、風(fēng)機(jī)的流量（風(fēng)量）與其轉(zhuǎn)速成正比；水泵、風(fēng)機(jī)的壓力（揚(yáng)程）與其轉(zhuǎn)速的平方成正比，而水泵、風(fēng)機(jī)的軸功率等于流量與壓力的乘積，故水泵、風(fēng)機(jī)的軸功率與其轉(zhuǎn)速的三次方成正比（即與電源頻率的三次方成正比）。變頻器節(jié)能的效果是十分顯著的，這種節(jié)能回報(bào)是看到見(jiàn)的。特別是調(diào)節(jié)范圍大、啟動(dòng)電流大的系統(tǒng)及設(shè)備，通過(guò)圖三可以直觀的看出在流量變化時(shí)只要對(duì)轉(zhuǎn)速（頻率）稍作改變就會(huì)使水泵軸功率有更大程度上的改變，就因此特點(diǎn)使得變頻調(diào)速裝置成為一種趨勢(shì)，而且不斷深入并應(yīng)用于各行各業(yè)的調(diào)速領(lǐng)域。

根據(jù)上述原理可知：改變水泵、風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就可改變水泵、風(fēng)機(jī)的輸出功率。

圖中陰影部分為同一臺(tái)水泵的工頻運(yùn)行狀態(tài)與變頻運(yùn)行狀態(tài)在隨著流量變化所耗功率差。

2．5介紹系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)和控制方式

根據(jù)中央空調(diào)系統(tǒng)冷卻水系統(tǒng)的一般裝機(jī)，建議在冷卻水系統(tǒng)和冷凍水系統(tǒng)各裝兩套ABB ACS800一體化變頻調(diào)速控制柜，其中冷卻變頻調(diào)速控制柜供兩臺(tái)冷卻水泵切換（循環(huán)）使用，冷凍變頻調(diào)速控制柜供兩臺(tái)冷凍水泵切換（循環(huán)）使用。變頻節(jié)能調(diào)速系統(tǒng)是在保留原工頻系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加裝改裝的，變頻節(jié)能系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制功能與原工頻系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制功能相同，變頻節(jié)能系統(tǒng)與原工頻系統(tǒng)之間設(shè)置了聯(lián)鎖保護(hù)，以確保系統(tǒng)工作安全。利用變頻器、人機(jī)界面、PLC、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、溫度傳感器、溫度模塊等器件的有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成溫差閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵的輸出流量，為了達(dá)到節(jié)能目的提供了可靠的技術(shù)條件。如圖四所示：

2．6系統(tǒng)主電路的控制設(shè)計(jì)

根據(jù)具體情況，同時(shí)考慮到成本控制，原有的電器設(shè)備盡可能的利用。冷凍水泵及冷卻水泵均采用一用一備的方式運(yùn)行，因備用泵轉(zhuǎn)換時(shí)間與空調(diào)主機(jī)轉(zhuǎn)換時(shí)間一致，均為一個(gè)月轉(zhuǎn)換一次，切換頻率不高，決定將冷凍水泵和冷卻水泵電機(jī)的主備切換控制利用原有電器設(shè)備，通過(guò)接觸器、啟停按鈕、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)進(jìn)行電氣和機(jī)械互鎖。確保每臺(tái)水泵只能由一臺(tái)變頻器拖動(dòng)，避免兩臺(tái)變頻器同時(shí)拖動(dòng)同一臺(tái)水泵造成交流短路事故；并且每臺(tái)變頻器任何時(shí)間只能拖動(dòng)一臺(tái)水泵，以免一臺(tái)變頻器同時(shí)拖動(dòng)兩臺(tái)水泵而過(guò)載。

2．7系統(tǒng)功能控制方式

上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要通過(guò)人機(jī)界面完成對(duì)工藝參數(shù)的檢測(cè)、各機(jī)組的協(xié)調(diào)控制以及數(shù)據(jù)的處理、分析等任務(wù)，下位機(jī)PLC主要完成數(shù)據(jù)采集，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制及連鎖等功能。具體工作流程：開(kāi)機(jī)：開(kāi)啟冷水及冷卻水泵，由PLC控制冷水及冷卻水泵的啟停，由冷水及冷卻水泵的接觸器向制冷機(jī)發(fā)出聯(lián)鎖信號(hào)，開(kāi)啟制冷機(jī)，由變頻器、溫度傳感器、溫度模塊組成的溫差閉環(huán)控制電路對(duì)水泵進(jìn)行調(diào)速以控制工作流量，同時(shí)PLC控制冷卻塔根據(jù)溫度傳感器信號(hào)自動(dòng)選擇開(kāi)啟臺(tái)數(shù)。當(dāng)過(guò)濾網(wǎng)前后壓差超出設(shè)定值時(shí)，PLC發(fā)出過(guò)濾堵塞報(bào)警信號(hào)。送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的快慢是由回風(fēng)溫度與系統(tǒng)設(shè)定值相比較后，用PID方式控制變頻器，從而調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)節(jié)回風(fēng)溫度的目的。停機(jī)：關(guān)閉制冷機(jī)，冷水及冷卻水泵以及冷卻塔延時(shí)十五分鐘后自動(dòng)關(guān)閉。保護(hù)：由壓力傳感器控制冷水及冷卻水的缺水保護(hù)，壓力偏低時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟補(bǔ)水泵補(bǔ)水。

2．8介紹系統(tǒng)節(jié)能改造原理

1、對(duì)冷凍泵進(jìn)行變頻改造控制原理說(shuō)明如下：PLC控制器通過(guò)溫度模塊及溫度傳感器將冷凍機(jī)的回水溫度和出水溫度讀入控制器內(nèi)存，并計(jì)算出溫差值；然后根據(jù)冷凍機(jī)的回水與出水的溫差值來(lái)控制變頻器的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)出水的流量，控制熱交換的速度；溫差大，說(shuō)明室內(nèi)溫度高系統(tǒng)負(fù)荷大，應(yīng)提高冷凍泵的轉(zhuǎn)速，加快冷凍水的循環(huán)速度和流量，加快熱交換的速度；反之溫差小，則說(shuō)明室內(nèi)溫度低，系統(tǒng)負(fù)荷小，可降低冷凍泵的轉(zhuǎn)速，減緩冷凍水的循環(huán)速度和流量，減緩熱交換的速度以節(jié)約電能；

2、對(duì)冷卻泵進(jìn)行變頻改造由于冷凍機(jī)組運(yùn)行時(shí)，其冷凝器的熱交換量是由冷卻水帶到冷卻塔散熱降溫，再由冷卻泵送到冷凝器進(jìn)行不斷循環(huán)的。

冷卻水進(jìn)水出水溫差大，說(shuō)明冷凍機(jī)負(fù)荷大，需冷卻水帶走的熱量大，應(yīng)提高冷卻泵的轉(zhuǎn)速，加大冷卻水的循環(huán)量；溫差小，則說(shuō)明，冷凍機(jī)負(fù)荷小，需帶走的熱量小，可降低冷卻泵的轉(zhuǎn)速，減小冷卻水的循環(huán)量，以節(jié)約電能。

3、冷卻塔風(fēng)機(jī)變頻控制通過(guò)檢測(cè)冷卻塔水溫度對(duì)冷卻塔風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速閉環(huán)控制，使冷卻塔水溫度恒定在設(shè)定溫度，可以有效地節(jié)省風(fēng)機(jī)的電能額外損耗，能達(dá)到最佳節(jié)電效果。

4、室內(nèi)風(fēng)機(jī)組變頻控制通過(guò)檢測(cè)冷房溫度對(duì)變風(fēng)機(jī)組的風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)冷房溫度恒定在設(shè)定溫度。室內(nèi)風(fēng)機(jī)組變頻控制后可達(dá)到理想的節(jié)電效果，并且空調(diào)效果較佳。2．5系統(tǒng)流量、壓力保障

本方案的調(diào)節(jié)方式采用閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)控制，冷卻水泵系統(tǒng)和冷凍水泵系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式基本相同，用溫度傳感器對(duì)冷卻（冷凍）水在主機(jī)上的出口水溫進(jìn)行采樣，轉(zhuǎn)換成電量信號(hào)后送至溫控器將該信號(hào)與設(shè)定值進(jìn)行比較運(yùn)算后輸出一類(lèi)比信號(hào)（一般為4—20MA、0—10V等）給PLC，由PLC、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、溫度傳感器、溫度模塊進(jìn)行溫差閉環(huán)控制，手動(dòng)/自動(dòng)切換和手動(dòng)頻率上升、下降由PLC控制，最后把數(shù)據(jù)傳關(guān)到上位機(jī)人機(jī)界面實(shí)行監(jiān)視控制。變頻器根據(jù)PLC發(fā)出的類(lèi)比信號(hào)決定其輸出頻率，以達(dá)到改變水泵轉(zhuǎn)速并調(diào)節(jié)流量的目的。冷卻（冷凍）水系統(tǒng)的變頻節(jié)能系統(tǒng)在實(shí)際使用中要考慮水泵的轉(zhuǎn)速與揚(yáng)程的平方成正比的關(guān)系，以及水泵的轉(zhuǎn)速與管損平方成正比的關(guān)系；在水泵的揚(yáng)程隨轉(zhuǎn)速的降低而降低的同時(shí)管道損失也在降低，因此，系統(tǒng)對(duì)水泵揚(yáng)程的實(shí)際需求一樣要降低；而通過(guò)設(shè)定變頻器下限頻率的方法又可保證系統(tǒng)對(duì)水泵揚(yáng)程的最低需求。供水壓力的穩(wěn)定和調(diào)節(jié)量可以通過(guò)PID參數(shù)的調(diào)整。當(dāng)供水需求量減少時(shí)，管道壓力逐漸升高，內(nèi)部PID調(diào)節(jié)器輸出頻率降低，當(dāng)變頻器輸出頻率低至0HZ時(shí)，而管道在一設(shè)定時(shí)間內(nèi)還高于設(shè)定壓力，變頻器切斷當(dāng)前變頻控制泵，轉(zhuǎn)而控制下一個(gè)原工頻控制泵，變頻器在水泵控制轉(zhuǎn)換過(guò)程中，逐漸輪換使用水泵，使每個(gè)水泵的利用率均等，增加系統(tǒng)、管道壓力的穩(wěn)定性和可靠性。

五、中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造的優(yōu)點(diǎn)

變頻節(jié)能改造后除了可以節(jié)省大量的電能外還具有以下優(yōu)點(diǎn)：、只需在中中央空調(diào)冷卻管出水端安裝一個(gè)溫度傳感器（如圖，安裝在冷卻水系統(tǒng)中中央空調(diào)冷卻水出水主管上的B處），簡(jiǎn)單可靠。、當(dāng)冷卻水出水溫度高于溫度上限設(shè)定值時(shí)，頻率直接優(yōu)先上調(diào)至上限頻率。3、當(dāng)冷卻水出水溫度低于溫度下限設(shè)定值時(shí)，頻率直接優(yōu)先下調(diào)至下限頻率。而采用冷卻管進(jìn)、出水溫度差來(lái)調(diào)節(jié)很難達(dá)到這點(diǎn)。4、當(dāng)冷卻水出水溫度介于溫度下限設(shè)定值與溫度上限設(shè)定值時(shí)，通過(guò)對(duì)冷卻水出水溫度及溫度上、下限設(shè)定值進(jìn)行PID計(jì)算，從而達(dá)到對(duì)頻率進(jìn)行無(wú)極調(diào)速，閉環(huán)控制迅速準(zhǔn)確。、節(jié)能效果更為明顯。當(dāng)冷卻水出水溫度低于溫度上限設(shè)定值時(shí)，采用冷卻管進(jìn)、出水溫度差來(lái)調(diào)節(jié)方式?jīng)]有將出水溫度低這一因素加入節(jié)能考慮范圍，而僅僅由溫度差來(lái)對(duì)頻率進(jìn)行無(wú)極調(diào)速，而采用上、下限溫度來(lái)調(diào)節(jié)方式充分考慮這一因素，因而節(jié)能效果更為明顯，通過(guò)對(duì)多家用戶(hù)市場(chǎng)調(diào)查，平均節(jié)電率要提高5 ％以上，節(jié)電率達(dá)到20 ％以上。

額定電流變化，減小了大電流對(duì)電機(jī)的沖擊；

六、ABB ACS800系列一體化變頻器的優(yōu)點(diǎn) 1.采用獨(dú)特的空間矢量（SVPWM）調(diào)制方式； 2.操作簡(jiǎn)單，具有鍵盤(pán)鎖定功能，防止誤操作； 3.內(nèi)置PID功能，可接受多種給定、反遺信號(hào)；

4.具有節(jié)電、市電和停止三位鎖定開(kāi)關(guān)，便于轉(zhuǎn)換及管理； 5.保護(hù)功能完善，可遠(yuǎn)程控制；

6.超靜音優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低電機(jī)噪聲；

7.安裝比較方便，不用破壞原有的配電設(shè)施及環(huán)境； 8.穩(wěn)定整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，抗干擾能力強(qiáng)；

9.具有過(guò)載、過(guò)壓、過(guò)流、欠壓、電源缺相等自動(dòng)保護(hù)功能及聲光報(bào)警功能。

七、結(jié)束語(yǔ)

在科技日新月異的今天，積極推廣變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，使其轉(zhuǎn)化為社會(huì)生產(chǎn)力，是我們工程技術(shù)人員應(yīng)盡的社會(huì)責(zé)任。對(duì)落后的設(shè)備生產(chǎn)工藝進(jìn)行技術(shù)革新，不僅可以提高生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)效率，創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)節(jié)能、環(huán)保等社會(huì)效益同樣有著重要的意義。隨著變頻器應(yīng)用普及時(shí)代的來(lái)臨，我公司已將變頻器的應(yīng)用擴(kuò)展到傳統(tǒng)中央空調(diào)改造的領(lǐng)域，不僅擴(kuò)大了變頻器的應(yīng)用市場(chǎng)，而且為中央空調(diào)應(yīng)用也提出了新的課題。預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)，由于變頻調(diào)速技術(shù)的介入，中央空調(diào)系統(tǒng)將真正地進(jìn)入經(jīng)濟(jì)運(yùn)行時(shí)代，希望上述工作對(duì)于同仁們?cè)趥鹘y(tǒng)的電氣傳動(dòng)設(shè)備技術(shù)改造和推進(jìn)高新技術(shù)產(chǎn)品的普及應(yīng)用工作中能有所啟示和借鑒。

第二篇：中央空調(diào)系統(tǒng)變頻節(jié)能改造方案

中央空調(diào)系統(tǒng)變頻節(jié)能改造方案

點(diǎn)擊數(shù)： 465

劉佳暢

摘要 在我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的大背景下，能源（水、電、油）的消耗在企業(yè)中所占的比重越來(lái)越高，也受到愈來(lái)愈大的重視。同時(shí)由于房地產(chǎn)的快速發(fā)展需求，中央空調(diào)的市場(chǎng)需求呈現(xiàn)強(qiáng)勁的增長(zhǎng)趨勢(shì)。在市場(chǎng)容量不斷增大的吸引下，越來(lái)越多的廠家加入到商用中央空調(diào)的領(lǐng)域。變頻技術(shù)應(yīng)用于中央空調(diào)系統(tǒng)，對(duì)提升中央空調(diào)自動(dòng)化水平、降低能耗、減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊、延長(zhǎng)機(jī)械及管網(wǎng)的使用壽命，都具有重要的意義。

關(guān)鍵字 中央空調(diào)系統(tǒng)；水泵；風(fēng)機(jī)；變頻器

Abstract

Keywords 概述

中央空調(diào)系統(tǒng)在現(xiàn)代企業(yè)及生活環(huán)境改善方面極為普遍，而且是某些生活環(huán)境或生產(chǎn)工序中所必須配備的，即所謂人造環(huán)境，不僅是溫度的要求，還有濕度、潔凈度等。之所以要求配置中央空調(diào)系統(tǒng)，目的在于提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高人的舒適度，而且集中供冷供熱效率高，便于管理，節(jié)省投資等。為此，幾乎所有企業(yè)、高層商廈、商務(wù)大樓、會(huì)場(chǎng)、劇場(chǎng)、辦公室、圖書(shū)館、賓館、商場(chǎng)、超市、酒店、娛樂(lè)場(chǎng)、體育館等中大型建筑上都采用中央空調(diào)，它是現(xiàn)代大型建筑物不可缺少的配套設(shè)施之一，但由于它的電能消耗非常之大，是用電大戶(hù)，幾乎占了用電量的50%以上，因此其日常開(kāi)支費(fèi)用很大。

中央空調(diào)系統(tǒng)都是按最大負(fù)載并增加一定余量設(shè)計(jì)的，而實(shí)際上在一年中，滿(mǎn)負(fù)載下運(yùn)行最多只有十多天，甚至十多個(gè)小時(shí)，絕大部分時(shí)間負(fù)載都在70%以下運(yùn)行。通常，中央空調(diào)系統(tǒng)中冷凍主機(jī)的負(fù)荷能隨季節(jié)氣溫變化自動(dòng)調(diào)節(jié)負(fù)載，而與冷凍主機(jī)相匹配的冷凍泵、冷卻泵卻不能自動(dòng)調(diào)節(jié)負(fù)載，幾乎長(zhǎng)期在100%負(fù)載下運(yùn)行，造成了能量的極大浪費(fèi)，也惡化了中央空調(diào)的運(yùn)行環(huán)境和運(yùn)行質(zhì)量。

隨著變頻技術(shù)的日益成熟，利用變頻器、PLC、D/A轉(zhuǎn)換模塊、溫度傳感器、溫度模塊等部件的有機(jī)結(jié)合，可構(gòu)成溫差閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵的輸出流量。采用變頻調(diào)速技術(shù)不僅能使商場(chǎng)室溫維持在所期望的狀態(tài)，讓人感到舒適滿(mǎn)意，使整個(gè)系統(tǒng)工作狀態(tài)平緩穩(wěn)定，更重要的是其節(jié)能效果高達(dá)30%以上，能帶來(lái)很好的經(jīng)濟(jì)效益。中央空調(diào)系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理

如圖1所示，中央空調(diào)系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分組成。2.1 冷凍機(jī)組

通往各個(gè)房間的循環(huán)水經(jīng)由冷凍機(jī)組進(jìn)行“內(nèi)部熱交換”作用，使冷凍水降溫為5~7℃。并通過(guò)循環(huán)水系統(tǒng)向各個(gè)空調(diào)點(diǎn)提供外部熱交換源。內(nèi)部熱交換產(chǎn)生的熱量，通過(guò)冷卻水系統(tǒng)在冷卻塔中向空氣中排放。內(nèi)部熱交換系統(tǒng)是中央空調(diào)的“制冷源”。2.2 冷凍水塔

用于為冷凍機(jī)組提供“冷卻水”。2.3 “外部熱交換”系統(tǒng)

此系統(tǒng)由兩個(gè)循環(huán)水系統(tǒng)組成：

1）冷凍水循環(huán)系統(tǒng)由冷凍泵及冷凍管道組成。

從冷凍機(jī)組流出的冷凍水由冷凍泵加壓送入冷凍水管道，在各個(gè)房間內(nèi)進(jìn)行熱交換，帶走房間內(nèi)的熱量，使房間內(nèi)的溫度下降；

2）冷卻水循環(huán)系統(tǒng)由冷卻泵、冷卻水管道及冷卻塔組成。冷凍機(jī)組進(jìn)行熱交換，使水溫冷卻的同時(shí)，必將釋放大量的熱量，該熱量被冷卻水吸收，促使冷卻水溫度升高，冷卻泵將升了溫的冷卻水壓入水塔，使之在冷卻塔中與大氣進(jìn)行熱交換，然后再將降了溫的冷卻水，送回到冷凍機(jī)組，如此不斷循環(huán)，帶走冷凍機(jī)組所釋放的熱量。

2.4 冷卻風(fēng)機(jī)

1）室內(nèi)風(fēng)機(jī)安裝于所有需要降溫的房間內(nèi)，用于將由冷凍水冷卻了的冷空氣吹入房間，加速房間內(nèi)的熱交換。2）冷卻塔風(fēng)機(jī)用于降低冷卻塔中的水溫，加速將“回水”帶回的熱量散發(fā)到大氣中去。

中央空調(diào)系統(tǒng)的四個(gè)部分都可以實(shí)施節(jié)電改造，但冷凍水機(jī)組和冷卻水機(jī)組改造后的節(jié)電效果最為理想。因此我們將重點(diǎn)闡述對(duì)冷凍機(jī)組和冷卻機(jī)組的變頻調(diào)速技術(shù)改造，次要說(shuō)明冷卻風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù)改造。3 中央空調(diào)系統(tǒng)變頻改造的具體方案

現(xiàn)將淅江省嘉興市某集團(tuán)公司辦公樓的中央空調(diào)系統(tǒng)的變頻節(jié)能改造方案做一具體介紹。3.1 中央空調(diào)原系統(tǒng)存在的問(wèn)題

該集團(tuán)中央空調(diào)系統(tǒng)改造前的主要設(shè)備和控制方式：

1）450 t冷氣主機(jī)2臺(tái)，型號(hào)為特靈二極式離心機(jī)，兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行； 2）冷凍水泵2臺(tái)，揚(yáng)程28 m，配用功率45 kW；

3）冷卻水泵有2臺(tái)，揚(yáng)程35m，配用功率75 kW，冷凍水泵與冷卻水泵均采用一用一備的方式運(yùn)行； 4）冷卻塔2臺(tái)，風(fēng)扇電機(jī)11 kW，并聯(lián)運(yùn)行，室內(nèi)風(fēng)機(jī)4臺(tái)，5.5 kW，并聯(lián)運(yùn)行。

該集團(tuán)是一家合資企業(yè)，為了給員工營(yíng)造一個(gè)良好的工作環(huán)境，辦公樓大部分空間采用全封密的模式，因此公司大部分空間自然通風(fēng)效果不好，所以對(duì)夏季冷氣質(zhì)量的要求較高。除了一些節(jié)假日外，其它時(shí)間中央空調(diào)都是全開(kāi)的。由于中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)按天氣最熱、負(fù)荷最大時(shí)設(shè)計(jì)，且留有10%~20%的設(shè)計(jì)余量。其中冷凍主機(jī)可以根據(jù)負(fù)載變化隨之加載或減載，冷凍水泵和冷卻水泵卻不能隨負(fù)載變化作出相應(yīng)的調(diào)節(jié)。這樣，冷凍水、冷卻水系統(tǒng)幾乎長(zhǎng)期在大流量、小溫差的狀態(tài)下運(yùn)行，造成了能量的極大浪費(fèi)。原系統(tǒng)中冷凍、冷卻水泵采用的均是Y-△起動(dòng)方式，電機(jī)的起動(dòng)電流均為其額定電流的3~4 倍，在如此大的電流沖擊下，接觸器的使用壽命大大下降；同時(shí)，啟動(dòng)時(shí)的機(jī)械沖擊和停泵時(shí)的水錘現(xiàn)象，容易對(duì)機(jī)械部件、軸承、閥門(mén)和管道等造成破壞，從而增加維修工作量、維修費(fèi)用，設(shè)備也容易老化。

另外，由于冷凍泵軸輸送的冷量不能跟隨系統(tǒng)實(shí)際負(fù)荷的變化，其熱力工況的平衡只能由人工調(diào)整冷凍主機(jī)出水溫度，結(jié)果只能是用大流量獲得小溫差。這樣，不僅浪費(fèi)能量，也惡化了系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)

境與運(yùn)行質(zhì)量。特別是在環(huán)境溫度偏低、某些末端設(shè)備溫控稍有失靈或靈敏度不高時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致大面積空調(diào)室溫偏冷，感覺(jué)不適，嚴(yán)重干擾中央空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。

針對(duì)上述實(shí)際情況，對(duì)該集團(tuán)的中央空調(diào)系統(tǒng)實(shí)施了利用變頻器、人機(jī)界面、PLC、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、溫度模塊、溫度傳感器等構(gòu)成的溫差閉環(huán)自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的方案。主要對(duì)冷凍、冷卻水泵進(jìn)行了變頻調(diào)速技術(shù)改造，達(dá)到節(jié)約電能、穩(wěn)定系統(tǒng)、延長(zhǎng)設(shè)備壽命，提高環(huán)境舒適度的目的。3.2 中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造的具體方案

對(duì)該中央空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)進(jìn)行變頻節(jié)能改造的具體裝機(jī)清單如表1所列。

3.2.1 變頻節(jié)電原理

由流體傳輸設(shè)備（水泵、風(fēng)機(jī)）的工作原理可知：水泵、風(fēng)機(jī)的流量（風(fēng)量）與其轉(zhuǎn)速成正比；水泵、風(fēng)機(jī)的壓力（揚(yáng)程）與其轉(zhuǎn)速的平方成正比；而水泵、風(fēng)機(jī)的軸功率等于流量與壓力的乘積，故水泵、風(fēng)機(jī)的軸功率與其轉(zhuǎn)速的三次方成正比（即與電源頻率的

三次方成正比）。變頻器節(jié)能的效果是十分顯著的，這種節(jié)能回報(bào)是看得見(jiàn)的。特別是調(diào)節(jié)范圍大、啟動(dòng)電流大的系統(tǒng)及設(shè)備，通過(guò)圖2 可以直觀地看出在流量變化時(shí)只要對(duì)轉(zhuǎn)速（頻率）稍作改變就會(huì)使水泵軸功率有更大程度上的改變，此特點(diǎn)使得使用變頻器進(jìn)行調(diào)速成為一種趨勢(shì)，而且不斷深入并應(yīng)用于各行各業(yè)的調(diào)速領(lǐng)域。根據(jù)上述原理可知：改變水泵、風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就可改變水泵、風(fēng)機(jī)的輸出功率。

圖中陰影部分為同一臺(tái)水泵的工頻運(yùn)行狀態(tài)與變頻運(yùn)行狀態(tài)在隨著流量變化所消耗的功率差。3.2.2 系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)和控制方式

根據(jù)中央空調(diào)系統(tǒng)冷卻水系統(tǒng)的一般裝機(jī)形式，建議在冷卻水系統(tǒng)和冷凍水系統(tǒng)各裝兩套傳動(dòng)之星SD-YP 系列一體化變頻調(diào)速控制柜，其中冷卻變頻調(diào)速控制柜供兩臺(tái)冷卻水泵切換（循環(huán)）使用，冷凍變頻調(diào)速控制柜供兩臺(tái)冷凍水泵切換（循環(huán)）使用。變頻節(jié)能調(diào)速系統(tǒng)是在保留原工頻系統(tǒng)的基礎(chǔ)上改裝的，變頻節(jié)能系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制功能與原工頻系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制功能相同，變頻節(jié)能系統(tǒng)與原工頻系統(tǒng)之間設(shè)置了聯(lián)鎖保護(hù)，以確保系統(tǒng)工作安全。利用變頻器、人機(jī)界面、PLC、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、溫度傳感器、溫度模塊等器件的有機(jī)結(jié)合，構(gòu)成溫差閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵的輸出流量，為達(dá)到節(jié)能的目的提供了可靠的技術(shù)條件。如圖3所示，給出了主電路具體的改造方案。

3.2.3 系統(tǒng)主電路的控制設(shè)計(jì)

根據(jù)具體情況，同時(shí)考慮到成本控制，盡可能地利用原有的電器設(shè)備。冷凍水泵及冷卻水泵均采用一用一備的運(yùn)行方式，因備用泵轉(zhuǎn)換時(shí)間與空調(diào)主機(jī)轉(zhuǎn)換時(shí)間一致，切換頻率不高，所以冷凍水泵和冷卻水泵電機(jī)的主備切換控制利用原有電器設(shè)備，通過(guò)接觸器、啟停按鈕、轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)進(jìn)行電氣和機(jī)械互鎖。確保每臺(tái)水泵只能由一臺(tái)變頻器拖動(dòng)，避免兩臺(tái)變頻器同時(shí)拖動(dòng)同一臺(tái)水泵造成交流短路事故；并且每臺(tái)變頻器任何時(shí)間只能拖動(dòng)一臺(tái)水泵，以免一臺(tái)變頻器同時(shí)拖動(dòng)兩臺(tái)水泵而過(guò)載。3.2.4 系統(tǒng)功能控制方式

上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)主要通過(guò)人機(jī)界面完成對(duì)工藝參數(shù)的檢測(cè)，各機(jī)組的協(xié)調(diào)控制以及數(shù)據(jù)的處理、分析等任務(wù)；下位機(jī)PLC主要完成數(shù)據(jù)采集，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制及聯(lián)鎖等功能。具體工作過(guò)程中，開(kāi)機(jī)時(shí)，開(kāi)啟冷水及冷卻水泵，由PLC控制冷水及冷卻水泵的啟停，由控制冷水及冷卻水泵的接觸器向制冷機(jī)發(fā)出聯(lián)鎖信號(hào)，開(kāi)啟制冷機(jī)，由變頻器、溫度傳感器、溫度模塊組成的溫差閉環(huán)控制電路對(duì)水泵進(jìn)行調(diào)速以控制工作流量，同時(shí)PLC控制冷卻塔根據(jù)溫度傳感

器信號(hào)自動(dòng)選擇開(kāi)啟臺(tái)數(shù)；當(dāng)過(guò)濾網(wǎng)前后壓差超出設(shè)定值時(shí)，PLC發(fā)出過(guò)濾堵塞報(bào)警信號(hào)；送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的快慢是由回風(fēng)溫度與系統(tǒng)設(shè)定值相比較后，用PID方式控制變頻器，從而調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)節(jié)回風(fēng)溫度的目的。停機(jī)時(shí)，關(guān)閉制冷機(jī)，冷水及冷卻水泵以及冷卻塔延時(shí)15 min 后自動(dòng)關(guān)閉。保護(hù)時(shí)，由壓力傳感器控制冷水及冷卻水的缺水保護(hù)，壓力偏低時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟補(bǔ)水泵補(bǔ)水。

3.3 系統(tǒng)節(jié)能改造原理

變頻節(jié)能系統(tǒng)示意圖如圖4所示。

1）對(duì)冷凍泵進(jìn)行變頻改造PLC控制器通過(guò)溫度模塊及溫度傳感器將冷凍機(jī)的回水溫度和出水溫度讀入控制器內(nèi)存，并計(jì)算出溫差值；然后根據(jù)冷凍機(jī)的回水與出水的溫差值來(lái)控制變頻器的轉(zhuǎn)速，調(diào)

節(jié)出水的流量，控制熱交換的速度。溫差大，說(shuō)明室內(nèi)溫度高系統(tǒng)負(fù)荷大，應(yīng)提高冷凍泵的轉(zhuǎn)速，加快冷凍水的循環(huán)速度，加大流量，加快熱交換的速度；反之溫差小，則說(shuō)明室內(nèi)溫度低，系統(tǒng)負(fù)荷小，可降低冷凍泵的轉(zhuǎn)速，減緩冷凍水的循環(huán)速度，減小流量，降低熱交換的速度以節(jié)約電能。

2）對(duì)冷卻泵進(jìn)行變頻改造由于冷凍機(jī)組運(yùn)行時(shí)，其冷凝器的熱交換量是由冷卻水帶到冷卻塔散熱降溫，再由冷卻泵送到冷凝器進(jìn)行不斷循環(huán)的。冷卻水進(jìn)水出水溫差大，說(shuō)明冷凍機(jī)負(fù)荷大，需冷卻水帶走的熱量大，應(yīng)提高冷卻泵的轉(zhuǎn)速，加大冷卻水的循環(huán)量；溫差小，則說(shuō)明，冷凍機(jī)負(fù)荷小，需帶走的熱量小，可降低冷卻泵的轉(zhuǎn)速，減小冷卻水的循環(huán)量，以節(jié)約電能。

3）冷卻塔風(fēng)機(jī)變頻控制通過(guò)檢測(cè)冷卻塔水的溫度對(duì)冷卻塔風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速閉環(huán)控制，使冷卻塔水溫恒定在設(shè)定溫度，可以有效地節(jié)省風(fēng)機(jī)的電能額外損耗，能達(dá)到最佳節(jié)電效果。

4）室內(nèi)風(fēng)機(jī)組變頻控制通過(guò)檢測(cè)冷房溫度對(duì)變風(fēng)機(jī)組的風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)冷房溫度恒定在設(shè)定溫度。室內(nèi)風(fēng)機(jī)組變頻控制后可達(dá)到理想的節(jié)電效果，并且使空調(diào)效果更佳。

3.4 系統(tǒng)流量、壓力保障

本方案的調(diào)節(jié)方式采用閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)控制，冷卻水泵系統(tǒng)和冷凍水泵系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式基本相同，用溫度傳感器對(duì)冷卻（冷凍）水在主機(jī)上的出口水溫進(jìn)行采樣，轉(zhuǎn)換成電量信號(hào)后送至溫控器將該信號(hào)

與設(shè)定值進(jìn)行比較運(yùn)算后輸出一模擬信號(hào)（一般為4~20 mA、0~10 V等）給PLC，由PLC、D/A轉(zhuǎn)換模塊、溫度傳感器、溫度模塊進(jìn)行溫差閉環(huán)控制，手動(dòng)/自動(dòng)切換和手動(dòng)頻率上升、下降由PLC控制，最后把數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)人機(jī)界面實(shí)行監(jiān)視控制。變頻器根據(jù)PLC 發(fā)出的模擬信號(hào)決定其輸出頻率，以達(dá)到改變水泵轉(zhuǎn)速并調(diào)節(jié)流量的目的。

冷卻（冷凍）水系統(tǒng)的變頻節(jié)能系統(tǒng)在實(shí)際使用中要考慮水泵的轉(zhuǎn)速與揚(yáng)程的平方成正比的關(guān)系，以及水泵的轉(zhuǎn)速與管損平方成正比的關(guān)系。在水泵的揚(yáng)程隨轉(zhuǎn)速的降低而降低的同時(shí)管道損失也在降 低，因此，系統(tǒng)對(duì)水泵揚(yáng)程的實(shí)際需求一樣要降低； 而通過(guò)設(shè)定變頻器下限頻率的方法又可保證系統(tǒng)對(duì)水泵揚(yáng)程的最低需求。供水壓力的穩(wěn)定和調(diào)節(jié)量可以通過(guò)PID參數(shù)的調(diào)整。當(dāng)供水需求量減少時(shí)，管道壓力逐漸升高，內(nèi)部PID調(diào)節(jié)器輸出頻率降低，當(dāng)變頻器輸出頻率低至0 Hz時(shí)，而管道在一設(shè)定時(shí)間內(nèi)還高于設(shè)定壓力，變頻器切斷當(dāng)前變頻控制泵，轉(zhuǎn)而控制下一個(gè)原工頻控制泵，變頻器在水泵控制轉(zhuǎn)換過(guò)程中，逐漸輪換使用水泵，使每個(gè)水泵的利用率均等，增加系統(tǒng)、管道壓力的穩(wěn)定性和可靠性。中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行變頻改造的優(yōu)點(diǎn)

變頻節(jié)能改造后除了可以節(jié)省大量的電能外還具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）電機(jī)起動(dòng)是軟起動(dòng)，電流從0 A到額定電流變化，減小了大電流對(duì)電機(jī)的沖擊； 2）電機(jī)軟起動(dòng)轉(zhuǎn)速?gòu)? 開(kāi)始緩慢升速，可以有效減少水泵或風(fēng)機(jī)的機(jī)械磨損；

3）變頻器是高性能的電力電子設(shè)備，具有較強(qiáng)的電機(jī)保護(hù)功能，能延長(zhǎng)系統(tǒng)各部件的使用壽命； 4）使室溫維持恒定，讓人感到舒適；

5）經(jīng)過(guò)改造后，可以使系統(tǒng)具有較高的可靠性，減少了環(huán)境噪音，減少了維修維護(hù)工作量。5 傳動(dòng)之星SD-YP系列一體化變頻器的優(yōu)點(diǎn) 1）采用獨(dú)特的空間矢量（SVPWM）調(diào)制方式； 2）操作簡(jiǎn)單，具有鍵盤(pán)鎖定功能，防止誤操作； 3）內(nèi)置PID功能，可接受多種給定、反饋信號(hào)；

4）具有節(jié)電、市電和停止三位鎖定開(kāi)關(guān)，便于轉(zhuǎn)換及管理； 5）保護(hù)功能完善，可遠(yuǎn)程控制； 6）超靜音優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低電機(jī)噪聲；

7）安裝比較方便，不用改變?cè)械呐潆娫O(shè)施及環(huán)境； 8）穩(wěn)定整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，抗干擾能力強(qiáng)；

9）具有過(guò)載、過(guò)壓、過(guò)流、欠壓、電源缺相等自動(dòng)保護(hù)功能及聲光報(bào)警功能。6 結(jié)語(yǔ)

在科技日新月異的今天，積極推廣變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，使其轉(zhuǎn)化為社會(huì)生產(chǎn)力，是我們工程技術(shù)人員應(yīng)盡的社會(huì)責(zé)任。對(duì)落后的設(shè)備生產(chǎn)工藝進(jìn)行技術(shù)革新，不僅可以提高生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)效率，創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)節(jié)能、環(huán)保等社會(huì)效益同樣有著重要的意義。隨著變頻器應(yīng)用普及時(shí)代的來(lái)臨，不僅擴(kuò)大了變頻器的應(yīng)用市場(chǎng)，而且為中央空調(diào)應(yīng)用也提出了新的課題。預(yù)計(jì)在不久的將來(lái)，由于變頻調(diào)速技術(shù)的介入，中央空調(diào)系統(tǒng)將真正地進(jìn)入經(jīng)濟(jì)

運(yùn)行時(shí)代，希望上述工作對(duì)于同仁們?cè)趥鹘y(tǒng)的電氣傳動(dòng)設(shè)備技術(shù)改造和推進(jìn)高新技術(shù)產(chǎn)品的普及應(yīng)用工作中能有所啟示和借鑒。

第三篇：中央空調(diào)節(jié)能方案

中央空調(diào)節(jié)能方案

在建筑能耗中，中央空調(diào)能耗一般占到了40%——60%的比例，因此如何有效降低空調(diào)能耗就成為建筑節(jié)能的重中之重。

中央空調(diào)的節(jié)能可通過(guò)以下兩種方法進(jìn)行：

（1）管理節(jié)能：在保障建筑物舒適的前提下，通過(guò)對(duì)行為的約束管理或通過(guò)調(diào)整設(shè)備的不合理運(yùn)行狀態(tài)來(lái)達(dá)到節(jié)能的目的。

（2）技術(shù)節(jié)能：技術(shù)節(jié)能是通過(guò)先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，通過(guò)對(duì)建筑物內(nèi)用能設(shè)備的改進(jìn)來(lái)達(dá)到節(jié)能的目的，技術(shù)節(jié)能有兩種方法，一種是提高用能設(shè)備的效率，另一種是通過(guò)技術(shù)手段設(shè)備的調(diào)整運(yùn)行狀態(tài)，從而避免不必要的能源浪費(fèi)。

總之，要想真正是實(shí)現(xiàn)建筑物的節(jié)能不僅要利用技術(shù)有段進(jìn)行節(jié)能改造，而且還必須配合有效的管理節(jié)能手段，只有兩者有效的配合才能達(dá)到節(jié)能的最大化。

一、管理節(jié)能

目前我國(guó)建筑內(nèi)的中央空調(diào)系統(tǒng)大部分設(shè)計(jì)都趨于保守，存在配置過(guò)大，管理不便的現(xiàn)象，空調(diào)設(shè)計(jì)很少?gòu)墓?jié)能的角度來(lái)進(jìn)行考慮，這種狀況無(wú)疑增加了中央空調(diào)的能耗。為了達(dá)到節(jié)能的效果，需要做到“功能適當(dāng)，運(yùn)行合理”，在保持舒適度的前提下，盡可能地降低能耗，同時(shí)應(yīng)該有切實(shí)可行的管理手段，使得系統(tǒng)運(yùn)行科學(xué)、合理，操作簡(jiǎn)單、方便。

要實(shí)現(xiàn)對(duì)重要空調(diào)的管理節(jié)能我們必須首先能夠找到空調(diào)系統(tǒng)存在哪些能耗浪費(fèi)的地方，設(shè)備存在怎樣的不合理運(yùn)行狀態(tài)等，只有找到了原因，我們才能夠找到相應(yīng)的解決途徑，因此，要想實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能，就必須對(duì)中央空調(diào)的系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能診斷。

1、主機(jī)

空調(diào)主機(jī)是空調(diào)系統(tǒng)中裝機(jī)容量最大的設(shè)備，物業(yè)部門(mén)一般對(duì)其維修保養(yǎng)都很重視，基本能做到運(yùn)行狀況的連續(xù)記錄，但是記錄數(shù)據(jù)往往沒(méi)有用于指導(dǎo)設(shè)備的高效運(yùn)行，為了有效地對(duì)中央空調(diào)進(jìn)行診斷，我們可以根據(jù)運(yùn)行記錄的數(shù)據(jù)對(duì)系統(tǒng)存在的問(wèn)題做出診斷。

在一般的電制冷主機(jī)運(yùn)行記錄表中，都會(huì)記錄主機(jī)的蒸發(fā)溫度和冷水出水溫度，一般對(duì)于水冷方式的主機(jī)來(lái)說(shuō)，蒸發(fā)溫度要比出水溫度低3——4℃，實(shí)際值若超出這個(gè)數(shù)值，則說(shuō)明蒸發(fā)器或制冷劑有問(wèn)題，應(yīng)注意檢修。同時(shí)，一般冷凝溫度要比冷卻水出水溫度高2——4℃，若實(shí)際運(yùn)行情況超出此值，大多是主機(jī)的冷凝器有問(wèn)題，應(yīng)注意及時(shí)清洗。

在實(shí)際的運(yùn)行中往往出現(xiàn)這樣的情況：冷水的供回水溫差在2——3℃之間，說(shuō)明空調(diào)末端符合不大，但是冷卻水出水溫度很高，且冷凝壓力很高，導(dǎo)致主機(jī)的負(fù)荷在90%以上。這種情況基本是冷凝器出了問(wèn)題，在進(jìn)行及時(shí)清理后，主機(jī)的負(fù)荷會(huì)大幅度下降，節(jié)約大量的能耗。

另外，通過(guò)記錄主機(jī)的冷凍水流量、供回水溫度，及壓縮機(jī)電流等參數(shù)的監(jiān)測(cè)，我們就可以計(jì)算出主機(jī)的性能系數(shù)cop，并可以對(duì)主機(jī)的運(yùn)行效率有一個(gè)大致的判斷。如果主機(jī)的運(yùn)行效率過(guò)低，將會(huì)導(dǎo)致能源的浪費(fèi)，對(duì)此應(yīng)該找出原因并加以改善。

對(duì)主機(jī)的節(jié)能診斷，還要觀察不運(yùn)行的冷凍機(jī)的水閥是否關(guān)閉，若閥門(mén)不關(guān)將會(huì)導(dǎo)致回水箱的部分熱水經(jīng)過(guò)該主機(jī)旁通到了供水箱，在供水箱內(nèi)發(fā)生了冷水跟熱水混合的現(xiàn)象，這樣將會(huì)導(dǎo)致大量的能源浪費(fèi)。

同理，冷凍水分水箱和集水箱之間的旁通閥若處于未關(guān)狀態(tài)，或者存在一臺(tái)冷機(jī)對(duì)開(kāi)兩臺(tái)冷凍泵的現(xiàn)象時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)冷熱水混合的現(xiàn)象，導(dǎo)致能源的浪費(fèi)，這個(gè)問(wèn)題應(yīng)引起我們的注意。

2、冷卻水

在實(shí)際的冷卻水運(yùn)行中往往存在著不運(yùn)行冷卻塔的閥門(mén)不關(guān)的情況，這樣造成的后果是熱水經(jīng)過(guò)該冷塔后與其他正常運(yùn)行的冷卻塔的冷水混合，進(jìn)入了主機(jī)，導(dǎo)致主機(jī)冷凝器的進(jìn)水溫度偏高，主機(jī)的cop減小，主機(jī)的能耗增加，浪費(fèi)大量能源。解決該問(wèn)題的辦法是將不運(yùn)行的冷塔的進(jìn)出水閥門(mén)關(guān)掉。

另外，通常吸收式空調(diào)主機(jī)因真空度降低或制冷劑污染造成制冷劑效率降低；冷卻塔常因失修（如布水輪不轉(zhuǎn)動(dòng)）導(dǎo)致散熱效率下降，主機(jī)或冷卻塔的效率是否降低可按下述方法大致鑒別：

（1）主機(jī)輸出制冷量減少（冷凍水運(yùn)行供水溫度大于設(shè)置溫度）；

（2）冷卻水進(jìn)水溫度高，主機(jī)曾報(bào)警，冷卻水進(jìn)出口溫差小于5℃；

（3）冷凍水供水溫度高，末端用戶(hù)曾報(bào)熱投訴，冷凍水供回水溫差小于5℃。

如果主機(jī)或冷卻塔出現(xiàn)了效率降低的情況，就應(yīng)及時(shí)維修，以免造成能源浪費(fèi)。

3、冷凍水

目前的冷凍水系統(tǒng)中，往往存在著水泵選型過(guò)大的問(wèn)題，造成的結(jié)果是，一方面功率偏大造成能耗的浪費(fèi)，另一方面是水泵偏離標(biāo)準(zhǔn)工況運(yùn)行，導(dǎo)致水泵長(zhǎng)期工作在低效區(qū)，水泵效率偏低導(dǎo)致能源的浪費(fèi)，此種情況解決的辦法是更換水泵或者采用變頻調(diào)速的手段來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

冷凍水管路如果存在水力不平衡問(wèn)題將會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)的能耗增加。一般空調(diào)運(yùn)行中存在一個(gè)誤區(qū)，認(rèn)為空調(diào)末端效果差是由于總水量偏小，所以往往會(huì)通過(guò)增加水泵開(kāi)啟臺(tái)數(shù)或者換大流量水泵來(lái)解決。但實(shí)際的原因大多是由于工程竣工后空調(diào)水系統(tǒng)從未做過(guò)水力平衡，導(dǎo)致部分末端數(shù)量不足，而部分末端水量過(guò)剩，而工作人員往往為了滿(mǎn)足水量不足這部分末端的換熱要求，只能增大總水量，從而使得其他末端的水量變大，白白浪費(fèi)了一些能源。

因此，冷凍水流量分配診斷內(nèi)容應(yīng)該為測(cè)量系統(tǒng)各分支的冷凍水量和進(jìn)回水溫度，從而判斷各分支冷量的提供情況，一次判斷系統(tǒng)是否存在水力不平衡現(xiàn)象。

對(duì)水力不平衡的解決方法是：找出水力不平衡的原因，如果是因?yàn)閭€(gè)別風(fēng)機(jī)盤(pán)管支路堵塞，可對(duì)此修復(fù)；若因局部末端負(fù)荷水壓不足，應(yīng)考慮采用調(diào)整水力平衡調(diào)節(jié)閥或增加小型管道泵的可能性。

二、技術(shù)節(jié)能

以上介紹的是通過(guò)行為管理來(lái)達(dá)到節(jié)能的目的，事實(shí)證明這是一種最簡(jiǎn)單有效的節(jié)能方式，在某種程度上可以達(dá)到一定的節(jié)能效果，但是管理節(jié)能的方式也有一定的局限性，因?yàn)樗荒軓母旧辖鉀Q中央空調(diào)所存在的巨大能源浪費(fèi)問(wèn)題。

一般來(lái)說(shuō)，中央空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)通常按建筑物所在地的極端氣候條件來(lái)計(jì)算其最大冷負(fù)荷（或最大熱負(fù)荷），并由此確定空調(diào)主機(jī)的裝機(jī)容量及空調(diào)水系統(tǒng)的供水流量。然而，實(shí)際上每年只有極短時(shí)間出現(xiàn)最大冷負(fù)荷（或最大熱負(fù)荷）的情況。因此，中央空調(diào)系統(tǒng)在絕大部分時(shí)間里，都是在部分負(fù)荷（遠(yuǎn)小于其額定容量）條件下運(yùn)行。據(jù)統(tǒng)計(jì)，實(shí)際空調(diào)負(fù)荷平均只有設(shè)備能力的50%左右，因而出現(xiàn)了“大馬拉小車(chē)”的現(xiàn)象，這無(wú)疑造成了大量的能源白白浪費(fèi)。

另一方面，空調(diào)負(fù)荷又具有變動(dòng)性。由于受季節(jié)交替、氣候變幻、晝夜輪回、使用變化及人流量增減等各種因素變化的影響，中央空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷具有起伏變化和不恒定的特點(diǎn)。如果中央空調(diào)的運(yùn)行方式不能根據(jù)負(fù)荷的變化而調(diào)節(jié)，始終在額定容量（即滿(mǎn)負(fù)荷狀態(tài)）下運(yùn)行，勢(shì)必造成巨大的能源浪費(fèi)。

隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)在，不少空調(diào)主機(jī)已能夠根據(jù)負(fù)荷變化自動(dòng)隨之減載或加載，但輸送空調(diào)水（冷凍水和冷卻水）的水泵如果不能跟隨負(fù)荷的變化做出相應(yīng)的調(diào)節(jié)，始終在額定功率下運(yùn)行，仍然會(huì)造成輸送能量的很大浪費(fèi)。

目前，國(guó)內(nèi)的中央空調(diào)系統(tǒng)，由于沒(méi)有先進(jìn)的技術(shù)手段支持，基本上都采用傳統(tǒng)的定流量控制方式，即空調(diào)冷凍（溫）水流量、冷卻水流量和冷卻風(fēng)風(fēng)量都是恒定的。也就是說(shuō)，只要啟動(dòng)空調(diào)主機(jī)、冷凍水泵、冷卻水泵和冷卻塔風(fēng)機(jī)都在工頻狀態(tài)下運(yùn)行。

定流量控制方式的特征是系統(tǒng)的循環(huán)水量保持定值不變，當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，通過(guò)改變供水或回水溫度來(lái)匹配，定流量供水方式的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的控制設(shè)備。但這種控制方式存在以下問(wèn)題：

（1）無(wú)論末端負(fù)荷大小如何變化，空調(diào)系統(tǒng)均在設(shè)計(jì)的額定狀態(tài)下運(yùn)行，系統(tǒng)能耗始終處于設(shè)計(jì)的最大值，能源浪費(fèi)很大。

（2）舒適型空調(diào)系統(tǒng)是一個(gè)多參量、非線性、時(shí)變性的復(fù)雜系統(tǒng)，由于末端負(fù)荷的頻繁波動(dòng)，必然造成系統(tǒng)循環(huán)溶液（載冷劑、冷卻劑、制冷劑溶液）的運(yùn)行參量偏離空調(diào)主機(jī)的最佳工作狀態(tài)，導(dǎo)致主機(jī)熱轉(zhuǎn)換效率（cop值）降低，系統(tǒng)長(zhǎng)期在低效率狀態(tài)下運(yùn)行，也會(huì)增加系統(tǒng)的能源消耗。

為了解決中央空調(diào)的能源浪費(fèi)問(wèn)題，社會(huì)各界都已開(kāi)始研究中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能途徑，希望通過(guò)先進(jìn)的技術(shù)手段來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能。目前主要的節(jié)能控制思想主要有以下幾種：

1、水泵變頻節(jié)電

直接在水泵電機(jī)前加裝變頻器通過(guò)人工調(diào)整頻率，去除水泵余量而節(jié)能。

2、簡(jiǎn)單pID變頻控制

利用壓差或溫差作為控制參量，采用pID（比例、積分、微分）算法控制變頻器工作頻率，使水泵流量跟隨負(fù)荷變化，從而達(dá)到水泵節(jié)能的目標(biāo)。

（1）恒壓差控制

中央空調(diào)冷凍水系統(tǒng)的恒壓差控制原理圖

在冷凍水系統(tǒng)供、回水總管間設(shè)置水力壓差傳感器，通過(guò)檢測(cè)壓差△p控制變頻器，為水泵提供變速調(diào)節(jié)。

其控制原理是以保持冷凍水供、回水壓差的恒定為依據(jù)，來(lái)調(diào)節(jié)用戶(hù)側(cè)冷凍水的供水流量，從而達(dá)到節(jié)能的目的，其控制過(guò)程如下：

當(dāng)空調(diào)實(shí)際負(fù)荷減少時(shí)，隨著末端眾多二通閥的關(guān)閉，冷凍水供、回水壓差會(huì)增大（偏離了設(shè)定值），壓差傳感器檢測(cè)出壓差的變化后，將信息傳送到變頻器，變頻器的輸出頻率隨之降低。是冷凍水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，供水流量減少，使冷凍水供、回水壓差減少并回到設(shè)定值，系統(tǒng)用戶(hù)側(cè)進(jìn)入低流量狀態(tài)。由于水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，從而達(dá)到節(jié)約電能的目的。

反之當(dāng)空調(diào)實(shí)際負(fù)荷增加時(shí)，隨著末端眾多二通閥開(kāi)啟，冷凍水供、回水壓差會(huì)變?。ㄆx了設(shè)定值），壓差傳感器檢測(cè)出壓差的變化后，將信息傳送到變頻器，變頻器的輸出頻率隨之升高，使冷凍水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速提高，高水流量增加，是冷凍水供、回水壓差增大并重新趨于設(shè)定值，系統(tǒng)用戶(hù)側(cè)進(jìn)入新的流量運(yùn)行狀態(tài)。

（2）恒溫差控制

中央空調(diào)水系統(tǒng)的恒溫差控制原理圖

在水系統(tǒng)供、回水總管上分別設(shè)置溫度傳感器T出和T入，通過(guò)pLC檢測(cè)供、回水溫差△T的變化來(lái)控制變頻器，為水泵提供變速調(diào)節(jié)。

其控制原理是以保持供、回水溫差的恒定為依據(jù)，來(lái)調(diào)節(jié)用戶(hù)側(cè)水系統(tǒng)的供水流量，從而達(dá)到節(jié)能的目的。其控制過(guò)程如下：

采用恒溫差對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的水泵電機(jī)進(jìn)行控制，它根據(jù)需要設(shè)定水系統(tǒng)的正常工作溫差，并給出最高和最低的運(yùn)行水溫差，在此范圍內(nèi)，可人工調(diào)節(jié)所需的運(yùn)行溫差。

當(dāng)空調(diào)實(shí)際負(fù)荷減少時(shí)，隨著末端眾多二通閥的關(guān)閉，水系統(tǒng)供、回水溫差會(huì)變?。ㄆx了設(shè)定值），pLC檢測(cè)出溫差的變化后，經(jīng)比例積分微分（pID）運(yùn)算并控制變頻器的輸出頻率隨之降低，使水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速降低，供水流量減少，使供、回水溫差增大并回到設(shè)定值，系統(tǒng)用戶(hù)側(cè)進(jìn)入低流量運(yùn)行狀態(tài)，由于水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速的降低，從而達(dá)到節(jié)約電能的目的。

反之，當(dāng)空調(diào)實(shí)際負(fù)荷增加時(shí)，隨著末端眾多二通閥的開(kāi)啟，水系統(tǒng)供、回水溫差會(huì)增大（偏離了設(shè)定值），pLC檢測(cè)出溫差的變化后，經(jīng)pID運(yùn)算并控制變頻器的輸出頻率隨之升高，使水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速提高，供水流量加大，使供、回水溫差減小并重新趨于設(shè)定值，系統(tǒng)用戶(hù)側(cè)進(jìn)入新的流量運(yùn)行狀態(tài)。

以上所述的恒壓差和恒溫差控制方式都是依據(jù)單參量數(shù)據(jù)采集對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行比例、積分、微分（pID）控制。pID歷史悠久、原理簡(jiǎn)單、使用方便、投資較低，在工業(yè)控制領(lǐng)域獲得了極好的應(yīng)用，具有較好的控制效果。但中央空調(diào)系統(tǒng)是一個(gè)十分復(fù)雜的系統(tǒng)，這種以壓差或溫差作為控制效果參量的pID調(diào)節(jié)，在中央空調(diào)控制中存在較大的局限性，主要在于：

沒(méi)有全面采集空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，也沒(méi)有對(duì)空調(diào)系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行全面控制，系統(tǒng)設(shè)計(jì)是有局限性的、不完整的，不可能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)綜合優(yōu)化與最佳節(jié)能。

比例積分微分（pID）控制中最重要的工程參數(shù)比例系統(tǒng)K、積分時(shí)間常數(shù)TI和微分時(shí)間常數(shù)TD，一旦選定后，如果人不去調(diào)節(jié)，它是不定不變的，不可能跟隨受控參量的變化而自動(dòng)調(diào)整。也就是說(shuō)，工程參數(shù)整定之后，就用同一種參數(shù)去對(duì)付各種不同的運(yùn)行工況。實(shí)際上，中央空調(diào)系統(tǒng)是一個(gè)時(shí)變性的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，其運(yùn)行工況受季節(jié)變化、氣候條件、環(huán)境溫度、人流量等諸多種因素的綜合影響，是隨時(shí)變化的，且始終處于波動(dòng)之中。因此，靜態(tài)參數(shù)的pID控制方法不可能達(dá)到最佳的控制效果。

pID工程參數(shù)的整定在很大程度上依賴(lài)于精確的數(shù)學(xué)模型，而中央空調(diào)系統(tǒng)是一個(gè)多變量的、復(fù)雜的、時(shí)變的系統(tǒng)，其過(guò)程要素之間存在著嚴(yán)重的非線性，大滯后及強(qiáng)耦合關(guān)系，一般難以獲得精確的數(shù)學(xué)模型。對(duì)這樣的系統(tǒng)，傳統(tǒng)的pID控制很難實(shí)現(xiàn)較好的控制效果。實(shí)踐證明，恒壓差或恒溫差的單參量控制，很容易引起水系統(tǒng)參量振蕩，長(zhǎng)時(shí)間都不能到達(dá)設(shè)定值的穩(wěn)定狀態(tài)，即影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，又降低了空調(diào)效果的舒適性。

由于中央空調(diào)系統(tǒng)的被控對(duì)象是空調(diào)區(qū)域內(nèi)各個(gè)房間的溫度場(chǎng)，它與空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行熱交換的工況相當(dāng)復(fù)雜，制約因素太多。中央空調(diào)系統(tǒng)是一個(gè)時(shí)滯、時(shí)變、非線性、多參量且參量之間耦合很強(qiáng)的復(fù)雜系統(tǒng)。其復(fù)雜性表現(xiàn)為：

結(jié)構(gòu)的高度復(fù)雜性；

環(huán)境和符合特性的高度不確定性，導(dǎo)致控制參數(shù)不易在線調(diào)節(jié)；

大時(shí)滯，多個(gè)慣性環(huán)節(jié)；

大惰性；

高度非線性；

多變量，時(shí)變性，復(fù)雜的信息結(jié)構(gòu)。

這些都是難以用精確的數(shù)學(xué)模型或方法來(lái)描述，因此，基于精確模型的傳統(tǒng)控制難以解決這種復(fù)雜系統(tǒng)的控制。

3、智能模糊控制方式

對(duì)于中央空調(diào)這種復(fù)雜系統(tǒng)，很難用精確的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行描述，或者所得數(shù)學(xué)模型不是過(guò)于復(fù)雜就是較為粗糙，以精確性為主要特點(diǎn)的經(jīng)典數(shù)學(xué)，對(duì)于這類(lèi)控制問(wèn)題往往難以奏效。

如果把人（操作人員、管理人員或?qū)＜遥┑牟僮鹘?jīng)驗(yàn)、知識(shí)和技巧歸納成一系列的規(guī)則，存放在計(jì)算機(jī)中，使控制器模仿人的操作策略，就可以實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)系統(tǒng)的人工智能模糊控制。其控制的基本思想就是按照中央空調(diào)主機(jī)所要求的最佳運(yùn)行參數(shù)去控制中央空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行，根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行工況及制冷工質(zhì)參數(shù)的變化，通過(guò)模糊控制器動(dòng)態(tài)調(diào)整空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，確?？照{(diào)主機(jī)施工處于優(yōu)化的最佳工作點(diǎn)上，使主機(jī)始終保持具有高的熱轉(zhuǎn)換效率，有效地解決了傳統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng)在低負(fù)荷狀態(tài)下熱轉(zhuǎn)換效率下降的難題，提高了系統(tǒng)的能源利用率。

中央空調(diào)系統(tǒng)是一個(gè)較復(fù)雜的系統(tǒng)工程，要實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)系統(tǒng)的最佳運(yùn)行和節(jié)能，從局部去解決問(wèn)題（如采用通用變頻器pID控制）是不可能辦到的，必須針對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)（包括主機(jī)、冷凍水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)等）統(tǒng)一考慮，全面控制，使整個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行，才能實(shí)現(xiàn)最佳綜合節(jié)能。

1）冷凍水系統(tǒng)蠶蛹最佳輸出能量控制

當(dāng)環(huán)境溫度，空調(diào)末端負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，各路冷凍水供回水溫度、溫差、壓差和流量亦隨之變化，流量計(jì)、壓差傳感器和溫度傳感器將檢測(cè)到的這些參數(shù)送至模糊控制器，模糊控制器依據(jù)所采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及系統(tǒng)的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)計(jì)算出末端空調(diào)負(fù)荷所需的制冷量，以及各路冷凍水供回水溫度、溫差、壓差和流量的最佳值，并以此調(diào)節(jié)各變頻器輸出頻率，控制冷凍水泵的轉(zhuǎn)速，改變其流量使冷凍水系統(tǒng)的供回水溫度、溫差、壓差和流量運(yùn)行在模糊控制器給出的最優(yōu)值。

（2）冷卻水系統(tǒng)采用系統(tǒng)效率最佳控制

當(dāng)環(huán)境溫度，空調(diào)末端負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，中央空調(diào)主機(jī)的負(fù)荷率將隨之變化，主機(jī)的效率也隨之變化。

由于主機(jī)效率與冷卻水入口溫度有關(guān)，冷卻水入口溫度降低，有利于提高主機(jī)效率，降低主機(jī)能耗。但冷卻水溫度降低，將導(dǎo)致冷卻水泵和冷卻塔的能耗升高。因此，只有將主機(jī)能耗、冷卻水泵能耗、冷卻塔風(fēng)機(jī)能耗三者統(tǒng)一考慮，才能找到一個(gè)系統(tǒng)最佳效率點(diǎn)，是整個(gè)制冷系統(tǒng)能效比最高。

要達(dá)到系統(tǒng)效率最佳控制，冷卻水入口溫度應(yīng)隨室外氣溫變化進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。

（3）系統(tǒng)控制原理圖

當(dāng)中央空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷變化造成空調(diào)主機(jī)及其水系統(tǒng)偏離最佳工況時(shí)，模糊控制器根據(jù)數(shù)據(jù)采集得到各種運(yùn)行參數(shù)值，如系統(tǒng)供回水溫度等，經(jīng)推理運(yùn)算后輸出優(yōu)化的控制參數(shù)值，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，確保主機(jī)在任何負(fù)荷條件下，都有一個(gè)優(yōu)化的運(yùn)行環(huán)境，始終處于最佳運(yùn)行工況，從而保持效率（cop）最高，能耗最低，實(shí)現(xiàn)主機(jī)節(jié)能10%——30%，水泵系統(tǒng)節(jié)能60%以上，事實(shí)證明只能模糊控制方式是在空調(diào)控制領(lǐng)域最為先進(jìn)的節(jié)能控制策略，該方式可以達(dá)到很好的節(jié)能效益和社會(huì)效益。

第四篇：宿舍生活熱水系統(tǒng)節(jié)能改造方案

宿舍生活熱水系統(tǒng)節(jié)能改造方案

一、項(xiàng)目概況

深圳市卓益節(jié)能設(shè)備有限公司利用自主研發(fā)的卓益中央熱水機(jī)及控制系統(tǒng)，推出中央熱水節(jié)能解決方案。方案可完全替代各類(lèi)型熱水鍋爐。產(chǎn)品廣泛用于賓館、酒店、洗浴中心、學(xué)校、機(jī)關(guān)、住宅公寓、醫(yī)院等需要需要大量生活熱水的場(chǎng)所?？赏耆娲鷩嵰韵碌男⌒蜔崴仩t。也可作為太陽(yáng)能、空氣能熱泵的輔助供熱，以彌補(bǔ)太陽(yáng)能、空氣能熱泵難以在低溫下供熱的情況。具有出熱水速度快、節(jié)能環(huán)保、自動(dòng)控制無(wú)需專(zhuān)人值守、山水量配置靈活、檢修方便等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性能遠(yuǎn)優(yōu)于普通鍋爐（無(wú)須辦理繁雜的消防安檢手續(xù)和特許使用證件）可單機(jī)或聯(lián)機(jī)模塊組合使用，是替代鍋爐、電煤等傳統(tǒng)供熱設(shè)備節(jié)能改造的最佳產(chǎn)品。

二、公司簡(jiǎn)介

深圳市卓益節(jié)能環(huán)保設(shè)備有限公司是業(yè)內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先的綜合節(jié)能解決方案提供商。公司通過(guò)為酒店、賓館、桑拿洗浴、餐飲、食品加工、機(jī)關(guān)、學(xué)校、醫(yī)院等企事業(yè)單位提供供熱、供暖、供蒸汽、供開(kāi)水解決方案及相關(guān)產(chǎn)品，解決傳統(tǒng)煤電供熱設(shè)備環(huán)境污染嚴(yán)重和能源利用效率低下等問(wèn)題。卓益節(jié)能擁有業(yè)界最完整的燃?xì)夤?jié)能產(chǎn)品和節(jié)能綜合解決方案，通過(guò)全系列的節(jié)能蒸汽機(jī)、節(jié)能熱水機(jī)、節(jié)能開(kāi)水機(jī)、節(jié)能湯桶、節(jié)能油炸機(jī)等產(chǎn)品和節(jié)能綜合解決方案及服務(wù)，靈活滿(mǎn)足不同行業(yè)、不同客戶(hù)的差異化需求。

卓益公司堅(jiān)持以持續(xù)技術(shù)創(chuàng)新為客戶(hù)不斷創(chuàng)造價(jià)值，公司研發(fā)團(tuán)隊(duì)由具有國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的熱交換技術(shù)專(zhuān)家、設(shè)計(jì)工程師組成，憑借研發(fā)成員多年的供暖、供熱、供蒸汽、鍋爐從業(yè)背景，結(jié)合最新的軟件技術(shù)、先進(jìn)的企業(yè)管理理念，形成業(yè)內(nèi)一流的研發(fā)和管理團(tuán)隊(duì)。研發(fā)中心在引進(jìn)國(guó)外尖端技術(shù)的同時(shí)，結(jié)合國(guó)內(nèi)行業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)多年潛心實(shí)驗(yàn)、摸索、研發(fā)改進(jìn)，推出業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的六大系列燃?xì)夤?jié)能產(chǎn)品。產(chǎn)品采用先進(jìn)的計(jì)算計(jì)輔助設(shè)計(jì)和仿真軟件，整機(jī)一體化成型、模塊化設(shè)計(jì)。公司擁有激光切割、CNC機(jī)加中心、自動(dòng)噴涂等先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備，通過(guò)先進(jìn)的工業(yè)化設(shè)計(jì)和生產(chǎn)方式，為客戶(hù)提供高質(zhì)量的產(chǎn)品。

相對(duì)于傳統(tǒng)的煤電加熱設(shè)備，卓益公司節(jié)能產(chǎn)品的節(jié)能率達(dá)30%～60%，節(jié)能蒸汽機(jī)、節(jié)能熱水機(jī)、節(jié)能開(kāi)水機(jī)、中央開(kāi)水系統(tǒng)、節(jié)能湯桶等系列產(chǎn)品采用模塊化設(shè)計(jì)，具有一鍵式操作、自動(dòng)化控制、安全可靠、易維護(hù)、長(zhǎng)壽命、低運(yùn)行成本等特點(diǎn)。設(shè)備常壓工作，無(wú)須辦理繁雜的高壓容器使用許可證，無(wú)需專(zhuān)人值守，無(wú)需專(zhuān)用機(jī)房。協(xié)助客戶(hù)從人力配置、場(chǎng)地要求、使用成本、設(shè)備成本、維護(hù)成本五大方面減少投入、增加效益。

經(jīng)營(yíng)范圍：節(jié)能熱水機(jī)、中央熱水機(jī)、商用熱水機(jī)、節(jié)能中央開(kāi)水機(jī)、節(jié)能蒸汽設(shè)備、供暖熱水設(shè)備、節(jié)能燃?xì)饩叩难邪l(fā)、銷(xiāo)售、及上門(mén)安裝，國(guó)內(nèi)貿(mào)易，合同能源管理，節(jié)能工程的設(shè)備，軟件系統(tǒng)集成。

主營(yíng)產(chǎn)品或服務(wù)：炊事設(shè)備, 其他節(jié)能設(shè)備, 其他鍋爐及配件, 生活飲用水處理設(shè)備

三、中央熱水機(jī)系統(tǒng)原理

燃?xì)夤?jié)能中央熱水機(jī)/爐系列，整機(jī)由燃?xì)怆姶砰y（可調(diào)節(jié)控制火力大?。⒉讳P鋼高效燃燒器、電子脈沖點(diǎn)火器、不銹鋼盤(pán)管換熱器、強(qiáng)排抽風(fēng)機(jī)、智能控制總成、安全保護(hù)裝置等要件構(gòu)成。使用液化石油氣、天然氣、人工煤氣等氣體燃料，運(yùn)用最新燃燒熱交換技術(shù)設(shè)計(jì)制造，熱效率達(dá)95%以上，出水升溫速度快，流量大，具有節(jié)能環(huán)保、不易結(jié)水垢、24小時(shí)不間斷出水、自動(dòng)控制無(wú)需專(zhuān)人值守、檢修方便等優(yōu)點(diǎn)。經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性能比遠(yuǎn)優(yōu)于普通鍋爐（無(wú)須辦理繁雜的消防安檢手續(xù)和特許使用證件）可單機(jī)或聯(lián)機(jī)模塊組合使用，單機(jī)每小時(shí)可供熱水5噸（溫升25度），是替代鍋爐、電煤等傳統(tǒng)供熱設(shè)備節(jié)能改造的最佳產(chǎn)品。

產(chǎn)品廣泛用于賓館、酒店、洗浴中心、學(xué)校、機(jī)關(guān)、住宅公寓、醫(yī)院、圖書(shū)館、商場(chǎng)、蔬菜大棚等需要大量生活熱水或需要集中供暖、供熱、生活分戶(hù)式供暖、供熱的各種場(chǎng)所?？赏耆娲?噸以下的小型鍋爐。也可作為太陽(yáng)能、空氣能熱泵的輔助供熱，以彌補(bǔ)太陽(yáng)能、空氣能熱泵難以在低溫下供熱的情況。

中央熱水機(jī)功能特點(diǎn)：

1、操作方便：一鍵式開(kāi)關(guān)，電子自動(dòng)點(diǎn)火，隨開(kāi)隨關(guān)，自動(dòng)進(jìn)水，使用方便；

2、開(kāi)水供應(yīng)量大：可連續(xù)不間斷提供大量開(kāi)水，單機(jī)最大可供應(yīng)5噸熱水，可多機(jī)并聯(lián)使用，3、恒溫控制：連續(xù)恒溫開(kāi)水輸出，溫度最高80度，任意可調(diào)；

4、噪音低：采用自然引風(fēng)方式，比傳統(tǒng)鼓風(fēng)式降低噪音60%以上，小于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)26倍；

5、環(huán)保、低排放：CO的排放量?jī)H為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的0.0029%，低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)69倍；

四、生活熱水系統(tǒng)

根據(jù)公寓樓的布置情況，因地制宜將每棟公寓樓劃分為各自熱水系統(tǒng)，每棟樓單獨(dú)為一個(gè)系統(tǒng)，地源熱泵生活熱水系統(tǒng)圖如圖1所示。

圖1 每棟公寓樓有約300間宿舍，住宿學(xué)生1500人，設(shè)計(jì)熱水需求量為每人50升/天，學(xué)生使用熱水系數(shù)為0.6，4棟公寓樓總共熱水需求量為180噸左右。室內(nèi)熱水供水管網(wǎng)設(shè)計(jì)。

熱水供水管網(wǎng)主要用于將熱水從機(jī)房保溫水箱輸送至每個(gè)宿舍供學(xué)生使用，宿舍內(nèi)熱水供水管網(wǎng)如圖2所示。

圖2 每棟宿舍的熱水供水管網(wǎng)都設(shè)計(jì)采用上供下回的供回方式，供回水管采用同程連接,保證每個(gè)宿舍學(xué)生一打開(kāi)熱水閥便有熱水。每個(gè)宿舍安裝一套預(yù)付費(fèi)熱水計(jì)量系統(tǒng)，學(xué)生均需通過(guò)自己的校園一卡通按預(yù)設(shè)的單價(jià)購(gòu)置熱水后方可使用，學(xué)生用水按流量計(jì)費(fèi)，用多少水收多少費(fèi)，避免糾紛，

第五篇：山東大學(xué)主教學(xué)樓中央空調(diào)節(jié)能改造工程

山東大學(xué)主教學(xué)樓中央空調(diào)節(jié)能改造工程

摘要：針對(duì)重慶大學(xué)主教學(xué)樓中央空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)和要求，我們將分層能量計(jì)量和用電計(jì)量集成到EA系統(tǒng)。EA能源顧問(wèn)系統(tǒng)能夠?qū)χ貞c大學(xué)主教學(xué)樓的中央空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行信息的全面采集及綜合分析處理，實(shí)現(xiàn)冷水機(jī)組與冷凍水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)和冷卻塔系統(tǒng)的匹配和協(xié)調(diào)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)變負(fù)荷工況下整個(gè)系統(tǒng)綜合性能優(yōu)化，可保障冷機(jī)控制系統(tǒng)在任何負(fù)荷條件下，都高效率地運(yùn)行，最大限度地降低整個(gè)系統(tǒng)的能耗。

關(guān)鍵詞：山東大學(xué)，主教學(xué)樓，中央空調(diào)，節(jié)能改造

Abstract: aiming at the main teaching chongqing university of the central air conditioning system characteristics and requirements, we will be layered energy measurement and electricity meters integrated to EA system.EA energy adviser to chongqing university system to the main teaching of the central air conditioning system operation of information collection and comprehensive analysis and processing of comprehensive, realize water chillers and chilled water system, cooling water system and cooling tower system matching and harmoniously, realize the variable load conditions the whole system comprehensive performance optimization, guaranteeing cold machine control system in any load conditions, high efficiency operation, maximize reduce the energy consumption of the whole system.Keywords: shandong university, the main teaching building, central air conditioning, energy saving transformation

中圖分類(lèi)號(hào)：TE08文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

主教學(xué)樓中央空調(diào)節(jié)能改造概況及分析

1、改造概況

山東大學(xué)主教學(xué)樓是集教學(xué)、科研、辦公、會(huì)議于一體的綜合性大樓，位于重慶大學(xué)A區(qū)心臟地帶，西鄰經(jīng)營(yíng)學(xué)院，北臨嘉陵江，南鄰民主湖，總建筑面積70032平方米，建筑高低99米，分裙樓

一、裙樓二和塔樓三部分，地下三層，總空調(diào)面積37032平方米。

學(xué)校為了提高主教樓中央空調(diào)計(jì)量監(jiān)控和節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，決定對(duì)相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造，包括：

1、冷凍泵、冷卻泵和冷卻塔進(jìn)行變頻改造；

2、對(duì)冷機(jī)及控制系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造；

3、對(duì)中央空調(diào)分樓層計(jì)量及樓層分項(xiàng)用電進(jìn)行計(jì)量改造；

根據(jù)我們對(duì)項(xiàng)目的了解和實(shí)地的現(xiàn)場(chǎng)考察，我們發(fā)現(xiàn)此項(xiàng)目之前有一套機(jī)房控制系統(tǒng)，且為江森自控的產(chǎn)品系列，所以這個(gè)項(xiàng)目無(wú)論從硬件還是軟件方面都非常適合應(yīng)用我們的Energy Advisor能源管理系統(tǒng)，我們可以實(shí)現(xiàn)真正的無(wú)縫化通訊控制和能源計(jì)量。

從上述我們對(duì)該系統(tǒng)的了解可以得知：Energy Advisor能源管理系統(tǒng)是專(zhuān)門(mén)針對(duì)變頻改造和冷機(jī)控制而設(shè)計(jì)的能源管理系統(tǒng)，Energy Advisor不僅通過(guò)先進(jìn)、可轉(zhuǎn)換的控制技術(shù)對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，而且很重要的是它可以通過(guò)簡(jiǎn)潔、方便的可視化界面，能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的能源狀態(tài)和節(jié)能情況有個(gè)直觀的數(shù)字化計(jì)量，此系統(tǒng)比其它產(chǎn)品的出眾之處也正是基于對(duì)整個(gè)能源系統(tǒng)的完整展示和計(jì)量分析。下面我們就具體方案進(jìn)行詳細(xì)闡述。

2、需求分析

2.1冷凍泵、冷卻泵和冷卻塔進(jìn)行變頻改造部分

我們根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)圖紙要求，冷凍泵為2用2備，對(duì)其中的2臺(tái)加裝變頻器，其功率為55KW, 冷卻水泵為2用2備，對(duì)其中的2臺(tái)加裝變頻器，其功率為75KW，循環(huán)泵為一用一備，對(duì)其中一臺(tái)加裝一臺(tái)功率為22KW的變頻器，水源熱泵機(jī)組的水泵為2臺(tái)，其中一臺(tái)加裝45KW的變頻器，屋頂冷卻塔風(fēng)機(jī)共4臺(tái)，分別加裝3臺(tái)22KW（5.5kw×5）的變頻器，一臺(tái)11KW（5.5kw×2）變頻器，我們將變頻器控制柜就近安放在啟動(dòng)柜附近，以方便安裝和管理。

2.2對(duì)冷機(jī)及控制系統(tǒng)的節(jié)能改造

重慶大學(xué)冷水機(jī)組共4臺(tái)，冷凍水循環(huán)泵6臺(tái)，冷卻水循環(huán)泵6臺(tái)，我們?nèi)ガF(xiàn)場(chǎng)對(duì)江森自控的冷機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)原來(lái)安裝的設(shè)備全部完好并能正常使用，為了給用戶(hù)節(jié)約成本，不造成重復(fù)投資，將保留現(xiàn)場(chǎng)完好的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備；但我們?nèi)绻M(jìn)行節(jié)能監(jiān)測(cè)和節(jié)能改造還需要加裝部分設(shè)備以對(duì)其能耗進(jìn)行更好的監(jiān)測(cè)，主要設(shè)備包括：在冷水機(jī)組和冷凍和冷卻出水側(cè)分別安裝流量計(jì)，以監(jiān)測(cè)冷機(jī)的水流量情況，在每臺(tái)冷水機(jī)組加裝功率表，對(duì)其耗能情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，功率表的數(shù)據(jù)可以連入控制系統(tǒng)，通過(guò)通訊線傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)，實(shí)時(shí)顯示在機(jī)房Energy Advisor系統(tǒng)的控制屏中。在屋頂安裝室外溫濕度傳感器，當(dāng)室外溫度較低時(shí)，用以控制進(jìn)入制冷機(jī)組冷凝器的冷卻水溫度不低于主機(jī)要求的最低啟動(dòng)溫度。

2.3對(duì)中央空調(diào)分樓層計(jì)量及樓層分項(xiàng)用電進(jìn)行計(jì)量改造

根據(jù)要求和圖紙所示，要求我們的系統(tǒng)對(duì)于中央空提提供能量進(jìn)行分層統(tǒng)計(jì)，在每層的空調(diào)水系統(tǒng)的供回水管上需加裝水管溫度傳感器監(jiān)測(cè)供回水溫差，同時(shí)在水管上加裝水流量傳感器，從而根據(jù)這兩個(gè)參數(shù)計(jì)算出相應(yīng)的負(fù)荷和耗能。在每層的配電柜線路上安裝功率表，監(jiān)測(cè)每層動(dòng)力、插座和照明的用電量，功率表接入控制系統(tǒng)并傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)，空調(diào)系統(tǒng)和功率使用情況會(huì)最終顯示在機(jī)房Energy Advisor系統(tǒng)的控制屏中，我們可以通過(guò)軟件平臺(tái)清楚明了的知道空調(diào)使用功率和耗電量的情況，并可以進(jìn)行能耗分析、財(cái)務(wù)計(jì)費(fèi)、趨勢(shì)模擬和報(bào)表打印。

4、冷機(jī)系統(tǒng)控制策略

由現(xiàn)場(chǎng)控制器及網(wǎng)絡(luò)控制引擎組成冷機(jī)控制網(wǎng)絡(luò)，操作站通過(guò)以太網(wǎng)與群控網(wǎng)絡(luò)連接，操作系統(tǒng)為微軟WINDOWS系統(tǒng)，完全圖形化操作，人機(jī)界面簡(jiǎn)潔直觀，輕松實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示及控制功能，且操作站故障不影響自控系統(tǒng)的運(yùn)行。冷機(jī)控制系統(tǒng)原理圖見(jiàn)附件。

系統(tǒng)機(jī)房監(jiān)控內(nèi)容一般包含以下幾部分：

? 在每臺(tái)冷水機(jī)組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔安裝功率表，以提取一定周期內(nèi)的功率消耗情況，從而為能源使用狀態(tài)提供數(shù)據(jù)。

? 監(jiān)控每臺(tái)冷水機(jī)組的冷凍水和冷卻水兩側(cè)水溫度、壓力、水流開(kāi)關(guān)狀態(tài)、電動(dòng)閥門(mén)狀態(tài)，監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)。

? 在每臺(tái)冷水機(jī)組的冷凍水側(cè)安裝水流量計(jì)，以監(jiān)測(cè)冷凍水的水流量。

? 在冷凍水泵、冷卻水泵和冷卻塔根據(jù)設(shè)備數(shù)量安裝相應(yīng)負(fù)荷的變頻器，并安裝水壓力傳感器，監(jiān)測(cè)前后端壓力。

? 監(jiān)測(cè)冷凍水總供回水、冷卻水總供回水溫度傳。

? 監(jiān)測(cè)冷凍水分集水器分的壓力，調(diào)控分集水器間的壓差調(diào)節(jié)閥，使分集水器間的壓力在規(guī)定范圍內(nèi)。

? 監(jiān)控主機(jī)、冷卻塔、水泵等設(shè)備運(yùn)行情況；其中冷凍機(jī)組、冷卻塔相關(guān)的水泵和電動(dòng)閥門(mén)、風(fēng)扇的啟停、運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)完全由程序根據(jù)系統(tǒng)設(shè)置及負(fù)荷需求進(jìn)行自動(dòng)控制，無(wú)須人工干預(yù)，操作管理便捷、節(jié)省能源。

? 系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備發(fā)生故障，在操作站即有報(bào)警信息及明顯表示，程序自動(dòng)啟動(dòng)備用設(shè)備，并不再試圖啟動(dòng)故障設(shè)備，直至故障消除，報(bào)警復(fù)位。

連鎖控制：

A、起動(dòng)：首先開(kāi)冷卻塔碟閥→開(kāi)冷卻塔風(fēng)機(jī)→開(kāi)冷卻水碟閥→開(kāi)冷卻水泵→開(kāi)冷凍水碟閥→冷卻水塔風(fēng)機(jī)（延時(shí)60秒）→開(kāi)冷凍水泵→最后開(kāi)冷水機(jī)組

B、停止：首先停止冷水機(jī)組（延時(shí)5-10分鐘）→關(guān)冷凍泵→關(guān)冷凍水碟閥→關(guān)冷卻水泵→關(guān)冷卻水碟閥→最后關(guān)冷卻塔風(fēng)機(jī)→關(guān)冷卻塔碟閥

系統(tǒng)將自動(dòng)記錄單臺(tái)冷水機(jī)組的累計(jì)運(yùn)行時(shí)間，根據(jù)機(jī)組的累計(jì)運(yùn)行狀況來(lái)采取超前和滯后控制，盡量使冷水機(jī)組達(dá)到平均使用，便于用戶(hù)進(jìn)行統(tǒng)一的維護(hù)和保養(yǎng)。

控制系統(tǒng)將對(duì)上述冷水機(jī)組參數(shù)和狀態(tài)全部進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并及時(shí)的向用戶(hù)提供機(jī)組當(dāng)前的最新?tīng)顩r。當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)將顯示故障的具體位置和具體原因，幫助用戶(hù)盡快解決問(wèn)題。

總結(jié)：

整個(gè)項(xiàng)目改造完畢，我們做到了整個(gè)系統(tǒng)做到了

1)實(shí)現(xiàn)了低頻低壓的軟啟動(dòng)，軟停車(chē)，使運(yùn)行更加平衡；

2)啟動(dòng)及加速過(guò)程沖擊電流小，加速過(guò)程中最大啟動(dòng)電流不超過(guò)1.5倍額定電流，大大減小了對(duì)電網(wǎng)的沖擊；

3)節(jié)能效果顯著，據(jù)實(shí)測(cè)，在低速段節(jié)能明顯，一般可達(dá)30%左右，降低運(yùn)行成本；

4)延長(zhǎng)水泵的使用壽命；

5)所有系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控，能源使用率最大化。

注：文章內(nèi)所有公式及圖表請(qǐng)用PDF形式查看。