{空调知识}中央空调智能节电控制系统方案

马婧

中央空调系统是大型建筑的主要用电设备，占到建筑总用电量的1/3强，中央空调系统在设计时，均以峰值气候条件和最大负荷量为依据，进行计算和设备选型。而全年中央空调实际运行负荷，大多数时间低于设计值。 因此有较大的节电空间，全社会对节能、环保日益重视，节能、环保已成为可持续发展的重要条件。在近几年国内电荒的情况下，对现有中央空调系统进行节电改造，具有十分可观的经济效益和社会效益 。
中央空调高耗能的原因：
中央空调能耗大，其原因在哪里？目前中央空调系统的主要核心（压缩机）的能效利用率已有很大的提高，水冷螺杆机组的cop（机组制冷量与输入功率之比）可达到4.3以上。但是，中央空调系统的整体能效利用率仍然很低，据权威部门调研分析，目前大多数中央空调系统整体能源利用率只有60%～70%，为什么呢？
首先，这要从中央空调系统的设计思路来看，一般，中央空调系统在设计选型时，通常是按照当地历史上气温最高的天气来设计，且预留有15～20％的余量，在正常使用时，即使是在天气最热的季节，中央空调系统也没有完全运行在满负荷状态。
在中央空调水系统中，冷冻水泵和冷却水泵的容量，也是按照建筑物最大设计负荷选定的，实际的运行情况是一年四季都长期处于固定的最大水流量下工作，但整栋大楼的热负载会随季节、昼夜和用户需求负荷的变化随时动态变化，因此，中央空调的实际热负载在绝大部分时间内远比设计负载低。很多场合，有用平均年负载率都不到设计值的50％，低负荷运行占全年运行时间的50%以上。
一般冷冻水设计温差为4～6℃，冷却水的设计温差为9～11℃，水系统流量固定的情况下，全年绝大部分时间，水系统温差仅为1.0～3.0℃，即整个系统处于大流量、小温差的工作状态下，不但降低了系统的热转换效率，也增加了管路系统的能耗。根据统计分析，一般中央空调水系统的耗电量约占整个中央空调系统耗电量的20～30%，故根据热负载的变化，自动调整水系统的流量，更具有现实和重要的意义。
中央空调的构成及基本工作原理
1、中央空调的构成及工作原理
它主要由制冷机（及锅炉）、冷却水循环系统、冷冻水（冷媒/热媒）循环系统、风机盘管系统和散热水塔组成，如下图所示：
2、中央空调可以实施变频节电改造的部分
中央空调系统电机拖动部分有：
（1） 制冷机
（2） 冷却水水泵
（3） 冷冻水水泵
（4） 冷却塔风机
（5） 风机盘管
（6） 新风系统的送风机、回风机
以上系统中，制冷机由于种类多，工况复杂，且一般都具有内部能量调节系统，所以目前各种节电方案中都不对其进行变频改造。另外，近年来溴化锂吸收式制冷机由于几乎不用电（燃油或燃气），应用越来越广泛，所以也不必进行改造。
冷却水系统因为负荷变化较大，全时满功率工作浪费电能很多，实施变频改造非常有必要，也是最为常见的改造方案，在满足系统工艺要求的前提下几乎不会造成对原空调系统的任何影响，节电效果也较为显著，一般可达30-40%节电率。
对冷冻水系统进行改造也有较好的节电率。
新风系统的风机，对其改造也很有意义，一般采用开环控制，用PLC按时间调节风量，在晚上、周未或节假日降速运行或直接手动调节。不但有较好的节电效果，同时还可以大大降低噪音。
冷却塔风机由于功率较小（10KW以下），实施变频后节电有限，一般也较少对其改造。
风机盘管部分是空调的末端设备，数量多，功率很小，且有三档可调风速，所以也不作改造。除非要对室内作恒温控制。
中央空调智能节电控制系统控制方式：
中央空调系统机组中有冷却水系统和冷冻水系统。我们可对冷却水系统和冷冻水系统进行节能改造。中央空调实际运行时，冷却水系统进出水温差（△T）约为6℃和冷冻水系统的进、出水温差（△T）约为2℃，根据：冷冻水、冷却水带走的热量（r）= 流量（Q）×温差（△T）我们可以适当提高温差（△T），降低流量（Q），也即降低转速，即可达到节能的目的。
产品主要功能和技术特色：
1、节能效果良好。节电系统节能率高、使用效果好、投资回报大。
2、变频输出。选用进口专用变频器。采用变频器闭环控制，可按需要进行软件组态并设定温度进行PID调节，使电机输出功率随热负载的变化而变化，在满足使用要求的前提下达到最大限度的节能。
3、闭环控制可以用温差PID调节或压差PID调节，也可以用温度压力综合调节，允许用二个以上的参数进行调节。
4、电机软启动和软停止功能，软启动、软停止时间可调。由于降速运行和软启动，减少了振动、噪音和磨损，延长了设备维修周期和使用寿命，提高了设备的MTBF（平均故障维修时间）值，并减少了对电网冲击，提高了系统的可靠性。
5、可以设置系统旁路，在变频系统出现故障或保养检修时，切换到工频工作。
6、具有过压、过流、欠压、接地、短路、过载、超温、外部报警及主器件自保护功能。
7、安装、操作简便系统安装工期约 30 ～ 40 天。系统布线、传感器安装、调试编程，均不影响用户空调系统的正常使用。可闭环控制，也可以开环控制，还可以由PLC进行时间控制。
8、人机界面操作简单，管理得心应手
中央空调智能控制工作站，以智能控制为核心，采用良好的人机界面、触摸式操作，可实现中央空调系统的自动控制、联动、自动报警及故障自动切换功能，操作简单，有利于及时掌握设备的运行情况和统计负荷数量，减轻运行及维护人员的工作强度。
中央空调智能控制工作站可选择采用多个控制节点，不仅可以在现场操作机组运行，而且可以在中央控制室操作并实时监控机组各参数，方便管理。
9、适应多种用途，可以专用于中央空调的冷却水泵、冷冻水泵、送风机，也可以用于其它风机水泵类的变频节能改造的场所。

枣树

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