文档介绍：新型中央空调节能控制系统研究
曹秋声《节能》
摘要:本文介绍了一种新型中央空调节能控制系统。系统基于变频技术,结合最优化控制、模糊控制以及计算机技术,具有负荷随动跟踪特性。
结合专用管理专家系统软件,成为中央空调系统节能控制领域的发展趋势。
关键词:节能;变频;负荷随动
1、引言随着电能紧缺问题的日益严重,节能技术已成为政府部门、各行各业所重视和推崇。现代高层建筑及智能大厦的飞速发展,中央空调由于其高能耗性已成为令人最为关注的难题之一,其节能技术的研究日益加强[1]。
根据节能的的技术原理以及适用情况不同,目前一般有几种不同节能方案:热交换型(余热利用),原理是通过平隔板完成空调回风和新风透过型全热交换,缺点是节能幅度低;水(冰)蓄冷型:原理是夜间将空调冷冻水制冷并储存,白天不开空调主机仅使用水系统循环制冷,特点是避峰但不节电;通用变频器型:原理是利用通用变频器实现对风机和水泵运转的PID控制,局限性在于一旦选定了比例系统KP、积分时间常数TI和微分时间常数TD之后,控制方式就已经确定,不可能跟随受控量值的变化而自动调整,也就是不可能达到最佳的节能效果。新型中央空调节能控制系统要求能够随动跟踪系统实时变换的负荷量,调节系统中各能耗设备功率输出以适应空调负荷的变化,并保证主机系统始终处于优化的最佳工作点上,使空调系统的效率(COP值)始终保持最大值。这就要求系统必须在采用一般的变频节能技术基础上,综合运用最优化控制原理、模糊控制技术、计算机技术,最后成为一种具有负荷随动跟踪节能控制功能的新型中央空调节能控制系统。
中央空调变频节能技术原理
中央空调及电控系统基本组成
大、中型中央空调由三部分组成:制冷、制热站;空调水管网系统;空调末端装置(空调机组,风机盘管和新风机组等)。中央空调系统的耗能拖动设备主要有: 冷水机组拖动系统(中央空调主机); 冷冻泵拖动系统(由若干台水泵组成);冷却泵拖动系统(由若干台水泵组成);风机拖动系统(包括若干室内风机和若干冷却塔风机)。
中央空调变频调速系统的控制依据是:中央空调系统的外部热交换由两个循环水系统来完成。循环水系统的回水与进(出)水温度之差,反映了需要进行热交换的热量。因此,根据回水与进(出)水温度之差来控制循环水的流动速度,从而控制了热交换的速度,是比较合理的控制方法。同时,循环水进出口压差也可以作为控制的一种参数。
中央空调电控系统由主机系统、冷冻水子系统、冷却水子系统等组成。其中冷冻水子系统、冷却水子系统的节能潜力非常大。由于客流量和昼夜气温变化很大,每一时刻所需的冷(热)量的变化也很大。由于电机不能调速,外界的气温和客流量的变化不受人为的控制,为了满足最大客流量的要求,冷冻水泵(热泵)、冷却水泵、冷却风机都必须长期运行在满载荷状态。这样造成泵机的电能和压缩机组的冷量浪费非常巨大[2]。
中央空调变频节能技术基本原理
选用冷冻泵变频子系统、冷却泵变频子系统、冷却风机变频子系统,自动检测冷冻水、冷却水温度,自动调节冷冻水泵(热泵)、冷却水泵、冷却风机,使其处以最佳经济运行状态,同时可减少冷(热)量在管道循环中的浪费。
以冷冻泵变频子系统为例,其控制方案如图1所示[3]。它的水温取决于蒸发器的设定值, 回水温度取决于蒸发器接收的热量,中央空调冷冻水出的温