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解析中央空调节能控制的设计应用

解析中央空调节能控制的设计应用

1、当前空调系统设计中的节能措施  
    1.1采用楼宇设备自动控制技术对空调末端装置进行控制  
    在智能建筑中通常采用楼宇设备自控系统,对中央空调系统末端的新风机、回风机、变风量风机、风机盘管等装置进行状态监视和使用的“精细化”控制,以实现节能的目的。它通过DDC(直接数字控制器)控制器,将检测的相关量值进行PID(比例、积分、微分)运算,实现对上述设备的PID控制,达到一定的节能效果。这种对空调末端设备的控制可节能10%-15%,因为不能实现对空调制冷站及空调水系统的智能控制,因此,节能效果不显著。这种节能控制技术的典型代表产品和生产厂商有:  
    (1)美国霍尼韦尔公司EXCEL5000楼宇设备自控系统;  
    (2)美国Johnson公司的楼宇自动化系统;  
    (3)德国西门子公司S600顶峰系统等。  
    空调末端设备的控制采用楼宇自动化系统(BAS),这些设备的主要特性均实现了对空调末端设备的节能自动控制,并为GESEP动态变流量空调节能控制系统的运行创造了更为良好的外部条件。  
    1.2采用通用变频器对中央空调系统中的水泵和风机进行控制  
    为降低中央空调系统的能源浪费,宜采用通用变频器来控制空调系统gesep.com的水泵和风机,通过对供、回水压差或温差的采集,对水泵和风机进行PID调节,以达到节能效果。这种控制方法通常可以节约水泵和风机等电机拖动系统的电能约20%,最高可达30%。这种节能控制技术的生产厂商和典型代表产品有:  
    (1)美国AB(AllenBradley)公司,代表产品有通用变频器1336PLUSII系列产品;  
    (2)法国施耐德电气(SchneiderElectric)公司,代表产品有Ahivar38系列异步电动机变频器;  
    (3)德国西门子(SIEMENS)公司,代表产品有通用变频器MICROMASTER440系列产品。  
    2、动态变流量空调节能控制系统  
    2.1动态变流量控制原理  
    当空调负荷发生变化时,通过采集一组参数值经模糊运算,及时调节冷水机组、各水泵和冷却塔风机的运行工作参数,从而改变冷水机组工作状态、冷冻(温)水和冷却水流量,改变冷却塔风机的风量,确保冷水机组始终工作在效率最佳状态,使供回水温度始终处于设定值,从而使主机始终处于高转换效率的最佳运行工况。
    动态变流量控制的核心是变流量控制器,在控制器中建立了知识库、模糊控制模型和模糊运算规则,形成智能模糊控制。通过采集影响冷水机组运行的各种参数,经模糊运算,得出相应的控制参数,这些控制参数被送到冷水机组、冷冻(温)水控制子系统、冷却水控制子系统、冷却塔风机控制子系统。这些子系统根据控制参数的变化,利用现代变频控制技术,改变空调系统循环水的流量和温度,以保证整个系统在满负荷和部分负荷情况下,均处于最佳工作状态,从而最终达到综合节能的目的。  
    2.2动态变流量节能控制方法  
    2.2.1变流量冷却水泵系统  
    当末端空调负荷减少时,反映到冷水机组将出现冷却水出水温度降低的现向,温度传感器检测出这种变化趋势后,模糊控制系统将自动降低冷却水泵的工作频率,降低冷却水进水流量,提高冷却水出水温度,并使进、出水温差控制在最佳设定值上,维持冷水机组的高效率运行。  
    2.2.2一次泵变流量系统  
    当末端空调负荷变小时,末端空调设备前的两通阀将会关闭或减小,负荷侧回路管路的阻力增大,冷冻水供、回水温差将出现减小,供回水管的压差将出现增高的趋势。水温传感器及水流压差器检测出这种趋势后,模糊控制系统将自动降低冷冻水泵的工作频率,减少冷冻水流量,并使供回水温差及供回水压差控制在最佳设定值上,维持冷水机组的高效率运行。  
    2.2.3二次泵变流量设计  
    二次泵变流量系统分为一级泵变流量系统和二级泵变流量系统。其控制原理及效果与一次泵变流量大致相同(在这里不再一一赘述)。而一级泵系统负责确保冷水机组的安全运行,一级泵系统的旁通管路一般设计为直通管,管径按一台冷水机组额定流量设计。一次泵变流量系统跟踪二级泵环路的流量变化,并保证一级泵环路的流量大于二级泵环路的流量,使旁通冷冻水管保持从供水管流向回水总管。当旁通管的流量超出设定值的范围时,变流量控制器将模糊PID调节一级泵的工作频率,使旁通管的流量返回设定值。
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