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        中央空調節能的數字式控制手段
        發布時間:2009-11-4 瀏覽次數:4085 [ 打印本頁 ] [返回上一頁]

        中央空調節能的新型控制手段
         
         
              建筑物中央空調系統設計,通常按極端條件(最不利環境條件、最大負荷需求等)進行專業設計和設備選型(選定值通常是設計值的1.05倍-1.2倍)。所以存在較大的冗余。由于氣候條件、環境條件、建筑物圍護結構形式、空調使用時間、室內人數、電器、照明使用情況、生產設備使用狀況、室內空氣成分要求、系統效率、各設備的工作效率和設備組合匹配效率及管道輸送的水阻等多種因素的變化,造成中央空調末端負荷的實際需求變化幅度很大。傳統的中央空調系統采用壓差旁通方式的恒流量運行,無法跟蹤末端負荷的變化,因此產生大流量、小溫差的現象,主機COP值下降,輔機系統大負荷運轉,大大地浪費能源。
        數字式中央空調負荷隨動技術是一種以中央空調系統為模型對象,以中央空調主機為服務核心,以調整系統負荷為手段的中央空調節能技術。該技術的應用在中央空調上具有高效節能的顯著效果,通?梢詫崿F中央空調系統綜合年平均節約能耗≥20%,其中空調主機年平均節約能耗≥10%,冷卻水水系統節能率≥50%。
        數字式中央空調負荷隨動技術的代表產品為泰信三環節能設備有限公司研制生產的“泰信三環數字節能控制系統”該產品是以數字式中央空調負荷隨動技為核心,與中央空調系統設備配套使用,可以實現中央空調系統的高效節能,在國內外處于領先水平。
               在介紹數字式中央空調負荷隨動技術之前我們先來了解一下目前中央空調系統的常規控制方法:
        1、常用的中央空調控制方法
        在中央空調系統中,常常見到的定風量自動控制、變風量自動控制、新風機自動控制和風機盤管自動控制等技術手段,這些技術手段就解決空調區域的舒適性而言是有必要的,效果也是明顯的,但是,節能效果并不顯著。
        2、通用變頻器的控制方法
        隨著大功率電力電子器件的出現,促進了通用變頻器的小型化和實用化,通用變頻器廣泛用于控制風機和水泵,采用DDC(直接數字式控制器)控制器檢測受控制量值進行PID(比例積分微分)運算,實現對風機和水泵運轉的PID控制,可以達到節約20%~30%電能。通用變頻器控制方法的局限性在于:一旦選定了比例系統KP、積分時間常數TI和微分時間常數Td之后,控制方式就已經確定,不可能跟隨受控量值的變化而自動調整,也就是不可能達到最佳的節能效果。
        3、人工管理節能控制方法
        現有的中央空調系統都是采用定流量系統,即空調冷凍水供水流量、冷卻水進水流量和冷卻塔風機風量都是恒定的。也就是說,只要起動空調主機,冷凍水泵、冷卻水泵和冷卻塔風機都在50Hz狀態下運行。有經驗的中央空調系統操作和維護人員常常采用運行管理方法彌補技術手段的不足,如:空調負荷輕時,減少投入運行主機、水泵臺數或者使運行主機間斷工作等手段,這是可以起到一定的節能效果,但人為因素的影響較大。
        下面將通過對泰信三環數字節能控制系統分析來介紹數字式中央空調負荷隨動技術以及其應用效果。
        1、泰信三環數字式節能系統控制系統的基本思想
        泰信三環數字節能系統控制的特征是空調系統中冷凍水的供、回水溫度保持定值,冷卻水的進、出水溫度保持定值,空調負荷變化時,以調節供水量和風量大小的方式去適應系統負荷變化的需要,使中央空調的各泵組的出力都跟隨負荷的變化而同步變化,就能夠在保證負荷需求的前提下,實現空調系統的最大節能。
        圖一 實現原理圖
        圖一為數字式負荷隨動節能控制系統的實現原理圖,從圖中我們可以看出,該技術的實現是把中央空調系統做為一個完整的系統來分析,通過改變系統的冷凍水流量、冷卻水流量、冷卻塔風機風涼去適應空調負荷的變化,并保證主機系統始終處于優化的最佳工作點上,使空調系統的能效比始終保持最大值。
        該系統采用數字化負荷隨動控制理論,運用現代化計算機技術、數字化自動控制技術,對中央空調系統設備運行進行綜合、優化;針對中央空調主機和輔機系統運行的工況和末端負荷的變化,采集其瞬間多種變化參數,對負荷進行隨動跟蹤;自動、準確、及時地對冷凍(溫)水泵、冷卻水泵、冷卻塔風機設備的運行參數進行采集,對系統各設備自動進行實時優化控制,使中央空調主機運行環境得以優化,使得主機工質和輔機系統各種流量跟隨末端負荷的變化而同步變化,確保中央空調系統在滿足舒適性的前提下,大幅度降低系統的能源消耗。即把負荷運行所不需要的,而系統運行又將會產生的這部分多余的冷量節省下來。
         
        2、泰信三環數字節能系統控制模型框圖
        泰信三環數字節能系統控制設備系統的核心就是負荷隨動跟蹤控制器和系統控制軟件。圖二顯示出了泰信三環數字節能系統控制模型框圖。
         

         圖二 數字式附和隨動節能控制系統控制模型框圖


        圖二所示的節能控制器是二維控制器。二維控制器的兩個輸入變量基本上都選用受控變量和輸入給定值的偏差E與偏差變化值EC,它們能夠比較嚴格的反映受控過程中輸出變量的動態特性,控制效果較好。
        3、系統特點
        1)通過泰信三環數字節能系統控制設備對系統多參量分析和運算,能準確給出一系列穩定的控制信號,使冷凍水系統、冷卻水系統、冷卻塔系統隨著空調系統荷變化實時隨動調控,提高主機工作效率,優化主機工作狀態。
        2)采用數字式控制模式,比傳統模擬信號控制更精準。
        3)由于水泵處于低頻運轉,大大降低了設備磨損,延長了設備使用壽命。同時降低了設備運轉噪音和冷卻水的水損。
        4)利用計算機處理技術使節能控制系統有多種安全保障措施,可避免調頻過沖和喘振等現象發生。
        5)自動化程度高,減少人工值守,可自動報警和切換。
        6)本系統尺寸設計合理,可根據不同要求進行組合,不用對原有設備進行土建改造和移位,在設備接駁時不影響中央空調正常使用。
         
           4、泰信三環數字節能系統應用效果
         下面以廣東某綜合性購物廣場為例,對泰信三環數字節能控制系統的應用做一個簡單的介紹。
        項目配置:
        購物廣場使用空調面積為30000m2,集購物、餐飲、娛樂為一體,其設備主要配置如下(單位:KW):
        主機 一級冷凍泵 二級冷凍泵 冷卻泵
        制冷量 臺數 功率 臺數 功率 臺數 功率 臺數
        2278 3 75 4 — — 75 4

         
        節能診斷:
        原中央空調系統為4月~11月,每天12小時不間斷恒流量供冷,供冷量為4556KW,中央空調系統供冷調節范圍為2278KW~4556KW,由于商場人流量變化大(主要人流量集中在晚上及周末),且季節溫度變化大,中央空調主機自動調節范圍不能滿足實際需要,造成在人流量小的時間段內供冷量遠遠大于實際需求。
         
        節能措施:
        泰信三環中央空調數字化節能控制系統根據商場空調使用區域的負荷變化情況(主要為人流量變化),調整中央空調系統供冷量,使用以負荷隨動控制為基礎的變流量供冷控制方式,將中央空調系統的冷量供給調節范圍擴寬,滿足不同人流量下的供冷需求,同時有效的控制了能源的消耗。
         
        節能效果:
        中央空調主機系統、冷凍水泵、冷卻水泵等綜合節能達27%~34%,為企業節約了大筆能源開支。
         
        獲益分析:
        年平均節約空調電費¥480,000左右;
        每年減少CO2排放436,363千克。
        通過對泰信三環數字節能控制系統的分析我們可以看出,數字式中央空調負荷隨動技術在中央空調節能領域的是處于領先地位的,在實現上也相對的容易,不僅僅能大幅度降低中央空調能耗,更能方便使用者的應用,值得大力推廣!

         

         

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