中央空调末端系统控制改造20121117

1、2012年维修电工技师论文 中央空调末端控制系統改造 中央空调末端控制系統改造摘 要由于大型建筑的不断涌现和中央空调的普遍应用，建筑能耗在总能耗中所占的比例越来越大，而中央空调能耗约占整个建筑物能耗的%。因此中央空调系统的节能控制在节能领域具有非常重要的地位。在实际应用中，中央空调系统能耗主要由系统中各种机电设备产生的，按照其作用范围可以分为两大部分，一是冷热源系统设备如制冷机、水泵等产生的能耗；二是空调末端系统设备如送风机等产生的能耗。在中央空调系统末端，传统观念上的节能控制主要是针对单个设备而言的，虽然其节能效果比较明显，但是从整个系统角度看，并没有获得与单个设备相匹配的节能效果。本文以提

2、高中央空调末端系统效能为目标，自行开发设计一套中央空调末端节能控制系统，即组合式空调机组节能控制模式，其有助于提高中央空调末端的节能效果。关键字：中央空调；组合式空调机组；节能控制第一章 中央空调概述空气调节简称空调，它的目的是创造一个合适的（室内）大气环境，使人在该环境中感觉到舒适；或者是保证（室内）大气环境满足生产工艺过程或科学研究、实验过程的需要。为了实现这一目的，空气调节所依靠的技术手段主要是通风换气，具体地说，就是加工和处理一定质量的空气送入室内，使室内大气环境满足要求。对空气的处理过程包括加温（降温）、加湿（除湿）、净化等，即常说的热湿处理。1.1中央空调系统构成及工作原理中央空调

3、系统由冷热源系统和空气调节系统组成。制冷系统为空气调节系统提供所需冷量，用以抵消室内环境的冷负荷；制热系统为空气调节系统提供用以抵消室内环境热负荷的热量。制冷系统是中央空调系统至关重要的部分，其采用种类、运行方式、结构形式等直接影响了中央空调系统在运行中的经济性、高效性、合理性。 中央空调系统主要由制冷机、冷却水循环系统、冷冻水循环系统、风机盘管系统和散热水塔组成，其系统结构:(如图所示)本文则是以中央空调系统制冷状态下为例进行的末端系统的控制改善第二章 中央空调末端控制系統理论2.1中央空调末端控制引入 中央空调末端系统主要功能是将冷热源产生的能量输送到空调使用区域以满足人们的舒适要求。通常

4、由空气处理设备、送（回）风系统、末端装置以及送风口和自动控制仪表等组成。系统末端装置根据空调区负荷的变化采用控制、自适应控制等方式，控制系统的风机、水阀等设备对空调使用区域的温、湿度等舒适参数进行调节，并实现节能控制1。 其中半集中式系统，该系统是指送入空调房间内的新空气由空调机房集中处理，空调房间内的空气由分散在空调房间内的装置进行处理。风机盘管加独立新风系统是典型的半集中式系统，对于空调调节的房间较多且要求各房间要求单独调节的建筑物多采用该系统，如宾馆、医院等。 由于半集中式空调末端系统多采用变风量控制方式，所以稳定性和节能问题是系统所面方向。现在，这种变风量空调系统在中央空调末端系统中逐

5、渐占据了主导地位，目前已成为建筑中最常用且最节能的空调系统。2.2中央空调末端控制意义如何在空调系统末端既满足人们对舒适度的要求，又最大限度的实现节能呢？就上述半集中式的中央空调末端控制系统而言，其节能优化控制主要是针对组合式空调机组和风机盘管系统中的各机电设备，采取相应的控制策略，使之能及时、准确的对能量使用区域的温度等需求变化做出反应，并高效运行。第三章 厂内中央空调末端控制系统改造中达电子（江苏）有限公司成立于1999年，为台达集团子公司。现中央空调系统已运行十年有余。随着公司的不断发展以及建筑内部规划的调整，其已经无法满足现行需求。3.1 厂内中央空调末端控制系统分析以本厂为例处理单元

6、34个（AHU），15KW2台，11KW12台，7.5KW12台，5.5KW8台。且有相当数量的盘管风机散布在AHU处理区域。这样又使部分区域变成半集中式系统。 首先，中央空调末端由比例阀控制器调节热交换器进水：阀门开度的过程中，是以增加进水的阻力来减少流体（冷冻水）在热交换器中的流动速度，这样就以浪费一大部分冷冻水的动能来达到调温，然而浪费的这一部分动能恰恰是中央空调的冷冻泵所给予，冷冻泵电机要消耗电能，也就是采用比例阀调温浪费了一部分的电能。 其次，盘管风机是以电机来驱动的，然而电机长期是以满速运行（即以工频运行），这样风机的机械转动部分易产生磨损，机械磨损之后增加了风机电机的负载，甚至引

7、起电机故障，减少了电机的使用寿命。最后，有些中央空调末端如风柜（AHU），盘管风机采用的是开环档位控制，凭感觉调温。感觉温度过高则增加阀门开度，感觉温度过低则减少阀门开度，该调节方式是人工调节而不是自动恒温调节。另外比例阀性能不稳定也造成调温效果不理想。以公司局部办公区域而言其整体的冷空气由该区域的独立AHU承担，但由于内部区域变更形成了数个独立的房间；也在此同时新增了相当数量的盘管风机对内部环境进行独立管控，这样使得整体环境温度与独立空间温度无法得到有效合理的使用与管理。换而言之，我们将要投入更多的人力进行相应的调节，监控管理以及能耗的损失。为此我们依据公司的实际需求进行了一系列的改善。3.

8、2 控制系统改造3.2.1 系统改造目的 1：借助原有控制系统对所有厂内所以空气处理单元（AHU）进行数据的采集及查阅调取。并对原有安装的办公区区域空气处理单元变频数据及运行状态参数进行监控管理。 2：对独立盘管风机进行恒温自动调节控制，使区域人员舒适。 3：合理搭配AHU与独立盘管风机的协调使用，达到节能减碳。 4：依据季节变化的特点设定模式，来满足不同的季节需求。 5：定时控制功能，避免人员离开后未关闭空调 6：自动与手动的模式切换。3.2.2 功能框图 主要系统功能说明图如下：空调控制系统自动运行状态手动运行状态风柜信息显示盘管风机信息显示运行状态设置密码修改风柜冰水阀设定开启比例风柜变

9、频器频率设定1-12编号点盘管风机电磁阀开关1-12编号点盘管风机电源开关时间段设置周一至周日24小时制风柜开启/关闭1-12编号点旁管风机的开启/关闭优先信号采集点设定显示优先信号采集点1-12编号点旁管风机电磁阀开启/关闭风柜变频器频率风柜冰水阀开启/关闭比例风柜开启状态显示风柜冰水阀开启比例风柜变频器频率显示盘管风机的开启状态盘管风机电磁阀开启状态可通过网络查询相关 4.3控制系统模块设计 温度调节模块是本控制器的核心控制模块，包括对送风机的变频调节、冰水水阀开度的调节，是实现节能控制的主要手段之一。在该功能模块中，根据各房间内的温度（通常可以近似用回风温度代替）、各房间风机盘管的运行状

10、态等参数推算出该区域的实际冷负荷变化情况，调节送风机变频器及冰水阀开度，实现对冷量输出的高效控制，减小系统无效能耗的输出。风阀控制模块, 该模块主要实现新、回风混合比例的控制，以满足人体对室内空气温度、卫生条件的需要。在控制策略上主要是根据回风温度与设定值之间的差值，适当的调节新、回风比例使送风温度及时达到设计要求.数据通信模块, 系统通过485通讯将空调机组控制与区管理服务器以及液晶显示器相连.将各能量参数以及设备的运行状态、报警信号等信息实时的传输。液晶显示模块通过设置于现场控制柜上的液晶显示器，能够直观的掌握目前设备的各项能量参数、运行状态等信息。4.4 控制系统主体流程借由原温度等控制

11、器以及各模块之间作用，其控制主体流程图如下：温度信号数据采集可编程控制器人机控制远端PC机风柜（AHU）控制盘管风机控制新风风阀控制冰水阀控制4.5 系统主要硬件构成名称 型号 品牌控制箱 定制 变频器 VFD-F 台达（马达，风机专用）可编程控制器 DVP28SV11R 台达以太网模块 DVPEN01-SL 台达扩展模块 DVP16SP11R/ DVP06XA-S 台达人机控制界面 DOP-B07S201 台达温度控制器 DTB4848 台达（PID调节）除以上外，还有风阀，电动阀及各类探头组成。4.6系统控制说明 以某厂二楼区域为例介绍，以下为规划图：1.正常状态下,以12号点的温度为基准

12、设定,来决定风柜的开启及频率.设12号点温度为26 , 1来决定办公区风柜冰水阀的完全开启和关闭. 当27 时,冰水阀全开状态,风柜50HZ运行. 当25 时,冰水阀完全关闭状态,风柜30HZ运行(送风状态). 当24.5 时,冰水阀完全关闭状态,风柜停止运行(关闭状态). 25 27 之间温度控制,由冰水阀比例调节及变频器频率调节. 当1,2,3,4,5,7,8,9号点中的任意一点27 时,程序优先自动采集该点温度为基准设定来进行温度调节,冰水阀全开状态,风柜50HZ运行. 每周一18:0021:00转换成10号点的温度为基准设定来进行温度调节. 可以通过时间设定来控制风柜开启/关闭及变频器

13、的运转. 可以手动设定任意一点温度为基准设定(优先信号采集点).2.当1,2,3,4,5,7,8,9号点中的任意一点盘管风机开关开启后,程序将其列入温度监控点;开关关闭后退出系统管控.通过各自的温度感应进行分析调节.设定温度为25.5 , 1来决定盘管风机管路电磁阀的完全开启和关闭.同时通过程序能够控制盘管风机的电源开启及关闭. 有盘管风机的隔间，只有当盘管风机控制开关打开后，系统才将其列入温度管控参考点，以防止隔间无人上班而进行温度调节浪费空调. 当25.5 时,盘管风机管路电磁阀完全开启状态,盘管风机运行. 当25.5 时时,盘管风机管路电磁阀完全关闭状态,盘管风机运行(送风状态). 当2

14、4 时,盘管风机管路电磁阀完全关闭状态,盘管风机停止运行(关闭状态).若30分钟内温度不回升24以上时,每间隔30分钟运行10分钟. 可以通过时间设定来控制盘管风机的开启及关闭.3. 1,2,3,4,5,6,7,8,9号点中的任意一点可通过网络连接PLC查看各自房间温度,及盘管机及时开关及定时开关设定等相关数据,设定周期最长为一周. 4.通过人机界面的控制屏可以进行参数设定/修改,加密等操作。4.7 系统控制效果 通过本次空调系统末端控制优化改善，通过变频控制风柜的运行，减少盘管风机的运行时间达到节能效果；随时了解各区域隔间的温度变化,作出相应的调整,实现远程环境可视化监控；对现有资源进行优化组合,发挥最大效益。参考文献1 蔡文剑，贾磊，王雷。建筑节能技