中央空調(diào)制冷系統(tǒng)作為中央空調(diào)中最主要的耗能來源,其內(nèi)設(shè)備相對集中,各個控制點對整個制冷系統(tǒng)的影響較大,是一個多干擾、時變性的系統(tǒng),尤其是酒店中央空調(diào)。傳統(tǒng)上,我們會采用DCS 技術(shù)、變頻技術(shù)等,但這些仍然存在節(jié)能效率低等缺點。那么,如何從硬件和軟件兩方面對系統(tǒng)進行設(shè)計,以更大化地提高酒店中央空調(diào)制冷控制系統(tǒng)節(jié)能效率?下面我們一起來看。
1、基于節(jié)能需求的酒店重要空調(diào)制冷控制系統(tǒng)
基于節(jié)能需求,從降低酒店能耗的角度出發(fā),結(jié)合變頻技術(shù),采用PID 控制對基于節(jié)能需求的酒店中央空調(diào)制冷控制系統(tǒng)進行開發(fā)設(shè)計,實現(xiàn)對酒店中央空調(diào)制冷系統(tǒng)的更優(yōu)控制及綜合能耗的降低。
1.1酒店中央空調(diào)制冷控制系統(tǒng)總體框架
基于節(jié)能需求,針對中央空調(diào)制冷系統(tǒng)的不同子系統(tǒng)(冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔風(fēng)機、風(fēng)機盤管),采用變頻技術(shù)和PID 控制技術(shù)對其進行定溫差控制。通過RS 485 總線構(gòu)成中央空調(diào)制冷系統(tǒng)的控制網(wǎng)線,通過變頻器對整個制冷系統(tǒng)進行變頻調(diào)速。
中央空調(diào)制冷系統(tǒng)控制系統(tǒng)的主要功能部分為控制器和變頻器,從而對中央空調(diào)制冷系統(tǒng)進行節(jié)能控制。
1.2酒店中央空調(diào)制冷控制系統(tǒng)硬件設(shè)計
中央空調(diào)制冷系統(tǒng)控制系統(tǒng)的硬件由工業(yè)控制計算機、數(shù)據(jù)采集卡、數(shù)據(jù)輸出卡和溫度變送器、控制器等構(gòu)成。下面對主要硬件設(shè)施進行介紹。
工業(yè)控制計算機:作為控制系統(tǒng)的核心硬件,對整個系統(tǒng)起著核心控制作用,對整個系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)顯示、記錄、存儲和監(jiān)測,進而通過軟件對制冷系統(tǒng)進行控制。
溫度傳感器:安裝在能夠準(zhǔn)確反映制冷系統(tǒng)中介質(zhì)溫度的位置,安裝個數(shù)總共為10 個,在制冷系統(tǒng)中的冷凍水和冷卻水的進水口和出水口各2 個,風(fēng)機盤管的回風(fēng)口2 個。
變頻器:將變頻器設(shè)置為手動運行狀態(tài),通過對冷凍水泵、冷卻水泵等設(shè)備的承載負荷量進行變速控制,從而調(diào)整制冷系統(tǒng)的整體運行速度。在保證中央空調(diào)正常運行的條件下,對設(shè)備做相應(yīng)的調(diào)整,讓設(shè)備電機轉(zhuǎn)速降低,從而使電機減少電量損耗,既可以實現(xiàn)制冷作用,又可以節(jié)約能耗。共設(shè)置4 臺變頻器,分別對冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔風(fēng)機、風(fēng)機盤管進行控制。
PID 控制器:通過對制冷系統(tǒng)中的冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔風(fēng)機和風(fēng)機盤管等組成的制冷系統(tǒng)進行溫度控制,從而實現(xiàn)制冷系統(tǒng)的制冷作用。
綜上所述,酒店中央空調(diào)制冷控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)通過RS 485 總線進行制冷系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸,將安裝在制冷系統(tǒng)中不同位置的溫度傳感器采集到的數(shù)據(jù)傳輸至PID 控制器,PID 控制器得到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集卡,經(jīng)A/D 轉(zhuǎn)換,將數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦I(yè)控制計算機上,然后通過軟件對數(shù)據(jù)進行處理,從而控制變頻器的頻率和制冷系統(tǒng)中各個設(shè)備的開關(guān)。
1.3基于節(jié)能需求的酒店中央空調(diào)制冷控制系統(tǒng)軟件設(shè)計
要使酒店中央空調(diào)制冷控制系統(tǒng)有效地對制冷系統(tǒng)進行控制,即對制冷系統(tǒng)的溫度進行控制,采用PID算法對其進行軟件設(shè)計。對制冷系統(tǒng)各個子系統(tǒng)的溫度控制如下:利用溫度傳感器分別測量冷卻塔出水溫度、冷卻泵進水溫度、冷凍泵進出水溫度差和風(fēng)機盤管系統(tǒng)中的冷風(fēng)柜進風(fēng)溫度,與設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)溫度(差)進行對比,通過PID 控制器處理后,將頻率信號傳輸給變頻器,從而對冷卻塔散熱電動機、冷卻水泵電動機、冷凍水泵電動機和風(fēng)柜送風(fēng)電動機的轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié),增加或者減少制冷系統(tǒng)的供水量,將冷卻塔的出水溫度和進水溫度、冷凍進出水溫度差和冷風(fēng)柜回風(fēng)溫度控制在一定范圍內(nèi)。
1)通過數(shù)字化的PID 算法(比例積分微積分控制)對制冷系統(tǒng)的溫度偏差值進行處理,此處不贅述PID 算法的具體過程。
通過PID 算法對制冷系統(tǒng)進行控制,從而使制冷系統(tǒng)的溫度恒定在一定值,保證制冷系統(tǒng)正常運行。
2)將PID 控制器處理過的信號傳輸給變頻器,變頻器接收到處理過的信號,通過頻率調(diào)節(jié),對制冷系統(tǒng)中的設(shè)備電機轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié),以調(diào)節(jié)供水量,從而對溫度進行調(diào)節(jié)。
綜合前述過程,利用基于節(jié)能需求的酒店中央空調(diào)制冷控制系統(tǒng)對制冷系統(tǒng)進行控制的過程如下:在程序中提前設(shè)定溫度標(biāo)準(zhǔn)差,通過溫度傳感器對制冷系統(tǒng)各個設(shè)備的溫度進行采集,將采集到的溫度與標(biāo)準(zhǔn)值進行對比,通過PID 算法將處理過的信號傳輸給變頻器,通過調(diào)節(jié)頻率對制冷系統(tǒng)各個設(shè)備電機的轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié),從而實現(xiàn)對溫度的控制,以實現(xiàn)制冷系統(tǒng)功能。
2、仿真實驗
2.1實驗參數(shù)設(shè)置
將提出的基于節(jié)能需求的酒店中央空調(diào)制冷控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)進行對比,以驗證提出的控制系統(tǒng)是否既能滿足節(jié)能需求、又能有效控制制冷系統(tǒng)。以冷卻水泵為實驗對象,首先,反復(fù)進行實驗,確定PID 控制參數(shù),設(shè)定的PID 控制參數(shù)如表1 所示。在確定表1中PID 參數(shù)的基礎(chǔ)上,與傳統(tǒng)的酒店中央空調(diào)制冷控制系統(tǒng)進行對比實驗,對制冷系統(tǒng)中的能耗進行測試。
2.2實驗結(jié)果分析
分別采用兩個酒店中央空調(diào)制冷控制系統(tǒng)。
隨著水泵流量的增加,采用傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)對酒店中央空調(diào)制冷系統(tǒng)進行控制,其功率隨之增加;而采用提出的控制系統(tǒng),通過變頻器對其轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié),從而調(diào)節(jié)冷卻水泵的供水量,其功率也隨著水泵流量的增加而增加。與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)相比,在水泵流量為50%時,其能量節(jié)約值達到更大。通過綜合對比發(fā)現(xiàn),提出的控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)相比,其節(jié)能效果明顯。
讓我們來看看中央空調(diào)系統(tǒng)為什么要節(jié)能?
建筑能耗比重逐年上升
建筑是耗能大戶,全世界建筑能耗占全球能耗總量的30%,工業(yè)化在建筑能耗的比例為52%,發(fā)展中建筑能耗的比例為23% 2011年我國建筑總能耗比例已達到28%。
空調(diào)系統(tǒng)能耗占比很高
空調(diào)系統(tǒng)是建筑的主要能耗單位,一些發(fā)達空調(diào)的能耗已占據(jù)建筑物總能耗的60~70%,我國是50~60%,所以有效降低空調(diào)的能耗就等于解決了建筑能耗的大部分問題。建筑節(jié)能法律法規(guī)制定,我國政府頒布了相關(guān)的建筑節(jié)能法規(guī):《中華人民共和國節(jié)約能源法》、《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》、《民用建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》等以及“十二五”建筑節(jié)能專項規(guī)劃等。建筑節(jié)能,勢在必行。
中央空調(diào)系統(tǒng)如何節(jié)能?
中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計留有余量
中央空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計時,通常設(shè)計的容量留有余量,而空調(diào)末端使用率的變動,使設(shè)計容量與實際負荷相等的情況很少。據(jù)統(tǒng)計,中央空調(diào)系統(tǒng)在滿負荷下運行時間占20%~30%,70%~80%的時間是在部分負荷下運行。從控制的角度來看,中央空調(diào)在滿負荷運行的是無法節(jié)能的,只有在部分負荷下才有可能的節(jié)能,所以節(jié)能的根本方法是通過技術(shù)手段來創(chuàng)造更多的部分負荷。
不良使用習(xí)慣造成能源浪費
由于節(jié)能的概念不是每個人都能夠真正理解并做到,特別是對于企業(yè)、酒店、公共設(shè)施等場所,這些地方的能源開銷所產(chǎn)生的費用不是使用者直接承擔(dān),在使用空調(diào)時容易出現(xiàn)溫度設(shè)置不合理,甚至忘記關(guān)空調(diào)的現(xiàn)象,造成了不必要的能量浪費。
管理不善造成能源浪費
傳統(tǒng)的中央空調(diào)系統(tǒng)沒有配置自動化監(jiān)控系統(tǒng),或自動化程度低,在運行過程中管理員對空調(diào)系統(tǒng)運行狀況是憑感覺,靠經(jīng)驗來進行神制,不能區(qū)分運行高峰期與低峰期,不能合理調(diào)配機器的運行數(shù)量,造成能量浪費。
邦德瑞節(jié)能群控系統(tǒng)方案和效果
邦德瑞中央空調(diào)節(jié)能群控系統(tǒng)主要從兩個方面實現(xiàn)節(jié)能:一,是如何從電能消耗上考慮節(jié)能:
二、是如何在末端空調(diào)能量使用上減少耗用。
邦德瑞主機節(jié)能方案:
一般冷凍水設(shè)計溫差為5~7℃,冷卻水的設(shè)計溫差為4~6℃,中央空調(diào)機組一般是控制出水溫度,在系統(tǒng)流量固定的情況下,因機組不能計算出末端負荷使用狀況,加之機組大部分時間在部分負荷下運行,因此絕大部分運行時間冷凍水溫差僅為1~3℃,即在溫差低,流量大的情況下工作,降低了機組的能效比。若機組是多臺,還會出現(xiàn)機組在部分負荷下運行(機組在小千50%的角荷下能效比隆低)邦德瑞中央空調(diào)節(jié)能群控系統(tǒng)采用對末端空調(diào)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)方式,運用矢量控制法,提升空調(diào)能效比,延長設(shè)備使用壽命,降低主機能耗。邦德瑞水泵節(jié)能方案:
空調(diào)循環(huán)水泵耗電量大,占空調(diào)系統(tǒng)耗電量20%~30%,空調(diào)系統(tǒng)大部分時間是處于部分負荷狀態(tài)下運行,相應(yīng)的循環(huán)水量也經(jīng)常小于設(shè)計值,通過變頻器調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速可滿足流量變化的需求,會帶來顯著的節(jié)能效果。變頻水泵的特點是,在相似情況下水泵的流量、揚程和功率分別與其轉(zhuǎn)速的一次方、二次方和三次方成正比。
邦德瑞將于8月1日-3日參加由重慶國際博覽中心舉辦的第三十三屆國際制冷、空調(diào)、供暖、通風(fēng)及食品冷凍加工展覽會,重慶國際博覽中心是全球三大HVAC&R展覽會之一,擁有國際展覽業(yè)協(xié)會和美國商務(wù)部權(quán)威認證;中國展覽館協(xié)會展會項目(行業(yè)知名活動)認證;空調(diào)·制冷·供熱·新風(fēng)·冷鏈一站式解決方案;展出面積:122,000㎡, 參展企業(yè): 1,500+ ,專業(yè)觀眾:60,000+,論壇會議: 80+ ,國際組織:50+,合作媒體: 100+。
屆時大家能在N6A11展位看到邦德瑞的身影,誠邀大家的參觀,不見不散。