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中央空调智能精密节能控制系统领先技术

中央空调智能精密节能控制系统领先技术

应用行业:暖通行业     发布人:admin
1. 中央空调系统构成及工作原理
       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)


 
       中央空调主要是通过空调压缩机吸入来自蒸发器中的常温、低压的冷煤气体压缩成高温、高压的冷煤气体,在冷凝器中同冷却水进行充分的热交换,冷却水吸收了冷煤的热量,通过冷却泵输送到冷却塔中利用塔风机同喷林冷却水进行热交换,将热量释放到大气中;这时经过冷却后变成低温、低压液态冷煤,经调节阀在蒸发器中吸收冷冻水中的热量,转换成常温、低压的冷煤气体传送到空调压缩机,完成了冷煤的单次循环;而冷冻水因冷煤在蒸发过程中被吸收了热量,变成温度更低的冷水,通过冷冻泵输送到空调末端设备(风机盘管)同室内空气进行热交换,达到降低室内空气温度目的。
 
2. 中央空调的发展趋势
        随着经济和社会的发展,中央空调在商业和民用建筑中的应用越来越广泛,中央空调成了现代建筑中不可缺少的组成部分。中央空调系统在给人们提供舒适的生活和工作环境的同时,又消耗掉了大量的能源。加之现代楼宇功能要求的不断变化,设备功率和数量的增加,其能耗也不断增大。大量的统计数据表明,在有中央空调的建筑物中,中央空调的能耗约占总能耗的40~60%,因此,研究中央空调系统的节能技术就显得尤其重要。

 


 
 
 
3. 中央空调应用背景
       中央空调系统是一个庞大的设备群体,在组成空调系统的各种设备中,水泵所消耗的电能约占整个空调系统的四分之一左右。早期空调的水泵普遍采用定流量工作,能源浪费非常严重。而实际运行时,中央空调的冷负荷总是在不断变化的,冷负荷变化时所需的冷冻水、冷却水的流量也不同,冷负荷大时所需的冷冻水、冷却水的流量也大,反之亦然。
       中空调机组运行状态的数据分析,中央空调机90%的运行时间处于非满负荷运行状态。而冷冻水泵、冷却水泵以及风机在此90%的时间内仍处于100%的满负荷运行状态。这样就导致了“大流量小温差”的现象,使大量的电能白白浪费。
 
4. 中央空调存在的问题
1)设备选型中出现的问题
       现代楼宇建筑物在配置中央空调时,用户是根据物业用途和满足未来发展功能的需求变化而变化,在选用空调系统时根据制冷面积和功能要求,同时考虑到当地气温的变化,能满足最热时的冷量需求来确定功率机型,并留有10~15%的余量。
2)系统设备组成中配套的问题
       中央空调系统是由不同的厂家提供的设备组合而成,不同的设备的技术要求和工艺水平存在着差别,而设计人员按照厂家提供性能参数要求,配置组合起来。现实状况却存在千差万别的情况,如:冷量、压力、流量、杨程、功率、高度等因素左右着系统设备是否能正常协调的运行。
3)季节、日夜、人流的因素的影响
       中央空调系统因季节、日夜温差、人流因素的变化,因此决定着中央空调系统运行时是一个多变量的、复杂的、时变的系统,其过程要素之间存在着严重的非线性、大滞后及强耦合关系。
 
 

 


 
5. 中央空调水系统节能原理
       中央空调的水循环系统主要由冷却水泵和冷冻水泵组成。从水泵的工作原理可知:水泵流量与水泵(电机)转速的一次方成正比,水泵扬程与水泵(电机)转速的两次方成正比,水泵轴功率与水泵转速的三次方成正比(既水泵的轴功率与供电频率的三次方成正比)。根据上述原理可知只要改变水泵的转速就可改变水泵的功率。例如:将供电频率由 50Hz降为 45Hz,功率只有原来的 72.9%。当系统频率在40Hz的时候,功率只有原来的51.2%。
 
6. 智能精密节能控制系统在中央空调中的应用
       智能精密节能控制系统对中央空调系统负荷变化的跟踪,根据系统中冷量需求,温度、压力、流量变化,动态的调节各水泵的转速,并动态修正系统的运行参数,对空调水系统进行优化,从而优化中央空调主机系统运行,智能精密节能控制系统具有高度的跟随性和应变能力,以获得最佳的控制效果,从而使中央空调主机节能 10~30%,冷却水泵、冷冻水泵节能60~80%;实现中央空调系统综合节电率达到20%以上的节能效果。
 
7. 智能精密节能控制系统¬---人机界面(如下图)
 
具有数据分析、系统运行、操作、监控、系统保护、系统报表等功能。
数据分析:
1:能耗显示            2:故障记录查询
3:电耗累计查询      4:操作记录查询
系统监控:
1:冷冻水进出水温度、出水压力、回水流量监控
2:冷却水进出水温度、出水压力、回水流量监控
系统保护:
1:冷冻水低流量保护
2:冷冻水进出水高压差保护
3:冷冻水供水低温保护
4:冷冻水进出水低压保护
5:电气保护(过电压、过电流、过载保护等)

 


 
 
       智能精密节能控制系统是集当前计算机技术、系统集成技术、模糊控制技术和变频技术等综合技术于一体的先进系统。通过各种I/O 扩展模块对中央空调水系统(温度、压力、流量、压差)等多参数的采集,将信号传输至模糊控制器,经过模糊运算后,输出信号反馈给计算机,智能精密节能控制系统根据反馈的信号与计算机内储存的空调系统设计标准工况以及系统的历史运行数据进行分析、对比,进而推算出该系统即时的冷量需求,并发出控制指令调节冷冻泵、冷却泵和冷却塔风机的运行频率,即调节该空调水系统的水循环流量和冷却塔风机的风量,使空调主机始终在与设计标准工况相近的状态下运行,辅机随末端负荷的变化而自行调节,保证中央空调系统在各种负荷变化的条件下,始终处于最佳的运行状态,从而优化中央空调系统的运行环境,大幅度地降低空调系统的能耗。
 
       中央空调专用型智能精密节能控制系统,通过温度专用接口,直接用来对冷冻水、冷却水的进出口水温进行检测,并根据实际的温差值控制智能精密节能控制系统调整冷冻泵、冷却泵的工作状态(主要是转速),使系统冷冻水流量跟随负荷的变化而同步变化,从而在确保中央空调系统能够满足人体对舒适度的要求的前提下,保证空调系统的能效率总是处在最优化的节能运行状态,以此大幅度的降低系统能源消耗。
 
       综上所述,智能精密节能控制系统在中央空调系统的冷却水泵和冷冻水泵的温差时,就可降低电动机的转速,从而较大幅度减小电动机的运行功率,便可以实现节能的目的。
 
8. 中央空调节能改造后的效果
中央空调主机
       通过对中央空调系统运行参数的控制,优化空调主机的运行环境,使空调主机系统运行在设计的标准工况下,从而保证空调主机系统运行的能耗比(COP)值最大,实现中央空调主机系统节能10~30%。

 


 
中央空调辅机
       采用计算机技术、系统集成技术、和现代化控制技术(模糊控制技术和变频技术),即时控制中央空调水系统的流量和冷却塔风机的风量,使辅机系统(冷冻泵、冷却泵及冷却塔等子系统)跟随负荷的变化而调节,达到辅机系统节能60~80%。

 

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