浅述中央空调变频节能控制系统

1、浅述中央空调变频节能控制系统深圳市共济科技有限公司【摘 要】木文根据中央空调设计运行特点，提出中央空调变频节能控制系统方 案，方案采用变频控制及自动控制技术，优化中央空调机组运行模式，达到提高 中央空调供冷效率、提升能效的目的。【关键词】中央空调；节能；变频技术；自动控制引言中央空调普遍应用于工业、数据中心、商用建筑等领域，为建筑设施提 供冷源，用来保证各类建筑的舒适度，其能源消耗是建筑总能源消耗的重要组成 部分，占有巨大比重，提高中央空调能效，降低能耗，是降低建筑运营成木的重 要举措之一。通常，为满足建筑的冷量需求，中央空调系统设计是按天气最热、负荷 最大时设计，且留有10%-20%左右的设

2、计余量。然而中央空调仅在夏季最热时 运行在高负载状态，在早晚或者在过渡季节，空调大部分时间工作在部分负荷状 态下，整个中央空调系统处于低效率状态，造成了能源的浪费。传统的中央空调控制方式，是人工调节定频工作，人工减少或增加投入 的主机及相关辅助设备，使中央空调制冷量满足末端负荷需求。但是这种控制方 式不够灵活，缺乏实时性，节能的效果不够明显。对此，木文提出利用变频技术及自动控制技术，组建中央空调节能控制 系统（以下简称“节能系统”），动态调节中央空调各设备运行方式，使中央空调 制冷量与末端负荷需求达到平衡，从而达到提高能效，降低能耗的目的1。一、节能系统组成及架构节能系统由监控设备与上位平台组

3、成，监控设备完成中央空调设备的监 测、控制与调节等功能，上位平台完成中央空调设备操作、状态显示、参数设置、 数据记录及故障报警等功能。监控设备包含主控装置、水泵变频控制装置、冷却塔控制装置及传感器。主控装置主控装置是节能系统的运算中心，通过采集水泵、冷水组机、冷却塔风 机及中央空调运行工况等参数，由节能控制运算逻辑计算，并输出相关指令控制 各设备的运行。冷水机组及其阀门的运行状态及控制由主控装置直接实现， 由主控装置自带的模块量采集模块，完成传感器的数据采集，并通过通讯方式与 其他控制装置完成数据交换，完成设备的运行状态采集及控制功能。水泵变频控制装置水泵变频控制装置是驱动、控制及保护冷冻泵、

4、冷却泵的装置，主要组 成部分为plc、变频器、断路器等器件，为节能系统的重要组成部分。本装置带 逻辑控制功能，具备简单的逻辑控制及保护功能。节能系统运行吋，本装置接收 主控装置指令，输出变频器启动信号及频率信号，实时调节冷冻泵与冷却泵的运 行频率。冷却塔控制装置冷却塔控制装置是驱动、控制及保护冷却塔风机的装置，主要组成部分 为plc、断路器及接触器等器件。主要完成冷却塔及其对应阀门的驱动及控制功 能，装置带驱动冋路。本装置接收主控装置的指令，输出冷却塔的启停信号及对 应阀门的开闭信号。传感器配置1）在冷冻供冋水总管上分别安装温度传感器及压力传感器，用于监测 冷冻供冋水的温度及压力；2）在供水总

5、管上安装流量计，用于监测冷冻水供水流量;3）在冷却水进岀水总管上分别安装温度传感器，用于监测冷却水进岀水温度；4）在室外安装温湿度传感器，用于监测环境参数。二、节能控制系统变频控制逻辑1）冷冻水系统节能控制逻辑中央空调冷冻水是独立的循环水系统，通过末端风机盘管与环境进行热 量交换。在中央空调运行过程中，冷冻水总管回水温度可间接反映出末端用冷的 需求情况，冷冻水系统节能控制的核心是通过调节冷冻水流量，使供冷与热负荷 需求达到平衡。在实际应用中，可使冋水温度作为控制参量，进行冷冻泵变 频调节，空调冷冻水系统管路一般都较长，冷冻水循环周期长达十几分钟至几十 分钟，温度采样的时滞性很大，在控制中需考虑

6、，可通过冋水温度的变化趋势来 作为升频与降频的判断条件，控制逻辑图如下：2）冷却水系统节能控制逻辑冷却水系统包含冷却泵、冷却塔及相关管路。冷水机组在制冷吋，其冷 凝器的热量由冷却水系统带走，通过冷却塔使热量散发至外部环境。由于气候条 件和排热负荷的时变性，需冷却的热量随吋变化，在低负载时冷却系统可降低冷 却水循环流量，降低冷却泵运行频率，达到降低能耗的目的。-般冷水机组冷却 水出水的设计温度为37度，冷却泵频率可使用冷却水出水温度作为控制参量， 实时调节冷却水运行工况，控制逻辑如下：系统保护逻辑1）冷冻水低流量保护当冷水机组冷冻水流量低于设定的下限值吋，节能系统自动使冷冻泵升 频，保障冷水机组

7、蒸发器的安全运行。2）冷冻水低温保护当冷水机组蒸发器的岀水（即冷冻水的供水）温度低于设定的下限值吋, 节能系统自动使冷冻泵升频，以保障冷水机组蒸发器的安全运行。3）冷冻水低压差保护当冷冻水供冋水压差δp小于设定的下限值吋，节能系统自动使冷 冻泵升频，以保障末端空调设备所需的水流量。4）冷冻水高压差保护当冷冻水供冋水压差δp大于设定的上限值吋，节能系统自动使冷 冻泵降频，以保障空调系统的安全运行。5）冷却水出水高温保护当冷水机组冷凝器的冷却水出水温度高于其设定的上限值吋，节能系统 自动使冷却泵升频，以保障冷水机组的安全运行。6）冷却水进水低温保护当冷水机组

8、的冷却水进水温度低于其设定的下限值时，节能系统自动使 冷却泵降频，以保障冷水机组的正常运行。三、节能系统上位平台功能1）用户验证与管理上位平台具有“用户验证”和“用户管理”功能，以实现对用户操作人 员的管理，防止无关人员的随意操作，确保中央空调系统运行管理的安全性。“用户验证”用于对操作人员的身份进行验证，只有在其用户名、密码 验证通过后方可对系统设备进行操作。“用户管理”用于对用户操作人员进行管理，如添加用户、修改用户和 删除用户等。2）状态监测上位平台可显示中央空调系统实时工况及各设备运行状态。3）数据记录对关键参数，如温度、压力等，进行数据记录及存贮，存贮吋间不得少 于一年。4）故障报警

9、节能系统设置声光报警装置，在设备发生故障吋，发出声音及灯光报警, 在声光报警的同时，上位平台的显示器弹出报警窗口，显示相应的报警信息。所有报警直至引发报警的条件消失(如运行参数恢复正常)或经操作人 员检视并处理后，方可消除报警，对所有故障报警信息进行记录并存贮，以供分 析原因及排查故障。四、结束语相对于传统中央空调水泵直接启动的控制方式，因为水泵运用了变频技 术，在启动过程中，极大降低了水泵的启动电流，降低了对电网的冲击，提高水 泵的使用寿命。同时，变频节能控制系统可节省中央空调10%30%的能耗，大 大的节约了建筑的运营费用，是绿色建筑的重要节能措施之一，具有极大的发展 前景。参考文献1侏友才.浅淡中央空调节能的办法j 科技