太原市AG8國際亞遊登錄供水係統有限公司
功能原理
 
聯係AG8國際亞遊登錄
太原市AG8國際亞遊登錄供水係統有限公司
地址:太原市千峰南路千峰商務大廈四層
郵編:030024
電話:(0351)6183338 6176668 6173338
傳真:(0351)6066868
E-mail:zoomwell@public.ty.sx.cn
 
新聞內容
 

中央空調節能控製的設計應用

        重慶後勤工程學院建築設計研究院 劉學義 劉海峰 
    能源是人類生存和社會發展必需的物質基礎,節約能源是人類共同使命。自20世紀70年代發生全球性“能源危機”以來,能源問題的嚴重性已得到世界各國政府的普遍重視。“節約能源”一直是我國的一項基本國策,堅持“節約和開發並舉,把節約放在首位”一直是我國節能工作的長期方針。大力推進節能技術進步,大幅度提高能源利用率,提高社會經濟效益,是AG8國際亞遊登錄麵臨的促進國民經濟向節能型轉變的一項重要任務。建築物的能耗約占全國能耗的1/3,中央空調係統的能耗占了我國建築物能耗的65%,這是一個非常驚人的數字。空調係統的節能對於降低整幢建築的能耗是非常關鍵的。為此,設計推廣采用當今最先進的中央空調節能控製產品和技術是AG8國際亞遊登錄每個設計人員義不容辭的責任和義務。
1 、當前空調係統設計中的節能措施
    1.1 采用樓宇設備自動控製技術對空調末端裝置進行控製
    在智能建築中通常采用樓宇設備自控係統,對中央空調係統末端的新風機、回風機、變風量風機、風機盤管等裝置進行狀態監視和使用的“精細化”控製,以實現節能的目的。它通過DDC(直接數字控製器)控製器,將檢測的相關量值進行PID(比例、積分、微分)運算,實現對上述設備的PID控製,達到一定的節能效果。這種對空調末端設備的控製可節能10%-15%,因為不能實現對空調製冷站及空調水係統的智能控製,因此,節能效果不顯著。這種節能控製技術的典型代表產品和生產廠商有:
    (1)美國霍尼韋爾公司EXCEL 5000樓宇設備自控係統;
    (2)美國Johnson公司的樓宇自動化係統;
    (3)德國西門子公司S600頂峰係統等。
    空調末端設備的控製采用樓宇自動化係統 (BAS),這些設備的主要特性均實現了對空調末端設備的節能自動控製,並為動態變流量空調節能控製係統的運行創造了更為良好的外部條件。
    1.2 采用通用變頻器對中央空調係統中的水泵和風機進行控製
    為降低中央空調係統的能源浪費,宜采用通用變頻器來控製空調係統的水泵和風機,通過對供、回水壓差或溫差的采集,對水泵和風機進行PID調節,以達到節能效果。這種控製方法通常可以節約水泵和風機等電機拖動係統的電能約20%,最高可達30%。這種節能控製技術的生產廠商和典型代表產品有:
    (1)美國AB(Allen Bradley)公司,代表產品有通用變頻器1336PLUSII係列產品;
    (2)法國施耐德電氣(SchneiderElectric)公司,代表產品有Ahivar 38係列異步電動機變頻器;
    (3)德國西門子(SIEMENS)公司,代表產品有通用變頻器MICROMASTER440係列產品。
2 、動態變流量空調節能控製係統
    2.1 動態變流量控製原理
    當空調負荷發生變化時,通過采集一組參數值(如下圖所示)經模糊運算,及時調節冷水機組、各水泵和冷卻塔風機的運行工作參數,從而改變冷水機組工作狀態、冷凍 (溫)水和冷卻水流量,改變冷卻塔風機的風量,確保冷水機組始終工作在效率最佳狀態,使供回水溫度始終處於設定值,從而使主機始終處於高轉換效率的最佳運行工況。
    動態變流量控製的核心是變流量控製器,在控製器中建立了知識庫、模糊控製模型和模糊運算規則,形成智能模糊控製。通過采集影響冷水機組運行的各種參數,經模糊運算,得出相應的控製參數,這些控製參數被送到冷水機組、冷凍(溫)水控製子係統、冷卻水控製子係統、冷卻塔風機控製子係統。這些子係統根據控製參數的變化,利用現代變頻控製技術,改變空調係統循環水的流量和溫度,以保證整個係統在滿負荷和部分負荷情況下,均處於最佳工作狀態,從而最終達到綜合節能的目的。
    2.2 動態變流量節能控製方法
    2.2.1 變流量冷卻水泵係統
    當末端空調負荷減少時,反映到冷水機組將出現冷卻水出水溫度降低的現向,溫度傳感器檢測出這種變化趨勢後,模糊控製係統將自動降低冷卻水泵的工作頻率,降低冷卻水進水流量,提高冷卻水出水溫度,並使進、出水溫差控製在最佳設定值上,維持冷水機組的高效率運行。
    2.2.2 一次泵變流量係統
    當末端空調負荷變小時,末端空調設備前的兩通閥將會關閉或減小,負荷側回路管路的阻力增大,冷凍水供、回水溫差將出現減小,供回水管的壓差將出現增高的趨勢。水溫傳感器及水流壓差器檢測出這種趨勢後,模糊控製係統將自動降低冷凍水泵的工作頻率,減少冷凍水流量,並使供回水溫差及供回水壓差控製在最佳設定值上,維持冷水機組的高效率運行。
    2.2.3 .二次泵變流量設計
    二次泵變流量係統分為一級泵變流量係統和二級泵變流量係統。其控製原理及效果與一次泵變流量大致相同(在這裏不再一一贅述)。而一級泵係統負責確保冷水機組的安全運行,一級泵係統的旁通管路一般設計為直通管,管徑按一台冷水機組額定流量設計。一次泵變流量係統跟蹤二級泵環路的流量變化,並保證一級泵環路的流量大於二級泵環路的流量,使旁通冷凍水管保持從供水管流向回水總管。當旁通管的流量超出設定值的範圍時,變流量控製器將模糊PID調節一級泵的工作頻率,使旁通管的流量返回設定值。
3、 動態變流量節能控製係統與目前通用變頻器控製係統的區別
    3.1 控製原理不同
    通用變頻器控製是采用通用變頻器對受控的水泵電機、風機電機進行單獨的控製。當其控製係統檢測到某一受控量值時,就按這個量值與給定值之間的誤差進行比例(P)、積分(1)和微分(D)之間的線性組合進行控製,即PID控製。這種控製方法隻適合於線性係統中,並對單一控製對象實施控製。
    動態變流量節能控製係統是采用模糊控製技術與變頻技術相結合的控製原理,雖然也使用了通用變頻器(VVVF),但它不是采用PID控製方式,而是采用模糊控製方法。也就是在整個係統控製過程中,以語言描述人類知識,並把它表示成模糊規則或關係,通過推理、利用知識庫,把某些知識與過程狀態結合起來的控製行為。它並不具有明顯的PID結構,但也可以稱為非線性PID控製器,它是根據係統的誤差信號和誤差的微分或差分來決定控製器的參數,尤其適合非線性和時變性的被控對象。
    3.2 控製方法的不同
    中央空調係統的受控參數受季節變化、環境變化、使用時間、人流量等多種因素的綜合影響,是一個隨機變量,而不是一個線性係統,隻是一個非線性係統。因此,決定中央空調係統冷凍(溫)水流量和溫度、冷卻水流量和溫度的需求量也是一個隨機變量。
    通用變頻器所采用的最重要的控製參數,如比例係數K、積分時間常數T1和微分時間常數Td都是使用經驗數據或試驗數據確定的,一旦選定就不能自動調節。因此,PID控製係統隻適合於線性係統,對於非線性係統不可能達到最佳控製,即選用比例係數和時間常數後,采用同一種控製方法對付各種不同的負荷狀態,效果當然是不理想的。
    模糊控製係統本來就不要求準確掌握受控量的數值,但是它已經考慮了受控量的各種可能性,跟蹤受控參數的變化,始終使被控係統處於最佳運行狀態,對於各種非線性係統和時變性係統都能提供最佳的決策。
    3.3 控製效果的不同
    通用變頻器用PID控製方法,控製非線性係統時,很容易引起中央空調係統的強烈振蕩,使控製範圍在較大範圍內波動,增加了係統的能耗,也很容易使係統長時間都不能達到給定值的穩定狀態,控製效果不理想,對於主機所配套的冷凍水泵和冷卻水泵以及冷卻塔風機等設備的節能最多在20%-30%之間。因其采取了保障冷水機組工作狀態的措施,不可能節約燃料和主機電能。當然,也不能實現資源共享和無人值守管理。
    而動態變流量節能控製係統由於建立了優化模糊控製模型,對於中央空調係統可能出現的問題都給出充分的估計,因此,在計算中存儲的總決策表能提供最佳的控製方案,係統穩定性好,極少出現振蕩現象,係統很快就能達到穩態。可采用準確調節流量的方法去實現節能,水泵以及冷卻塔等平均節能達60%-80%。由於采取了特殊措施保障中央空調主機的高轉換效率,機組COP值始終處於最佳值,因此對於吸收式溴化鋰機組可節約燃料20%-40%,對於電製冷主機可節電10%-30%。
    動態變流量控製器具有強大的節能功能,在係統設計時就進行了係統集成,實現了各子係統的聯動和互操作,達到了資源的共享的目的。由於自動功能非常強大,從而實現了無人值守管理和聯網管理等,節省了人力、物力。這些都是通用變頻控製係統無法實現的。
4 、在工程中應用的節能效果
    動態變流量空調節能控製係統分別在貴州華城大酒店、貴州日報社、上海新錦江大酒店和成都國際會展中心等實際運行考核,驗證了動態變流量空調節能控製係統的節能效果。實踐證明:變流量中央空調係統與定流量中央空調係統相比較,水泵以及冷卻塔等平均節能達60%~80%;對於吸收式溴化鋰機組可節約燃料20%-40%;對於電製冷主機可節電10%-30%。基於動態變流量空調節能控製係統的節能效果,筆者在重慶市第二人民醫院住院綜合大樓(建築麵積29000m2,采用電製冷主機)和第三軍醫大學圖書綜合樓(建築麵積36000m2,采用吸收式溴化鋰機組)設計中采用了動態變流量空調節能控製係統,預計每項工程每年節約中央空調總運行費用達50-80萬元。
5 、結束語
    中央空調係統節能的潛力巨大,動態變流量空調節能控製係統給空調水係統的控製帶來一場革命,同時,給空調係統節能帶來前所未有的效果,具有廣闊的應用前景,值得大力推廣。
電話:(0351)6183338 6176668 6173338 傳真:(0351)6066868
地址:太原市千峰南路千峰商務大廈四層 郵編:030024
版權所有: 太原市AG8國際亞遊登錄供水係統有限公司
晉ICP備09001625號