冷热源系统及空调风系统的运行调节和自动控制的要求

【专家解说】：三晶变频器央空调采暖通风空调系统应用 、央空调HVAC应用背景 ()概述 1、央空调概念 央空调系统已广泛应用于工业与民用领域宾馆、酒店、写字楼、商场、住院部楼、工业厂房央空调系统其制冷压缩机组、冷冻循环水系统、冷却循环水系统、冷却塔风机系统等容量按照建筑物制冷、制热负载选定且再留充足裕量没使用具备负载随调节特性控制系统论季节、昼夜用户负载变化各电机都期固定工频状态全速运行造能量巨浪费近由于电价断涨使央空调系统运行费用急剧升致使整厦营运本费用占据越越比例加目前各产、服务业竞争激烈数企业利润空间够理想电能费用控制显已经经营管理者所关注问题所 据统计央空调用电量占各类厦总用电量70%其央空调水泵耗电量约占总空调系统耗电量20%~40%故节约低负载压缩机系统水系统消耗能量具重要意义所随着负载变化自调节变化变流量变频空调水系统自适应智能负载调节压缩机系统应运并逐渐显示其巨优越性采用变频调速技术仅能使空调系统发挥更加理想工作状态更重要通其节能效高达30%能带良经济效益 央空调系统般主要由制冷压缩机系统、冷媒(冷冻冷热)循环水系统、冷却循环水系统、盘管风机系统、冷却塔风机系统等组制冷压缩机组通压缩机制冷剂(冷媒介质R134a、R22等)压缩液态送蒸发器冷冻循环水系统通冷冻水泵温水泵入蒸发器盘管与冷媒进行间接热交换原温水变低温冷冻水冷冻水送各风机风口冷却盘管吸收盘管周围空气热量产低温空气由盘管风机吹送各房间达降温目冷媒蒸发器充压缩并伴随热量吸收程完再送冷凝器恢复压状态便冷媒冷凝器释放热量其释放热量通循环冷却水系统冷却水带走冷却循环水系统温水通冷却水泵泵入冷凝器热交换盘管再已变热冷却水送冷却塔由冷却塔其进行自冷却或通冷却塔风机其进行喷淋式强迫风冷与气间进行充热交换使冷却水变温便再循环使用冬季需要制热央空调系统仅需要通冷热水泵(夏季称冷冻水泵)温水泵入蒸气热交换器盘管通与蒸气充热交换再热水送各楼层风机盘管即实现向用户提供暖热风 2、HVAC概念 HVAC概念包括采暖(Heating)、通风(Ventilation)、空调(Air Condition)与央空调相比具更广义概念HVAC与环境矛盾立统关系历经漫岁月发展所凝聚种重要环境与保障技术HVAC定义图1所示 图1:HVAC定义 (1)供暖(Heating) 1)系统组:热源、散热设备、输热管道、调控构件等 2)技术职能:输入热能至空间补偿其热损失达室内温度要求 (2)通风(Ventilation) 1)系统组:通风机、进排或送口、净化装置、风道与调控构件等 2)技术职能:通风换气、防暑降温、改善室内环境、防止内外环境污染 (3)空气调节(Air Conditioning) 1)系统组:冷热源、空气设备与末端装置、风机、水泵、管道、风口、调控构件等 2)技术职能:依靠经全面处理并且适宜参数与良品质空调介质与受控环境空间进行能量、质量 传递与交换实现室内空气温度、湿度、速度、洁净度其参数按需调控 3)系统类:风、二风、全新风 经发展HVAC应用已经深入民经济各部门促进经济发展、提高民水平起重要保证作用甚至关键性保证作用 HVAC节能观念并降低环境或抑制能量需求换取节能通综合资源规划(IRP)能源需求侧管理(DSM)技术应用提高建筑能量效率用限资源能量消费代价获社、经济效率满足益增环境需求 (二)变频器央空调应用 同具精确控制幅度节能特点央空调系统HVAC标准控制手段 央空调系统加装变频器要考虑问题完全同于工业应用般说装央空调高档公共设施型电敏设备计算机系统、电视接收系统电信网络系统要变频传装置提工业环境需要考虑特殊要求即电磁兼容问题 变频器主组央空调绿色智能控制系统实现温度、温差、压力、压差、湿度、流量等种参数集控制通自能量优化软件使暖通空调系统综合节电率达50%左右同由于电磁兼容性能减少周边电路仪器干扰并降低噪声且其内置直流电抗器效抑制谐波提高功率数 三晶SAJ8000G例机场、广电楼、医院、铁等高档场合广泛应用该系统集数据传、双PID控制控制执行于体反馈值及给定值直接按单位设定;内置RS485通信协议直接接收Modbus协议并留选件接口功解决传统变频器运用于暖通空调系统设备配置庞杂问题;能实现春夏秋冬4种运行模式转换具机控、远程控制现场控制重控制功能既能满足楼宇自控风机水泵要求失楼宇自控系统现故障现场独立操作灵性 央空调系统用变频器进行流量(风量)控制节约量电能央空调系统设计按现场冷量需求量考虑其冷却泵、冷冻泵按单台设备工况考虑实际使用90%间冷却泵、冷冻泵都工作非满载状态用阀门、自阀调节仅增系统节流损失且调节阶段性造整空调系统工作波状态通冷却泵、冷冻泵加装变频器则劳永逸解决该问题实现自控制并通变频节能收投资同变频器软起功能及平滑调速特点实现系统平稳调节使系统工作状态稳定并延机组及网管使用寿命 (三)变频器供热系统应用 供热系统变频器用于热力站循环泵、补水泵锅炉房鼓引风机、循环泵等耗能负载水量风量调节使热网供热质量稳定高效能效避免局部热网冷热问题能消除鼓引风机风门产噪声减轻工劳强度较幅度降低系统维护费用 通变频器内置直流电抗器能使功率数接近于1并效抑制谐波避免周围设备电磁干扰更重要具自能量优化功能量节约能源 二、央空调水循环系统控制设计 部建筑物几十间央空调处于负载央空调冷负载始终处于态变化每早晚、每季交替、每轮、环境及文等实影响央空调冷负载般冷负载5%~60%范围内波数建筑物每至少70%处于种情况数央空调系统设计数冷负载功率驱造实际需要冷负载与功率输间矛盾产巨能源浪费增加经营本降低经营竞争力 面介绍种新颖智能变频控制设备采用际流行熟交流调速技术、PLC控制技术能央空调泵组实现全自闭环控制由于采用先进SAJ8000G系列编程序控制器并通文文本操作器(或触摸屏)进行简洁明操作控制决定本控制式仅系统抗扰性、靠性保证且操作界面更符合HMI标准 ()央空调系统控制式概述 图2所示央空调水循环控制系统构主要冷冻主机、冷冻水(热水)循环系统、冷却水循环系统智能变频柜主要控制象冷冻水(热水)路冷却水路 图2:央空调水循环控制系统构 1、冷冻水循环控制 冷冻水循环系统由冷冻水泵及冷冻水管道组冷水机组流冷冻水由冷冻水泵加压送入冷冻水管道房间内进行热交换带走房间内热量使房间内温度降 冷冻水泵控制式:高层(或利端)压力控制 高层央空调系统 各层空调机相应于热负载变闭冷水进口阀 调节室温 由于冷冻水流量经发变化引起高层水压较变化解决该问题应控制冷水泵水阀保持高层水压致恒定数应用场合都保持水阀门度定任随压力变化导致压力损失效率低若采用转速控制保持佳压力则防止压力损失并较幅度提高效率并取节能效 2、冷却水循环控制 冷却水循环系统由冷却水泵、冷却水管道及冷却塔组冷水机组进行热交换水温冷却同必释放量热量该热量冷却水吸收使冷却水温度升高冷却水泵升温冷却水压入冷却塔使冷却塔与气进行热交换再降温冷却水送冷水机组断循环带走冷水机组释放热量 冷却水泵控制式:恒温差控制 由于冷却塔水温随环境温度变化其单侧水温能准确反映冷冻机组产热量少所冷却水泵进水水温差作控制依据实现进水水间恒温差控制比较合理温差说明冷冻机组产热量应提高冷却泵转速增冷却水循环速度;反则应该降低转速 (二)央空调水循环控制系统PLC、变频器及机界面 1、PLC控制原理 关于央空调水循环系统PLC控制原理图3所示包括DP210机界面、PLCK80S CPU模块G7F--ADHA模拟量模块其DP210机界面负责数据设定(压差或温差设定)、数据显示(温度、温差、压力、压差)、状态设定显示及维修说明书等帮助材料;K80S-CPU模块负责包括内置PID顺序程序控制;G7F--ADHA模拟量模块2入1输入量温度12或压力12(1:进水路;2:水路)输量电机转速信号(控制变频器信号) 图3:央空调水循环系统PLC控制原理 2、模拟量PID控制 本系统采用K80S PLC内置PID功能所谓PID控制使程按预设值(SV)保持其稳定状态控制程通设定值SV程反馈值PV进行比较两项值差别控制器输执行值MV减少种差异PID包括3控制量:比例P、积I、微D K80S PLC内置PID具功能: (1)PID功能内置于CPU需要PID模块使用指令PID8或PIDAT执行PID功能; (2)向前向运行都效; (3)任意选择P操作、PI操作、PID操作ON/OFF操作; (4)手输效用户定义强制输; (5)通确参数设定论外界干扰都保持稳定运行; (6)根据系统特性运行扫描间(PID控制器执行机构采值间间隔)变 由央空调水循环系统控制图看本智能控制设备采用恒压或恒温差PID控制模拟信号输入输通G7F--ADHA模块设定数据通DP210操作具体示意图4所示 3、变频器选型 由于本系统采用PLCPID控制功能所变频器选型并特殊要求需选用通用变频器SAJ8000G系列变频器 图4:PID控制示意 (三)节能预估 根据流体力原理流量Q与转速n比管压H与转速n二比轴功率与转速 n三比 所需要流量减少离泵转速降低其功率按转速三降所需流量额定流量80%转速降额定转速80%轴功率降51.2%;所需流量额定流量50%轴功率降12.5%转速降低效率所降同应考虑控制装置附加损耗等影响 即使 种节电效非观 综合实际运行效冷冻泵拖系统、冷却泵拖系统、风机(包括室内风机冷却塔风机)拖系统实施变频控制基本节能效35%~55%节能35%达55% 三、央空调变频风机几种控制式 目前央空调系统变频风机广泛使用其突优点:节能潜力控制灵避免冷冻水、冷凝水顶棚麻烦等变频风机系统需要精设计、精施工、精调试精管理否则能产诸新风足、气流组织、房间负压或压、噪声偏、系统运行稳定、节能效明显等系列问题 面介绍央空调变频风机几种控制式原理适用场合 ()变频风机静压PID控制式 送风机空气处理装置采用冷热水调节空气温度热交换器冷、热水通冷、热源装置水进行加温或冷却型商场、员较集且面积较场所使用类装置图5所示给空气处理装置送风机静压控制系统 第空气末端装置75%~100%处设置静压传器通改变送风机入口导叶或风机转速办控制系统静压送风干管条则需设置静压传器通比较用静压要求低传器控制风机 风管静压设定值(主送风管道末端支管前静压)般取250~375Pa 间若各通风口挡板起数增加则静压值比给定值低控制风机转速增加加送风量;若各通风口挡板启数减少静压值升控制风机转速降送风量减少静压降低形静压PID控制闭环 图5:空气处理装置送风机静压控制 静压PID控制算通采用两种式即定静压控制变静压控制定静压控制系统控制器根据设于主风道2/3处静压传器检测值与设定值偏差变频调节送风机转速维持风道内静压定变静压控制即利用DDC数据通信技术系统控制器综合各末端阀位信号判断系统送风量盈亏并变频调节送风机转速满足末端送风量需要由于变静压控制部负载风机输静压低末端风阀度风机节能效、噪声低同能充保证每末端风量需要 控制管道静压处利于系统稳定运行并排除各末端装置调节程相互影响种静压PID控制式特别适合于楼层或隔各房间内用台空气处理装置共用管道进行空气调节场合商务厦标准办公层等 四、总结 央空调水循环控制系统采用恒参数(压力、压差、温度、温差等)工作参数减或增加本自化系统通降低或增加水泵转速减或增加供水(或风)量保持空调管网参数恒定达高效节能目 本系统具特点: (1)自化程度高功能齐全使用、管理简便; (2)采用先进优质进口变频器PLC数字化操作、直观简便须员看管; (3)循环软起采用自补偿切换技术系统电器及机械冲击能显著延电控元器件及水泵寿命; (4)定关机功能; (5)定换泵功能; (6)自巡检功能; (7)故障自诊功能; (8)设备紧凑、占少、节省投资; (9)界面友、便实用 仅供参考