冷熱源系統(tǒng)及空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)和自動(dòng)控制的要求

【專家解說】：三晶變頻器央空調(diào)采暖通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用 、央空調(diào)HVAC應(yīng)用背景 ()概述 1、央空調(diào)概念 央空調(diào)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用領(lǐng)域賓館、酒店、寫字樓、商場、住院部樓、工業(yè)廠房央空調(diào)系統(tǒng)其制冷壓縮機(jī)組、冷凍循環(huán)水系統(tǒng)、冷卻循環(huán)水系統(tǒng)、冷卻塔風(fēng)機(jī)系統(tǒng)等容量按照建筑物制冷、制熱負(fù)載選定且再留充足裕量沒使用具備負(fù)載隨調(diào)節(jié)特性控制系統(tǒng)論季節(jié)、晝夜用戶負(fù)載變化各電機(jī)都期固定工頻狀態(tài)全速運(yùn)行造能量巨浪費(fèi)近由于電價(jià)斷漲使央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用急劇升致使整廈營運(yùn)本費(fèi)用占據(jù)越越比例加目前各產(chǎn)、服務(wù)業(yè)競爭激烈數(shù)企業(yè)利潤空間夠理想電能費(fèi)用控制顯已經(jīng)經(jīng)營管理者所關(guān)注問題所 據(jù)統(tǒng)計(jì)央空調(diào)用電量占各類廈總用電量70%其央空調(diào)水泵耗電量約占總空調(diào)系統(tǒng)耗電量20%~40%故節(jié)約低負(fù)載壓縮機(jī)系統(tǒng)水系統(tǒng)消耗能量具重要意義所隨著負(fù)載變化自調(diào)節(jié)變化變流量變頻空調(diào)水系統(tǒng)自適應(yīng)智能負(fù)載調(diào)節(jié)壓縮機(jī)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)并逐漸顯示其巨優(yōu)越性采用變頻調(diào)速技術(shù)僅能使空調(diào)系統(tǒng)發(fā)揮更加理想工作狀態(tài)更重要通其節(jié)能效高達(dá)30%能帶良經(jīng)濟(jì)效益 央空調(diào)系統(tǒng)般主要由制冷壓縮機(jī)系統(tǒng)、冷媒(冷凍冷熱)循環(huán)水系統(tǒng)、冷卻循環(huán)水系統(tǒng)、盤管風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、冷卻塔風(fēng)機(jī)系統(tǒng)等組制冷壓縮機(jī)組通壓縮機(jī)制冷劑(冷媒介質(zhì)R134a、R22等)壓縮液態(tài)送蒸發(fā)器冷凍循環(huán)水系統(tǒng)通冷凍水泵溫水泵入蒸發(fā)器盤管與冷媒進(jìn)行間接熱交換原溫水變低溫冷凍水冷凍水送各風(fēng)機(jī)風(fēng)口冷卻盤管吸收盤管周圍空氣熱量產(chǎn)低溫空氣由盤管風(fēng)機(jī)吹送各房間達(dá)降溫目冷媒蒸發(fā)器充壓縮并伴隨熱量吸收程完再送冷凝器恢復(fù)壓狀態(tài)便冷媒冷凝器釋放熱量其釋放熱量通循環(huán)冷卻水系統(tǒng)冷卻水帶走冷卻循環(huán)水系統(tǒng)溫水通冷卻水泵泵入冷凝器熱交換盤管再已變熱冷卻水送冷卻塔由冷卻塔其進(jìn)行自冷卻或通冷卻塔風(fēng)機(jī)其進(jìn)行噴淋式強(qiáng)迫風(fēng)冷與氣間進(jìn)行充熱交換使冷卻水變溫便再循環(huán)使用冬季需要制熱央空調(diào)系統(tǒng)僅需要通冷熱水泵(夏季稱冷凍水泵)溫水泵入蒸氣熱交換器盤管通與蒸氣充熱交換再熱水送各樓層風(fēng)機(jī)盤管即實(shí)現(xiàn)向用戶提供暖熱風(fēng) 2、HVAC概念 HVAC概念包括采暖(Heating)、通風(fēng)(Ventilation)、空調(diào)(Air Condition)與央空調(diào)相比具更廣義概念HVAC與環(huán)境矛盾立統(tǒng)關(guān)系歷經(jīng)漫歲月發(fā)展所凝聚種重要環(huán)境與保障技術(shù)HVAC定義圖1所示 圖1:HVAC定義 (1)供暖(Heating) 1)系統(tǒng)組:熱源、散熱設(shè)備、輸熱管道、調(diào)控構(gòu)件等 2)技術(shù)職能:輸入熱能至空間補(bǔ)償其熱損失達(dá)室內(nèi)溫度要求 (2)通風(fēng)(Ventilation) 1)系統(tǒng)組:通風(fēng)機(jī)、進(jìn)排或送口、凈化裝置、風(fēng)道與調(diào)控構(gòu)件等 2)技術(shù)職能:通風(fēng)換氣、防暑降溫、改善室內(nèi)環(huán)境、防止內(nèi)外環(huán)境污染 (3)空氣調(diào)節(jié)(Air Conditioning) 1)系統(tǒng)組:冷熱源、空氣設(shè)備與末端裝置、風(fēng)機(jī)、水泵、管道、風(fēng)口、調(diào)控構(gòu)件等 2)技術(shù)職能:依靠經(jīng)全面處理并且適宜參數(shù)與良品質(zhì)空調(diào)介質(zhì)與受控環(huán)境空間進(jìn)行能量、質(zhì)量 傳遞與交換實(shí)現(xiàn)室內(nèi)空氣溫度、濕度、速度、潔凈度其參數(shù)按需調(diào)控 3)系統(tǒng)類:風(fēng)、二風(fēng)、全新風(fēng) 經(jīng)發(fā)展HVAC應(yīng)用已經(jīng)深入民經(jīng)濟(jì)各部門促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高民水平起重要保證作用甚至關(guān)鍵性保證作用 HVAC節(jié)能觀念并降低環(huán)境或抑制能量需求換取節(jié)能通綜合資源規(guī)劃(IRP)能源需求側(cè)管理(DSM)技術(shù)應(yīng)用提高建筑能量效率用限資源能量消費(fèi)代價(jià)獲社、經(jīng)濟(jì)效率滿足益增環(huán)境需求 (二)變頻器央空調(diào)應(yīng)用 同具精確控制幅度節(jié)能特點(diǎn)央空調(diào)系統(tǒng)HVAC標(biāo)準(zhǔn)控制手段 央空調(diào)系統(tǒng)加裝變頻器要考慮問題完全同于工業(yè)應(yīng)用般說裝央空調(diào)高檔公共設(shè)施型電敏設(shè)備計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、電視接收系統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)要變頻傳裝置提工業(yè)環(huán)境需要考慮特殊要求即電磁兼容問題 變頻器主組央空調(diào)綠色智能控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)溫度、溫差、壓力、壓差、濕度、流量等種參數(shù)集控制通自能量優(yōu)化軟件使暖通空調(diào)系統(tǒng)綜合節(jié)電率達(dá)50%左右同由于電磁兼容性能減少周邊電路儀器干擾并降低噪聲且其內(nèi)置直流電抗器效抑制諧波提高功率數(shù) 三晶SAJ8000G例機(jī)場、廣電樓、醫(yī)院、鐵等高檔場合廣泛應(yīng)用該系統(tǒng)集數(shù)據(jù)傳、雙PID控制控制執(zhí)行于體反饋值及給定值直接按單位設(shè)定;內(nèi)置RS485通信協(xié)議直接接收Modbus協(xié)議并留選件接口功解決傳統(tǒng)變頻器運(yùn)用于暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備配置龐雜問題;能實(shí)現(xiàn)春夏秋冬4種運(yùn)行模式轉(zhuǎn)換具機(jī)控、遠(yuǎn)程控制現(xiàn)場控制重控制功能既能滿足樓宇自控風(fēng)機(jī)水泵要求失樓宇自控系統(tǒng)現(xiàn)故障現(xiàn)場獨(dú)立操作靈性 央空調(diào)系統(tǒng)用變頻器進(jìn)行流量(風(fēng)量)控制節(jié)約量電能央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)按現(xiàn)場冷量需求量考慮其冷卻泵、冷凍泵按單臺設(shè)備工況考慮實(shí)際使用90%間冷卻泵、冷凍泵都工作非滿載狀態(tài)用閥門、自閥調(diào)節(jié)僅增系統(tǒng)節(jié)流損失且調(diào)節(jié)階段性造整空調(diào)系統(tǒng)工作波狀態(tài)通冷卻泵、冷凍泵加裝變頻器則勞永逸解決該問題實(shí)現(xiàn)自控制并通變頻節(jié)能收投資同變頻器軟起功能及平滑調(diào)速特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)平穩(wěn)調(diào)節(jié)使系統(tǒng)工作狀態(tài)穩(wěn)定并延機(jī)組及網(wǎng)管使用壽命 (三)變頻器供熱系統(tǒng)應(yīng)用 供熱系統(tǒng)變頻器用于熱力站循環(huán)泵、補(bǔ)水泵鍋爐房鼓引風(fēng)機(jī)、循環(huán)泵等耗能負(fù)載水量風(fēng)量調(diào)節(jié)使熱網(wǎng)供熱質(zhì)量穩(wěn)定高效能效避免局部熱網(wǎng)冷熱問題能消除鼓引風(fēng)機(jī)風(fēng)門產(chǎn)噪聲減輕工勞強(qiáng)度較幅度降低系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用 通變頻器內(nèi)置直流電抗器能使功率數(shù)接近于1并效抑制諧波避免周圍設(shè)備電磁干擾更重要具自能量優(yōu)化功能量節(jié)約能源 二、央空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)控制設(shè)計(jì) 部建筑物幾十間央空調(diào)處于負(fù)載央空調(diào)冷負(fù)載始終處于態(tài)變化每早晚、每季交替、每輪、環(huán)境及文等實(shí)影響央空調(diào)冷負(fù)載般冷負(fù)載5%~60%范圍內(nèi)波數(shù)建筑物每至少70%處于種情況數(shù)央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)冷負(fù)載功率驅(qū)造實(shí)際需要冷負(fù)載與功率輸間矛盾產(chǎn)巨能源浪費(fèi)增加經(jīng)營本降低經(jīng)營競爭力 面介紹種新穎智能變頻控制設(shè)備采用際流行熟交流調(diào)速技術(shù)、PLC控制技術(shù)能央空調(diào)泵組實(shí)現(xiàn)全自閉環(huán)控制由于采用先進(jìn)SAJ8000G系列編程序控制器并通文文本操作器(或觸摸屏)進(jìn)行簡潔明操作控制決定本控制式僅系統(tǒng)抗擾性、靠性保證且操作界面更符合HMI標(biāo)準(zhǔn) ()央空調(diào)系統(tǒng)控制式概述 圖2所示央空調(diào)水循環(huán)控制系統(tǒng)構(gòu)主要冷凍主機(jī)、冷凍水(熱水)循環(huán)系統(tǒng)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)智能變頻柜主要控制象冷凍水(熱水)路冷卻水路 圖2:央空調(diào)水循環(huán)控制系統(tǒng)構(gòu) 1、冷凍水循環(huán)控制 冷凍水循環(huán)系統(tǒng)由冷凍水泵及冷凍水管道組冷水機(jī)組流冷凍水由冷凍水泵加壓送入冷凍水管道房間內(nèi)進(jìn)行熱交換帶走房間內(nèi)熱量使房間內(nèi)溫度降 冷凍水泵控制式:高層(或利端)壓力控制 高層央空調(diào)系統(tǒng) 各層空調(diào)機(jī)相應(yīng)于熱負(fù)載變閉冷水進(jìn)口閥 調(diào)節(jié)室溫 由于冷凍水流量經(jīng)發(fā)變化引起高層水壓較變化解決該問題應(yīng)控制冷水泵水閥保持高層水壓致恒定數(shù)應(yīng)用場合都保持水閥門度定任隨壓力變化導(dǎo)致壓力損失效率低若采用轉(zhuǎn)速控制保持佳壓力則防止壓力損失并較幅度提高效率并取節(jié)能效 2、冷卻水循環(huán)控制 冷卻水循環(huán)系統(tǒng)由冷卻水泵、冷卻水管道及冷卻塔組冷水機(jī)組進(jìn)行熱交換水溫冷卻同必釋放量熱量該熱量冷卻水吸收使冷卻水溫度升高冷卻水泵升溫冷卻水壓入冷卻塔使冷卻塔與氣進(jìn)行熱交換再降溫冷卻水送冷水機(jī)組斷循環(huán)帶走冷水機(jī)組釋放熱量 冷卻水泵控制式:恒溫差控制 由于冷卻塔水溫隨環(huán)境溫度變化其單側(cè)水溫能準(zhǔn)確反映冷凍機(jī)組產(chǎn)熱量少所冷卻水泵進(jìn)水水溫差作控制依據(jù)實(shí)現(xiàn)進(jìn)水水間恒溫差控制比較合理溫差說明冷凍機(jī)組產(chǎn)熱量應(yīng)提高冷卻泵轉(zhuǎn)速增冷卻水循環(huán)速度;反則應(yīng)該降低轉(zhuǎn)速 (二)央空調(diào)水循環(huán)控制系統(tǒng)PLC、變頻器及機(jī)界面 1、PLC控制原理 關(guān)于央空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)PLC控制原理圖3所示包括DP210機(jī)界面、PLCK80S CPU模塊G7F--ADHA模擬量模塊其DP210機(jī)界面負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)設(shè)定(壓差或溫差設(shè)定)、數(shù)據(jù)顯示(溫度、溫差、壓力、壓差)、狀態(tài)設(shè)定顯示及維修說明書等幫助材料;K80S-CPU模塊負(fù)責(zé)包括內(nèi)置PID順序程序控制;G7F--ADHA模擬量模塊2入1輸入量溫度12或壓力12(1:進(jìn)水路;2:水路)輸量電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(控制變頻器信號) 圖3:央空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)PLC控制原理 2、模擬量PID控制 本系統(tǒng)采用K80S PLC內(nèi)置PID功能所謂PID控制使程按預(yù)設(shè)值(SV)保持其穩(wěn)定狀態(tài)控制程通設(shè)定值SV程反饋值PV進(jìn)行比較兩項(xiàng)值差別控制器輸執(zhí)行值MV減少種差異PID包括3控制量:比例P、積I、微D K80S PLC內(nèi)置PID具功能: (1)PID功能內(nèi)置于CPU需要PID模塊使用指令PID8或PIDAT執(zhí)行PID功能; (2)向前向運(yùn)行都效; (3)任意選擇P操作、PI操作、PID操作ON/OFF操作; (4)手輸效用戶定義強(qiáng)制輸; (5)通確參數(shù)設(shè)定論外界干擾都保持穩(wěn)定運(yùn)行; (6)根據(jù)系統(tǒng)特性運(yùn)行掃描間(PID控制器執(zhí)行機(jī)構(gòu)采值間間隔)變 由央空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)控制圖看本智能控制設(shè)備采用恒壓或恒溫差PID控制模擬信號輸入輸通G7F--ADHA模塊設(shè)定數(shù)據(jù)通DP210操作具體示意圖4所示 3、變頻器選型 由于本系統(tǒng)采用PLCPID控制功能所變頻器選型并特殊要求需選用通用變頻器SAJ8000G系列變頻器 圖4:PID控制示意 (三)節(jié)能預(yù)估 根據(jù)流體力原理流量Q與轉(zhuǎn)速n比管壓H與轉(zhuǎn)速n二比軸功率與轉(zhuǎn)速 n三比 所需要流量減少離泵轉(zhuǎn)速降低其功率按轉(zhuǎn)速三降所需流量額定流量80%轉(zhuǎn)速降額定轉(zhuǎn)速80%軸功率降51.2%;所需流量額定流量50%軸功率降12.5%轉(zhuǎn)速降低效率所降同應(yīng)考慮控制裝置附加損耗等影響 即使 種節(jié)電效非觀 綜合實(shí)際運(yùn)行效冷凍泵拖系統(tǒng)、冷卻泵拖系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)(包括室內(nèi)風(fēng)機(jī)冷卻塔風(fēng)機(jī))拖系統(tǒng)實(shí)施變頻控制基本節(jié)能效35%~55%節(jié)能35%達(dá)55% 三、央空調(diào)變頻風(fēng)機(jī)幾種控制式 目前央空調(diào)系統(tǒng)變頻風(fēng)機(jī)廣泛使用其突優(yōu)點(diǎn):節(jié)能潛力控制靈避免冷凍水、冷凝水頂棚麻煩等變頻風(fēng)機(jī)系統(tǒng)需要精設(shè)計(jì)、精施工、精調(diào)試精管理否則能產(chǎn)諸新風(fēng)足、氣流組織、房間負(fù)壓或壓、噪聲偏、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、節(jié)能效明顯等系列問題 面介紹央空調(diào)變頻風(fēng)機(jī)幾種控制式原理適用場合 ()變頻風(fēng)機(jī)靜壓PID控制式 送風(fēng)機(jī)空氣處理裝置采用冷熱水調(diào)節(jié)空氣溫度熱交換器冷、熱水通冷、熱源裝置水進(jìn)行加溫或冷卻型商場、員較集且面積較場所使用類裝置圖5所示給空氣處理裝置送風(fēng)機(jī)靜壓控制系統(tǒng) 第空氣末端裝置75%~100%處設(shè)置靜壓傳器通改變送風(fēng)機(jī)入口導(dǎo)葉或風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速辦控制系統(tǒng)靜壓送風(fēng)干管條則需設(shè)置靜壓傳器通比較用靜壓要求低傳器控制風(fēng)機(jī) 風(fēng)管靜壓設(shè)定值(主送風(fēng)管道末端支管前靜壓)般取250~375Pa 間若各通風(fēng)口擋板起數(shù)增加則靜壓值比給定值低控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速增加加送風(fēng)量;若各通風(fēng)口擋板啟數(shù)減少靜壓值升控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降送風(fēng)量減少靜壓降低形靜壓PID控制閉環(huán) 圖5:空氣處理裝置送風(fēng)機(jī)靜壓控制 靜壓PID控制算通采用兩種式即定靜壓控制變靜壓控制定靜壓控制系統(tǒng)控制器根據(jù)設(shè)于主風(fēng)道2/3處靜壓傳器檢測值與設(shè)定值偏差變頻調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速維持風(fēng)道內(nèi)靜壓定變靜壓控制即利用DDC數(shù)據(jù)通信技術(shù)系統(tǒng)控制器綜合各末端閥位信號判斷系統(tǒng)送風(fēng)量盈虧并變頻調(diào)節(jié)送風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速滿足末端送風(fēng)量需要由于變靜壓控制部負(fù)載風(fēng)機(jī)輸靜壓低末端風(fēng)閥度風(fēng)機(jī)節(jié)能效、噪聲低同能充保證每末端風(fēng)量需要 控制管道靜壓處利于系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行并排除各末端裝置調(diào)節(jié)程相互影響種靜壓PID控制式特別適合于樓層或隔各房間內(nèi)用臺空氣處理裝置共用管道進(jìn)行空氣調(diào)節(jié)場合商務(wù)廈標(biāo)準(zhǔn)辦公層等 四、總結(jié) 央空調(diào)水循環(huán)控制系統(tǒng)采用恒參數(shù)(壓力、壓差、溫度、溫差等)工作參數(shù)減或增加本自化系統(tǒng)通降低或增加水泵轉(zhuǎn)速減或增加供水(或風(fēng))量保持空調(diào)管網(wǎng)參數(shù)恒定達(dá)高效節(jié)能目 本系統(tǒng)具特點(diǎn): (1)自化程度高功能齊全使用、管理簡便; (2)采用先進(jìn)優(yōu)質(zhì)進(jìn)口變頻器PLC數(shù)字化操作、直觀簡便須員看管; (3)循環(huán)軟起采用自補(bǔ)償切換技術(shù)系統(tǒng)電器及機(jī)械沖擊能顯著延電控元器件及水泵壽命; (4)定關(guān)機(jī)功能; (5)定換泵功能; (6)自巡檢功能; (7)故障自診功能; (8)設(shè)備緊湊、占少、節(jié)省投資; (9)界面友、便實(shí)用 僅供參考