基于PLC的中央空調節能改造分析

許安

摘 要：將PLC和變頻器應用于中央空調節能改造中，不僅可以大大降低中央空調的能耗，還可以實現對空氣調節等的自動控制，使中央空調的使用變得更加方便、快捷，為我國的節能減排事業發揮更大的作用。

關鍵詞：PLC；中央空調；節能改造；冷卻水系統

中圖分類號：TB657.2 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.09.124

隨著人們生活質量的不斷提高，中央空調的應用越來越廣泛，逐漸成為現代大型建筑中必不可少的設備。而隨著中央空調應用的日益廣泛，它在為人們創造舒適的居住、工作環境的同時所造成的能源消耗非常大。在一個大型建筑中，中央空調運轉帶來的能耗在整個建筑的能耗中占有較大的比例。為了實現我國的可持續發展，改變能源浪費的情況迫在眉睫，而基于PLC對中央空調進行節能改造是降低能耗的一種有效措施。

1 PLC系統在中央空調中的應用

PLC系統，即可編程邏輯控制系統，是一種現代化的控制系統，是繼DDC控制、繼電器控制等自動控制之后的一種自動控制系統。DDC控制是通過直接數字化實現的，一般情況下，可以選擇合適的PID系數調節室內的溫度，最終達到節能的目的。繼電器是一個控制元件，主要由控制系統和被控制系統組成。繼電器控制是通過小電流實現對大電流或流態物質流量的控制，具有自動調節和安全保護的功能。而PLC系統在惡劣的環境下仍能正常運行，抗腐蝕能力強，維護方便，對溫度有很好的適應性。PLC系統可以提供多種功能的模塊，比如通訊參數設置、通訊功能選擇等，同時，對于時間的變化也能夠準確地變動。PLC系統每種功能的實現都較為容易，這在很大程度上縮短了開發周期，有效節省了程序容量，并且具有結構化語言和順序功能圖的編程作用。此外，PLC系統還可以很好地實現PID調節，不需要對電路進行重新設計就可以很好地實現自動編程，從而對溫度進行調節和控制。

2 中央空調的節能原理

中央空調系統主要由水系統、風系統、空調機組、散熱系統和末端系統組成。其節能原理為：通過壓縮機，將制冷機中的制冷劑壓縮成高溫高壓氣體送入冷凝器，并與冷凝器中的冷卻水進行熱交換。此時，冷卻水的溫度升高。通過水泵將高溫水輸送到散熱器中進行降溫，并將熱量釋放到外界環境中。中央空調在運行的過程中是通過水系統進行熱量交換的，并通過閥門和擋板的開度來控制水的流量。這樣，很多電能會浪費在擋板和閥門的阻力上。從表面來看，當利用手動的方式對中央空調進行開機或停機時，在空調使用前1 h就要將中央空調系統打開，并且在剛使用時，空調的負荷比較小，但是卻要將空調的主機打開；而關閉空調時，只有在空調使用完之后才會將空調關閉，但中央空調的制冷卻要在30 min之后才能停止，這樣就造成了電能的大量浪費。通過應用PLC，能夠將消耗在擋板和閥門上的電能節省下來，從而實現中央空調的節能改造。

3 中央空調的節能改造

3.1 空調主機的改造

在傳統的控制方案中，對水流量的控制是通過擋板和閥門來實現的。對機組進行改造之后，采用PLC和變頻控制相結合的方式控制流量和溫差。改造之后，空調機組主要由變頻器、PLC、水泵機組、主接觸器和溫度檢測裝置組成。在冷凝水器的回水處和出水處安裝溫度傳感器檢測網管的溫度，并及時反饋給PLC，通過變頻器調節循環水的熱交換速度，從而實現對室內的恒溫控制。PLC的輸入信號經程序運算之后可以發出相應的動作信號。

3.2 冷凍水控制系統的改造

PLC主機首先控制的是冷凍水的出水閥門和回水閥門。如果將冷凍水的循環泵延遲5 s啟動，冷凍水泵就由變頻器控制，并由模擬量模塊輸出電流信號控制變頻器頻率。如果設定的溫差小于實際溫差，說明空調系統的供冷量已經超過實際需求，因此需要減少冷量。此時，PLC模擬量的輸出電流減小，冷凍水泵的轉速下降，從而使實際供冷量減少，實際溫差慢慢增大，最終接近設定值。如果設定的溫差比實際溫差大，說明空調系統的供冷量不足，不能滿足環境的實際需求，需要增加冷量。此時，PLC模擬量的輸出電流增大，冷凍水泵的運行速度加快，從而使實際供冷量增加，實際溫差減小，直到接近設定的溫度。

3.3 冷卻水系統的改造

應監測中央空調的實際蒸發器出水、冷凝器出水、進水溫度和壓機排氣溫度，還應根據實際設定溫度和出水溫度計算并判斷主機系統在哪個區，根據冷卻出水和回水的溫度調節冷凍水泵的轉速。此外，還應該根據冷凍水出水、回水的設定值與實際值的差值調節冷凍水泵的轉速。經過改造，冷卻水系統還具有保護功能，程序可以隨時監測保護點的輸入狀態。一旦發現冷卻水泵和空調泵的過載保護或水流開關異常，就要使機組停止運行。

4 結束語

當前，中央空調已經成為人們生活中必不可少的設備，它在為人們創造舒適的室內環境的同時也造成了極大的能源浪費。基于PLC的中央空調節能改造優化了空調主機的工作環境，減少了空調在啟動和關閉時造成的電網沖擊，實現了對系統水流量的控制，提高了水泵的工作效率，達到了節能目的。

參考文獻

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〔編輯：劉曉芳〕