電氣自動(dòng)化在中央空調(diào)中的應(yīng)用

高陽(yáng) 王浩權(quán)

摘要：電氣自動(dòng)化技術(shù)在中央空調(diào)中不斷應(yīng)用與發(fā)展，對(duì)于中央空調(diào)降低能耗是關(guān)鍵措施。本文從分析中央空調(diào)耗能原因人手，對(duì)電氣自動(dòng)化在中央空調(diào)中的具體應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化；中央空調(diào)

目前，中央空調(diào)耗電量達(dá)到了整棟樓宇用電量的40%-60%。電氣自動(dòng)化對(duì)于中央空調(diào)的改造系統(tǒng)是一條重要的途徑。在中央空調(diào)中，最耗電的就是冷源系統(tǒng)，因此本文以電氣自動(dòng)化應(yīng)用于冷源系統(tǒng)為例進(jìn)行電氣自動(dòng)化在空調(diào)中的應(yīng)用。大的冷源系統(tǒng)的耗電量可以達(dá)到上千千瓦。冷源系統(tǒng)中的水泵設(shè)備則可以達(dá)到兩百千瓦。目前控制中央空調(diào)的主要方法就是簡(jiǎn)易的遠(yuǎn)程啟動(dòng)模式或者手動(dòng)模式。這種控制方法存在很大的劣勢(shì)：需要大量的值班人員、電能浪費(fèi)嚴(yán)重。中央空調(diào)每年耗電量中約有20%都是被浪費(fèi)的。因此對(duì)中央空調(diào)進(jìn)行節(jié)能改造有著巨大的意義。

一、中央空調(diào)電能浪費(fèi)原因分析

（一）控制模式靈活度低

當(dāng)前多數(shù)的中央空調(diào)都還是采用舊辦法、最簡(jiǎn)易的遠(yuǎn)程控制模式，有些舊建筑還是采用手動(dòng)模式。因此中央空調(diào)的開(kāi)機(jī)和停機(jī)都需要有工作人員才做。開(kāi)機(jī)往往是在用戶使用前的一個(gè)小時(shí)，但是在用戶剛使用時(shí)，中央空調(diào)的負(fù)荷卻很小，此時(shí)卻打開(kāi)了制冷量很大的主機(jī)。停機(jī)時(shí)，只有等到所有的用戶停止使用空調(diào)之后，工作人員才能停止中央空調(diào)，這就導(dǎo)致了在用戶停止使用制冷后30-45分鐘后才停止中央空調(diào)。由此可見(jiàn)，人工管理不能及時(shí)地打開(kāi)或者關(guān)閉空調(diào)系統(tǒng)，引起了較大的浪費(fèi)。

（二）中央空調(diào)檢測(cè)效率低小

目前遵守規(guī)定的工作人員是每過(guò)幾小時(shí)巡檢一次機(jī)房，有些是一天一次。檢測(cè)的主要內(nèi)容是記錄主供同水管路的水溫和室外的天氣。以此來(lái)判斷制冷機(jī)組能夠滿足末端符負(fù)荷的壓力。除此之外，中央空調(diào)的水泵常常出現(xiàn)“大馬拉小馬”的情況，這就導(dǎo)致了水泵不能通過(guò)調(diào)節(jié)末端負(fù)荷來(lái)進(jìn)行運(yùn)行，導(dǎo)致效率低小，耗電嚴(yán)重。

二、電氣自動(dòng)化在中央空調(diào)中的應(yīng)用

已建成的樓宇中，早已安裝上了樓宇自控系統(tǒng)。其中使用了眾多的自動(dòng)化技術(shù)，因此改造舊樓就成了電氣自動(dòng)化改造工程的主要對(duì)象。對(duì)于中央空調(diào)的改造的重點(diǎn)還是要抓住重點(diǎn)，針對(duì)中央空調(diào)耗能的主要部分是冷源系統(tǒng)，因此以冷源系統(tǒng)為主要改造對(duì)象，從勘察現(xiàn)場(chǎng)、水管改造、電路改造和軟件設(shè)計(jì)方法四個(gè)方面來(lái)進(jìn)行具體的自動(dòng)化改造項(xiàng)目。最終形成一套能夠根據(jù)采集到的管道末端負(fù)荷變化情況，自動(dòng)對(duì)水泵、水機(jī)、水塔進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。在對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的改造之后，能夠?qū)崿F(xiàn)其自動(dòng)化運(yùn)行、智能化工作，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。

（一）勘察現(xiàn)場(chǎng)，數(shù)據(jù)記錄

此步是整個(gè)修改方案的基礎(chǔ)，對(duì)于整個(gè)修改項(xiàng)目的正常進(jìn)行有著極大的意義，因此一定要認(rèn)真進(jìn)行勘察，其中要記錄的數(shù)據(jù)有：（1）建筑的基本參數(shù)：包括樓層的高度、空調(diào)設(shè)備的位置、建筑的用途等。（2）中央空調(diào)主機(jī)參數(shù)：包括主句的品牌和型號(hào)、功率、制冷量。（3）水泵使用情況：包括電壓、額定功率、電流、流量、轉(zhuǎn)速等。（4）末端的設(shè)置參數(shù)：包括運(yùn)行時(shí)間等。

（二）水管改造

水管改造的主要目的就是為了水泵主機(jī)間能夠并行工作，同時(shí)為了滿足監(jiān)察記錄的需要。因此就需要在冷凍水和冷卻水之間加上電動(dòng)蝶閥，如果有條件可以適用單獨(dú)的管道，這樣就能起到很好的效果。為了計(jì)量總管的冷水量，可以在冷凍冷卻水的主管道安裝上溫度傳感器。

（三）電路設(shè)計(jì)和改造

目前廣泛使用的水泵控制柜的基本構(gòu)造是：停止、自動(dòng)和手動(dòng)三檔，本地啟停按鈕，運(yùn)行、停止、故障指示燈，遠(yuǎn)程控制接線端子。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，需要安裝帶計(jì)算機(jī)的PLC智能控制柜，例如：三棱公司生產(chǎn)的FX2N-48MR+4AD-PT+4DA+3A就目前比較流行的只能控制柜，它實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化地采集溫度、流量和設(shè)備信號(hào)，并且能夠?qū)χ鳈C(jī)和變頻水泵節(jié)能控制。當(dāng)然如果能夠采用變頻系統(tǒng)和工頻系統(tǒng)在程序和設(shè)備上達(dá)到雙重互鎖，將更加準(zhǔn)確而精細(xì)地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。

（四）智能控制軟件的設(shè)計(jì)

由于機(jī)房的基礎(chǔ)設(shè)施很難改變，因此只能通過(guò)控制電柜、計(jì)算機(jī)、PLC、溫度傳感器和變頻器等設(shè)備。根據(jù)得到了末端負(fù)荷角度的變化，中央空調(diào)自動(dòng)調(diào)節(jié)冷源系統(tǒng)，使其處于最節(jié)能、最智能的運(yùn)行模式。PLC是此系統(tǒng)中的關(guān)鍵所在，能否做到智能地調(diào)節(jié)完全依賴于PLC的好壞。VB是目前廣泛使用的編寫上位機(jī)監(jiān)控軟件的高級(jí)語(yǔ)言，具有良好的移植性和健壯性。監(jiān)控軟件同PLC的通訊主要是借助SC-09編程電纜來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在實(shí)際的工作過(guò)程中，PLC負(fù)責(zé)對(duì)采集到的冷量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算（包括數(shù)值運(yùn)算和邏輯運(yùn)輸），然后由監(jiān)控軟件對(duì)計(jì)算得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和反應(yīng)，并且形成相應(yīng)的數(shù)據(jù)報(bào)表，并且參考以往的數(shù)據(jù)，自動(dòng)生成運(yùn)行最佳參數(shù)，以保證冷源系統(tǒng)一直處于最佳的工作狀態(tài)。

（五）中央空調(diào)的遠(yuǎn)程監(jiān)控

中央空調(diào)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要是由遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)組成。遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過(guò)In-ternet網(wǎng)與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)相連接，是用戶與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行交互的接口，它主要從現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)上獲得遠(yuǎn)程設(shè)備狀態(tài)，對(duì)遠(yuǎn)程設(shè)備參數(shù)和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后再通過(guò)Internet網(wǎng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出控制命令及輸入?yún)?shù)，從而達(dá)到對(duì)中央空調(diào)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)是直接對(duì)中央空調(diào)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制的系統(tǒng)，主要包括現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)、CAN總線適配卡和現(xiàn)場(chǎng)控制器。

三、結(jié)語(yǔ)

科學(xué)技術(shù)日新月異，社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，對(duì)于能源的需求也越來(lái)越大。在當(dāng)今資源緊缺的時(shí)代，如何利用科學(xué)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排成為了重要課題。制冷系統(tǒng)控制不及時(shí)、管理缺失是導(dǎo)致中央空調(diào)耗電嚴(yán)重的主要原因，針對(duì)這一現(xiàn)狀提出了要對(duì)管道、電路以及智能控制軟件這三個(gè)方面進(jìn)行自動(dòng)化設(shè)計(jì)。以制冷系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)為例對(duì)自動(dòng)化在中央空調(diào)中的應(yīng)用進(jìn)行了分析和探討，其中智能軟件的設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵所在。經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)，此設(shè)計(jì)方案取得了較好的效果，實(shí)現(xiàn)了中央空調(diào)的智能化控制。自動(dòng)化在中央空調(diào)中的應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止在制冷系統(tǒng)上，其他方面也需要不斷地探索和研究，相信在不斷總結(jié)的基礎(chǔ)上，一定能夠?qū)⒅醒肟照{(diào)編程更加智能、節(jié)電。

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