PLC與變頻器在中央空調(diào)節(jié)能改造中的應(yīng)用

郭志源

濮陽市中醫(yī)醫(yī)院 河南濮陽 457001

中央空調(diào)已經(jīng)成為人們生活中不可或缺的一個(gè)部分，無論是在普通的居民家中，還是車站、酒店、商場或者是圖書館等多種公共場所，都有中央空調(diào)的影子。但是，中央空調(diào)在被應(yīng)用得越來越廣泛的同時(shí)，也暴露出了耗能量大的特點(diǎn)，這與目前提倡的節(jié)能環(huán)保理念相沖突。因此，探討中央空調(diào)中的節(jié)能管理是很有必要的[1]。

1 PLC 基本原理

PLC是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)而發(fā)展起來的一種新型、通用的自動(dòng)控制裝置。PLC的組成：PLC主要由CPU（中央處理器）、I/O（輸入/輸出）、存儲(chǔ)器、電源等組成。PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，它對用戶程序的執(zhí)行過程是通過CPU的周期循環(huán)掃描，并采用集中輸出的方式來完成的。一個(gè)循環(huán)掃描周期主要可分為三個(gè)階段。輸入刷新階段：CPU掃描全部輸入端口，讀取其狀態(tài)并寫入輸入狀態(tài)寄存器。完成輸入端刷新工作后，將轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段。程序執(zhí)行階段：根據(jù)用戶輸入的控制程序，從第一條開始逐條執(zhí)行，并將相應(yīng)的邏輯運(yùn)算結(jié)果存入對應(yīng)的內(nèi)部寄存器或輸出狀態(tài)寄存器中。輸出刷新階段：將輸出狀態(tài)寄存器中的內(nèi)容，依次送到輸出鎖存電路，從而驅(qū)動(dòng)輸出組件，這才形成PLC的實(shí)際輸出。

2 中央空調(diào)暖通設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的基本原則

①經(jīng)濟(jì)性原則。在進(jìn)行暖通空調(diào)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將經(jīng)濟(jì)性放在整個(gè)方案選取的首位。在設(shè)計(jì)之初，對系統(tǒng)方案進(jìn)行整體的預(yù)算，不僅包括一次性設(shè)備的投資，還應(yīng)涵蓋運(yùn)行費(fèi)用和能耗以及使用壽命。再對比各方案之間的經(jīng)濟(jì)性，若在達(dá)到要求和條件允許的情況下，應(yīng)選擇投資最低的方案作為最終的方案。②節(jié)能性原則。在進(jìn)行暖通空調(diào)設(shè)計(jì)時(shí)要充分堅(jiān)持節(jié)能原則，考慮到節(jié)能減排能夠緩解對生態(tài)環(huán)境造成的破壞，可利用綠色建筑技術(shù)對暖通空調(diào)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和改造。但是，不能為了節(jié)能而不顧成本，一味地使用新技術(shù)，還應(yīng)結(jié)合成本預(yù)算，合理選用節(jié)能環(huán)保措施[2]。

3 中央空調(diào)節(jié)能運(yùn)行的管理對策

3.1 冷凍水、冷卻水的PLC 控制基本思路

冷凍泵控制：PLC通過溫度檢測模塊將冷凍機(jī)回水和出水溫度讀入，同時(shí)計(jì)算出溫差值；然后根據(jù)溫差值來控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)流量；溫差小，室內(nèi)溫度低，負(fù)荷小，降低轉(zhuǎn)速，減小循環(huán)速度和流量；溫差大，系統(tǒng)負(fù)荷大，提高轉(zhuǎn)速，加快循環(huán)速度和流量。在冷凍泵的作用下，冷凍水通過壓縮、冷凝，降溫。送到空調(diào)風(fēng)機(jī)或盤管風(fēng)機(jī)；通過蒸發(fā)吸熱，升溫，溫差5℃，再由冷凍泵送到壓縮機(jī)形成閉合循環(huán)。冷卻泵控制：PLC通過溫度檢測模塊將冷卻泵進(jìn)水出水溫度讀入，同時(shí)計(jì)算出溫差值；然后根據(jù)溫差值來控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)流量；溫差大，冷凍機(jī)負(fù)荷大，應(yīng)提高轉(zhuǎn)速，加大冷卻水的循環(huán)量；溫差小，冷凍機(jī)負(fù)荷小，降低轉(zhuǎn)速，減小冷卻水的循環(huán)量。在冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中,冷卻水流經(jīng)冷凍機(jī)，在冷凝器吸熱升溫后送到冷卻塔，散熱后，溫度下降，溫差5℃，通過冷卻泵送到主機(jī)，形成循環(huán)。

3.2 變頻調(diào)速

可以使用專業(yè)化程度相對更高的冷卻泵變頻技術(shù)，來完成循環(huán)水系統(tǒng)的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，保證水流量能夠達(dá)到最佳。變頻控制系統(tǒng)可以以制冷機(jī)組出水和回水之間的溫度差作為相關(guān)依據(jù)，有效調(diào)節(jié)循環(huán)水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，也就是調(diào)節(jié)循環(huán)水泵中水的流量，從而讓制冷機(jī)組出水和回水之間的溫度差保持恒定。對水泵使用變頻控制的過程中，流量和消耗的功率是正向比例關(guān)系，這就意味著，一旦水泵中的流量減少，那么消耗的功率也就會(huì)隨之變小。空調(diào)系統(tǒng)中的循環(huán)水流量和制冷量有著密切的關(guān)系，當(dāng)制冷量發(fā)生變化，那么循環(huán)水流量也就會(huì)有相應(yīng)的變化，進(jìn)而影響到循環(huán)水泵所產(chǎn)生的能耗，而應(yīng)用閥門來進(jìn)行水泵流量的調(diào)節(jié)，所消耗的能量是沒有多大變化的。使用變頻進(jìn)行控制之后，水泵就實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)和軟停止，這個(gè)過程所產(chǎn)生的電流都比額定的電流要小，也就不會(huì)對電網(wǎng)造成沖擊。如果能夠減小停泵時(shí)出現(xiàn)的水錘效應(yīng)，那么就能夠有效消除水錘給空調(diào)系統(tǒng)管網(wǎng)造成的沖擊。同時(shí)，還可以降低設(shè)備出現(xiàn)的故障率，在一定程度上減少了設(shè)備的維修和保養(yǎng)，延長了設(shè)備使用的年限[3]。

3.3 注重智能化技術(shù)與新能源利用的結(jié)合

雖然現(xiàn)階段很多企業(yè)在新能源的結(jié)合利用上還存在一定難度，但是擁有利用新能源的意識(shí)，會(huì)給相關(guān)企業(yè)制造與生產(chǎn)中央空調(diào)帶來更多的機(jī)遇與可能。將智能化技術(shù)與新能源的應(yīng)用進(jìn)行有效結(jié)合，一方面能夠?yàn)榭照{(diào)系統(tǒng)的日常運(yùn)行提供便利條件，另一方面能夠提高新能源的利用率。比如將太陽能應(yīng)用到中央空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行中，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以通過智能化技術(shù)，根據(jù)所在地的天氣情況對太陽能的存儲(chǔ)與使用進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，在節(jié)約大量電力資源的同時(shí)，為空調(diào)系統(tǒng)的智能化運(yùn)行帶來積極影響。因此，空調(diào)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)需要對智能化技術(shù)的應(yīng)用方向進(jìn)行明確。

3.4 利用綠色節(jié)能技術(shù)

一般情況下，建筑的空調(diào)能耗占據(jù)總體能耗的60%以上，利用綠色建筑技術(shù)對暖通空調(diào)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和改造，例如可利用熱回收技術(shù)、地源熱泵技術(shù)、太陽能熱水、光伏發(fā)電等，達(dá)到利用新型節(jié)能、環(huán)保技術(shù)促進(jìn)綠色建筑發(fā)展的目的。利用新改進(jìn)的節(jié)能保溫材料，提高建筑的保溫性能，減少建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱量的散失，可節(jié)省冬季的供暖負(fù)荷和夏季的空調(diào)負(fù)荷，間接減少熱能動(dòng)力設(shè)備能源的消耗；還可對供熱鍋爐進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高供暖的性能，既能保證采暖效果又可節(jié)約能源。

4 結(jié)語

在暖通行業(yè)，在實(shí)行中央空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與運(yùn)行管理工作中，必須要多加考慮節(jié)能降耗方面的問題，要盡可能的開發(fā)空調(diào)所有運(yùn)行環(huán)節(jié)中的節(jié)能潛力，使得運(yùn)行能量能夠被最大程度的挽回。并且，還要把能源消耗量設(shè)為判定系統(tǒng)優(yōu)劣的關(guān)鍵指標(biāo)，提高人們對節(jié)能的重視性。