中央空调节能控制设计
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中央空调运行节能控制系统中央空调系统是具有系统强惯性、大滞后等特点,其过程要素之间存在着严重的非线性、大滞后及强耦合关系。
对这样的系统,无论用经典的PID控制,还是现代控制理论的各种算法,都很难实现较好的控制效果。
中央空调运行节能控制系统(KT-CCS),是针对各类中央空调系统而研发的综合节能治理系统。
该系统以计算机、P1C.变频器、传感器等硬件为核心,集成了闭环控制技术、PID运算、模糊技术和人机整合技术,以中央空调系统主机变负荷运行为基点,对冷冻水循环、冷却水循环、冷却塔及新风处理等系统进行全面的优化调节,使中央空调系统运行在***佳状态,从而节省大量电能。
一、中央空调运行节能控制系统(KT-CCS)的组成中央空调运行节能控制系统(KT-CCS)由中央空调主机调节、冷冻水调节、冷却水调节、新风调节、数据采集等子系统组成。
通过对中央空调系统运行参数的监测,结合室温和末端温度的变化,控制中央空调系统变负荷运行,达到保证制冷(热)质量、降低电能消耗的目的。
二、中央空调主机(冷水机组)调节子系统中央空调主机压缩机按照其额定制冷量和制冷效率,一般的额定输入功率从IOOkW到IOOOkW e冷水机组的目的是产生低温(7℃)的冷冻水,所以供(出)水温度的高低直接影响到机组的负荷。
而末端空气处理机启动的多少也会影响冷冻水的回水温度。
对于压缩机单机容量和台数已确定的中央空调机组,按照便于能量调节和适应制冷(热)对象的工况变化等因素进行制冷(热)功率输出调节,是中央空调主机节能的关键。
KT-CCS的空调主机调节,由下列方法实现:(1)在制冷(热)机组的冷量调节中,引入变频变容量调节技术。
(2)采用先进的制冷剂流量控制技术,精确控制蒸发温度。
(3)对于主机自身没有冷量调节功能的制冷(热)机组,采取多台压缩机分级制冷(热)和变频变容量调节技术。
(4)对于大型制冷(热)机组一般都具有冷量调节装置,制冷(热)机组的制冷(热)量可随冷负荷的要求而变化。
中央空调智能节能控制系统设计与实现摘要:空调能耗正成为广大暖通设计者关注和研究的重要课题,本文分析了影响空调系统能源消耗的关键因素,并从系统的选择、设备的选配及系统的运行管理等方面提出了切实可行的空调节能方案,对空调系统的设计及运行管理中的节能具有一定参考价值。
关键词:中央空调;系统;设计;节能1.中央空调系统的构成1.1冷冻机组这是中央空调的“制冷源”,通往各个房间的循环水由冷冻机组进行“内部热交换”,降温为“冷冻水”。
1.2冷冻水循环系统由冷冻泵及冷冻水管道组成。
从冷冻机组流出的冷冻水由冷冻泵加压送入冷冻水管道,在各房间内进行热交换,带走房间热量,使房间内的温度下降。
从冷冻机组流出、进入房间的冷冻水简称为“出水”,流经所有的房间后回到冷冻机组的冷冻水简称为“回水”。
1.3冷却水循环系统由冷冻泵、冷却水管道及冷却塔组成。
冷冻机组进行热交换,使水温冷却的同时,必将释放大量的热量。
该热量被冷却水吸收,使冷却水温度升高。
冷却泵将升了温的冷却水压人冷却塔,使之在冷却塔与大气进行热交换,然后在将降了温的冷却水,送回到冷却机组。
如此不断循环,带走了冷冻机组释放的热量。
流进冷冻机组的冷却水简称为“进水”,从冷冻机组流回冷却塔的冷却水简称为“回水”。
1.4冷却风机冷却塔风机用于降低冷却塔中的水温,加速将“回水”带回的热量散发到大气中去。
可以看出,中央空调系统是工作过程室一个不断地进行热交换的能量转换过程。
在这里,冷冻水和冷却水循环系统是能量的主要传递者。
冷却水温度过高、过低都会影响冷冻机组使用寿命,因为温度过低影响机组润滑,但温度过高将导致制冷剂高压过高。
因此,对冷却风机的控制便是中央空调控制系统的重要组成部份。
变频控制冷却风机的转速使冷却水出水温度保持在28~30℃之间,既节能又延长冷冻机组使用寿命。
!中央空调系统的组成和控制思想中央空调与家用独立空调的温度传递方式不同:家用独立空调直接吹风到散热器上获得冷风或者热风。
中央空调节能改造方案摘要:本文介绍了由变频器、可编程控制器、触摸屏等组成的控制系统在中央空调中达到节能的应用。
通过进水管和出水管温差进行闭环控制,使进水泵和出水泵能随空调热负荷的变化大小而自行调速运行,达到了显著的节能效果,同时采用HMI随时观察水泵设备的运行情况,通过这样直观的显示装置,值班人员可以适时调整使用需求,结合时段需要,进行设置处理,使用方便快捷。
关键词:温差闭环控制;变频器;PLC;触摸屏;中央空调节能系统一、前言在我国建筑楼宇中,中央空调涉及到各大企事业机构,大量的数据统计表明,中央空调系统消耗的电能,占所在区域的45-60%。
在我们南方地区,四季气候不分明。
由于场地的特殊性,我们医院一年四季都需要空调来调节室内的空气,所以空调的运行,占了用电的很大比例。
每年的五月—十月是空调全天候24小时使用高峰期,到了十一月份,空调在有些环境就无需使用了。
这样就造成不必要的浪费,鉴于这种情况,我对这种控制系统做出改良方案,针对换季时期,空调使用浪费问题做出了些技术性的改良,节能达到了20%左右。
二、问题的提出1、原系统简介采用2台冷冻泵组,功率90kw 4极 1450转,2台冷却泵组,功率90kw 4极1450转 3台冷却塔(11kw管道泵+5.5kw风机)。
(如图1)2、传统控制方案分析:中央空调启动运行后,因为进、出水泵温度始终处于开环控制状态,在温差变化时,进出水泵全是满负荷运转,造成了不要的浪费。
3、变频器控制方案节电原理:当实现变频自动调节后,根据系统检测反馈数据自动调节,自动调节水泵转速N,在制冷负荷比较小时候,电机转速N以较低的速度运行(我们在以普通异步电机加装变频时候,考虑到电机低速运转转矩,将最低频率设定在27HZ,电机散热部位加装独立供电的冷却风扇,不随电机频率变化影响散热),从而先显注降低了水泵电机输出功率,降低转速,输出功耗变低,达到节约电能的目的。
4、设计要求:针对中央空调的使用情况,我们根据空调的运行模式和整个空调系统进行节能设计,必须达到如下几点要求:1)节约电能2)稳定性3)智能化三、变频调速节能方案分析采用变频调速技术改造中央空调的循环水系统,具有节能效果好、自动化程度高等优势。
中央空调节能改造方案一、概述在中央空调系统中,冷冻水泵、冷却水泵及冷却风机的容量是根据建筑物最大设计热负荷选定的,且留有一定的设计余量。
一般中央空调控制系统中,水泵及风机一年四季都是在工频状态下全速运行,采用节流或回流的方式来调节流量或风量,产生大量的节流或回流损失,且对水泵或风机电机而言,由于它是在工频下全速运行,因此造成了能量的大大浪费。
由于四季的变化,阴晴雨雪及白天与黑夜时,外界温度不同,使得中央空调的热负荷在绝大部分时间里远比设计负荷低。
也就是说,中央空调实际大部分时间运行在低负荷状态下。
据统计,67%的工程设计热负荷值为94-165W/m2,而实际上83%的工程热负荷只有58-93 W/m2,满负荷运行时间每年不超过10-20小时。
实践证明,在中央空调的循环系统(冷却泵、冷冻泵及冷却风机)中接入变频系统,利用变频技术改变电机转速来调节流量和压力的变化用来取代阀门控制流量,能取得明显的节能效果。
二、中央空调系统工作原理1.1中央空调系统简图1.2中央空调工作原理简述⑴、中央空调启动后,冷冻单元工作,蒸发器吸收冷冻水中的热量,使之温度降低;同时,冷凝器释放热量使冷却水温度升高。
⑵、降了温的冷冻水通过冷冻泵加压送入冷冻水管道,在各个房间由室内风机加速进行热交换,带走房间内的热量使房间内的温度降低后,又流回冷冻水端。
⑶、而升了温的冷却水通过冷却泵压入冷却塔,由冷却塔风机加速将冷却水中的热量散发到大气中,使水温降低后,流回冷却水端。
⑷、冷冻机组工作一段时间后,达到设定温度,由温度传感器检测出来,并通过中间继电器及接触器控制冷冻机停止工作,温度回升到一定值后又控制其运行。
三、中央空调存在的问题3. 1 冷却水系统的不足从设计角度考虑,冷却水泵电机的容量是按照最大换热量(即环境气温最高,且所有场所的空调都开足) 的情况下,再取一定的安全系数来确定的。
而通常情况下,由于季节和昼夜气温的变化以及开机数目的不足,实际换热量远小于设计值, 因此,电机容量远大于实际负荷,出现了大马拉小车的情况。
中央空调节能系统的设计及实现摘要:社会持续发展后,人们逐渐把节能减排作为自己的人生哲学。
一旦人们获得了高质量的生活,中央空调在人们的生活中得到了广泛的应用,为人们的生活提供了更多的便利,创造了舒适凉爽的生活环境。
但是,中央空调的广泛使用导致建筑能耗增加,对中国能源的可持续发展产生了重大影响。
因此,中央空调的设计必须节约能源,它不仅能改善传统中央空调的运行,而且能实现中央空调的节能运行。
因此,本文分析了节能概念在中央空调系统设计中的应用情况,以供参考。
关键词:节能理念;中央空调;系统设计前言近年来,随着我国社会经济的不断发展,我国大中型企业、民用建筑和娱乐场所开始采用集中空调系统,规范空气流通。
中央空调不仅可以改善人民的工作和生活条件,而且已经成为现代社会不可或缺的技术设备。
本文主要分析中央空调节能控制技术,中央空调具有明显的社会经济效益。
一、中央空调变频节能的原理系统组成(1)在中央空调设计中,为了充分满足最高温度的要求,应进行最大负荷设计,留出约15%的空间,正常情况下,内部负荷可满足要求负荷,因此负荷量较大,主机经常可以进行负荷和卸载。
(2)系统的流动压力应通过截止阀和通过阀调节,使其不可避免地出现严重截止损、流量很大、压力很大的情况,然后主机能耗大,流量小,温差小。
这种情况不仅会导致大量的电力浪费,而且还会造成空调系统的适应问题,并对系统设备产生重大影响。
(3)发动机起动电流应调整为额定电压的5倍左右。
当电机受到电流的影响时,它会频繁地启动和停止。
在这种情况下,电动机、接触器和空气接触可能会受到电弧冲击,这也可能对电网产生重大不利影响。
此外,起动时的机械冲击和停机时的重量现象也可能对机械传动装置、轴承和阀门造成疲劳损坏。
(4)可将变频技术应用于现有空调系统视为发展的必要条件,这不仅有效地改善了现代空调系统的技术缺陷,而且大大降低了能源消耗和运营成本。
因此,在中央空调系统中安装变频调速系统和设置闭环自动调节,可以在节能方面产生很好的效果。
中央空调智能化节能改造设计方案书二○○四年三月深圳市瑞杰明科技发展有限公司目录一、中央空调节能自动控制系统1.1 系统设计背景1.2系统设计目标1.3系统设计依据1.4系统设计原则二、系统设备说明三、系统设计方案四、系统点数表五、系统报价一、中央空调节能自动控制系统1.1系统设计背景在工农业生产和人们的日常生活中,经常需要对一些物理量进行控制,如空调系统的温度、供水系统的水压、通风系统的风量等,这些系统绝大多数是用交流电机驱动的。
以前由于电机的转速无法方便调节,为了达到对上述物理量的控制,人们只好采用一些简单的方法,如用档板调节风量,用阀门来调节流量压力等,致使这些系统不仅达不到很好的调节效果,而且大量的电能被档板和阀门白白浪费。
据统计,我国目前使用的风机、水泵大约有25%的能量是无谓消耗。
因此,国家经贸委于1994年下发了763号文件《关于加强风机、水泵节能改造的意见》,鼓励支持变频节能技术在各行各业推广使用。
应用变频器节电率一般在20%~60%,另外,根据交流电机的特性,要实现连续平滑的速度调节,最佳的方法就是采用变频调速器,变频器是将标准的交流电转成频率、电压可变的交流电,供给电机并能对电机转速进行调节的装置。
采用变频器进行风机、水泵的节能改造,不仅避免了由于采用挡板或阀门造成的电能浪费,而且还会极大提高控制和调节的精度,我们可以真正方便地实现恒温空凋系统和恒压供水系统。
1.2系统设计目标本系统应达到根据大楼实际用冷负荷量自动控制主机启动、自动控制冷冻水泵转速、根据主机负荷量自动控制冷却水泵转速、冷却塔风机转速和启动数量的目的,本系统可根据用户要求自动控制房间温度,自动调节各楼层风机的盘管阀门开度,在满足大楼制冷和通风要求前提下依据科学的计算降低能耗25%-40%。
1.3 系统设计依据《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92《采暖通风与空调调节设计规范》GB J19-921.4 系统设计原则可靠性采用集散控制系统,即将任务分配给系统中每个现场处理器,避免因单个设备损坏而影响系统整体运行。
中央空调智能化节能改造设计方案书二○○四年三月目录一、中央空调节能自动控制系统1.1 系统设计背景1.2系统设计目标1.3系统设计依据1.4系统设计原则二、系统设备说明三、系统设计方案四、系统点数表五、系统报价一、中央空调节能自动控制系统1.1系统设计背景在工农业生产和人们的日常生活中,经常需要对一些物理量进行控制,如空调系统的温度、供水系统的水压、通风系统的风量等,这些系统绝大多数是用交流电机驱动的。
以前由于电机的转速无法方便调节,为了达到对上述物理量的控制,人们只好采用一些简单的方法,如用档板调节风量,用阀门来调节流量压力等,致使这些系统不仅达不到很好的调节效果,而且大量的电能被档板和阀门白白浪费。
据统计,我国目前使用的风机、水泵大约有25%的能量是无谓消耗。
因此,国家经贸委于1994年下发了763号文件《关于加强风机、水泵节能改造的意见》,鼓励支持变频节能技术在各行各业推广使用。
应用变频器节电率一般在20%~60%,另外,根据交流电机的特性,要实现连续平滑的速度调节,最佳的方法就是采用变频调速器,变频器是将标准的交流电转成频率、电压可变的交流电,供给电机并能对电机转速进行调节的装置。
采用变频器进行风机、水泵的节能改造,不仅避免了由于采用挡板或阀门造成的电能浪费,而且还会极大提高控制和调节的精度,我们可以真正方便地实现恒温空凋系统和恒压供水系统。
1.2系统设计目标本系统应达到根据大楼实际用冷负荷量自动控制主机启动、自动控制冷冻水泵转速、根据主机负荷量自动控制冷却水泵转速、冷却塔风机转速和启动数量的目的,本系统可根据用户要求自动控制房间温度,自动调节各楼层风机的盘管阀门开度,在满足大楼制冷和通风要求前提下依据科学的计算降低能耗25%-40%。
1.3 系统设计依据《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92《采暖通风与空调调节设计规范》GBJ19-921.4 系统设计原则可靠性采用集散控制系统,即将任务分配给系统中每个现场处理器,避免因单个设备损坏而影响系统整体运行。
中央空调节能改造方案1. 引言中央空调系统在商业和工业建筑中起着重要作用。
然而,传统的中央空调系统耗能较高,对环境和资源造成负面影响。
为了应对气候变化和能源紧缺问题,节能改造中央空调系统变得迫切而重要。
本文将介绍中央空调节能改造方案,以减少能源消耗和碳足迹。
2. 能效评估改造中央空调系统之前,首先需要进行能效评估。
评估目的是确定系统的能效水平,并识别潜在的改进空间。
常用的方法包括能源消耗测量、设备性能检测和建筑能效模拟等。
通过能效评估,我们可以了解当前系统的能源利用情况,并为改造计划奠定基础。
3. 设备升级中央空调系统的设备升级可以大幅度提高系统的能效。
以下是一些常见的设备升级方案:3.1 高效压缩机传统空调系统中使用的压缩机效率较低,耗电量大。
替换成高效压缩机可以降低能耗,并提高系统的性能。
3.2 水冷却系统传统的空调系统中,空气冷却往往效率较低。
改用水冷却系统可以提高冷却效率,从而降低能源消耗。
水冷却系统还可以与其他系统集成,如太阳能热水系统,进一步提高能效。
3.3 变频驱动装置传统的空调系统在启动时会产生较大的能耗峰值。
安装变频驱动装置可以使系统平稳启动,并且根据实际需要自动调节能耗,实现能耗优化。
3.4 高效换热器传统的换热器热效率较低,热量损失较大。
替换成高效换热器可以提高热回收效率,减少能源浪费,达到节能的目的。
4. 风管系统改善风管系统在中央空调系统中起着重要的传输和分配作用。
通过改善风管系统,可以降低系统的能耗和能效提高。
以下是一些常见的改善方法:4.1 风管隔热通过对风管进行隔热处理,可以减少热量的损失。
隔热风管可以有效地保持风管内空气的温度,避免能量浪费。
4.2 风管密封风管系统的密封性直接影响空调系统的效能。
通过定期检查和修复风管系统的漏洞和缺陷,可以减少能源浪费,并提高系统的工作效率。
4.3 风量调节优化风量调节装置,可以根据需要调节送风量,避免过度冷却和能耗浪费。
5. 智能控制系统智能控制系统可以提高中央空调系统的能效。
某大厦中央空调制冷站节能改造措施方案1、某大厦中央空调系统制冷站介绍作为空调系统的冷源部分,中央空调系统制冷站是用于提供空调制冷效果的核心设备,主要由制冷机组、冷却水泵、冷冻水泵和冷却塔等设备组成。
中央空调系统运行过程中,首先通过压缩机将制冷剂的低压气体压缩为高压气体,进入冷凝器中换热,此时制冷剂的高压液态经过节流装置调整为低压低温液态进入蒸发器,该过程是完成制冷的关键步骤。
同时,高温冷冻回水经冷冻水泵被送入蒸发器盘管,使之与低温低压制冷剂进行热交换,变成低温冷冻水,并通过冷冻水泵作用将其送至各风机盘管,由冷却盘管吸收热量,降低空气温度,最后通过风机向功能间送风,完成循环制冷过程。
通过以上循环过程,中央空调系统制冷站可以将热气体转化成冷气体,以达到调节室内温度的目的。
1.1 设备使用现状某大厦的中央空调机房位于负一层,配备了 2 台定频螺杆式冷水机组、3台冷冻水泵(2用1备)、3台冷却水泵(2用1备)和2台横流冷却塔。
其中,空调冷冻水管系统采用一次泵变流量系统,冷却水系统为变流量并联式系统,冷却塔位于大厦的设备层。
目前,该系统存在以下使用问题:第一,冷水机组于2007年12月投入使用,运行时间过长,制冷效果较差,使用的冷媒为已被国家列入淘汰的冷媒 R22,具有产量少、价格高的缺点。
第二,原空调冷冻水管系统采用一次泵变流量系统,其冷却水系统为变流量并联式系统。
原有的冷冻泵和冷却水泵配置的流量比冷水机组要求的小,加上管网的水阻力大,导致实际运行 1 台冷水机组需要运行2台冷冻水泵和2台冷却水泵,增加了系统的运行能耗。
水泵电机为国家要求淘汰的Y2系列型号。
第三,针对位于设备层的 2 台侧出风的横流冷却塔,每台冷却塔由2台水量为150 m3/h的冷却塔组成,总电机功率为5.5×2 kW。
现场勘查发现电机已锈蚀严重,换热填充剂老化,部分补水管也已锈蚀,导致系统能效降低,运行成本增加,不利于建筑的绿色环保运行。
中央空调系统节能方案及原理中央空调是现代大厦物业、宾馆、商场不可缺少的设施,由于中央空调功率大,耗能大,加上设计上存在“大马拉小车”的现象,支付中央空调所用电费是用户一项巨大的开支。
贵酒店的制冷系统保持整栋大厦内恒温。
因为季节的变化,昼夜的变化,还有宾馆酒楼客人入住率的变化以及娱乐场所开放时间的变化,这样该系统制冷量具有很明显的需求变化,加之工艺设计上电机功率设计有相当的富裕量。
所以加变频节能改造是十分必要和有明显节电效果的。
随着变频技术的成熟和发展,“一天的电费用两天的电”不再是天方夜谭。
对中央空调进行节能改造是降本增效的一条捷径。
■节能改造的对象中央空调系统的工作过程是一个不断地进行热交换的能量转换过程。
冷却水和冷却水循环系统是能量的主要传递者。
因此,对冷冻水和冷却水循环系统的控制便是中央空调控制系统的重要组成部分,也是节能改造的对象。
1、冷冻水循环系统由冷冻泵及冷冻水管道组成。
从冷冻主机流出的冷冻水由冷冻泵加压送入冷冻水管道,通过各房间的盘管,带走房间内的热量,使房间内的温度下降,同时,房间内的热量被冷冻水吸收,使冷冻水的温度升高。
温度升高了的循环水经冷冻主机后又成为冷冻水,如此循环不已。
从冷冻主机流出,进入房间的冷冻水简称为“出水”,流经所有房间后回到冷冻主机的冷冻水简称为“回水”。
无疑回水的温度将高于出水的温度形成温差。
2、冷却水循环系统冷却泵、冷却水管道及冷却塔组成。
冷冻主机在进行热交换、使水温冷却的同时,必将释放大量的热量。
该热量被冷却水吸收,使冷却水温度升高。
冷却泵将升了温的冷却水压入冷却塔,使之在冷却塔中与大气进行热交换。
然后再将降温了的冷却水,送回到冷冻机组。
如此不断循环,带走了冷冻主机释放的热量。
流进冷冻主机的冷却水简称为“进水”,从冷冻主机流回冷却塔的冷却水简称为“回水”。
同样,回水的温度将高于进水的温度形成温差。
■节能原理1、变频调速节能冷冻水泵和冷却水泵都是传送流体的装置,这类负载消耗的能量与流量的立方成正比,推算可得到能量消耗与转速的关系,具体的关系表达式:即Q=K1n;H=K2n2;P=Q×H=K1K2n2=K3n3式中,K为常数,n为电机的转速。
中央空调节能改造方案一、概述在中央空调系统中,冷冻水泵、冷却水泵及冷却风机的容量是根据建筑物最大设计热负荷选定的,且留有一定的设计余量。
一般中央空调控制系统中,水泵及风机一年四季都是在工频状态下全速运行,采用节流或回流的方式来调节流量或风量,产生大量的节流或回流损失,且对水泵或风机电机而言,由于它是在工频下全速运行,因此造成了能量的大大浪费.由于四季的变化,阴晴雨雪及白天与黑夜时,外界温度不同,使得中央空调的热负荷在绝大部分时间里远比设计负荷低。
也就是说,中央空调实际大部分时间运行在低负荷状态下.据统计,67%的工程设计热负荷值为94-165W/m2,而实际上83%的工程热负荷只有58-93 W/m2,满负荷运行时间每年不超过10—20小时。
实践证明,在中央空调的循环系统(冷却泵、冷冻泵及冷却风机)中接入变频系统,利用变频技术改变电机转速来调节流量和压力的变化用来取代阀门控制流量,能取得明显的节能效果。
二、中央空调系统工作原理1。
1中央空调系统简图1。
2中央空调工作原理简述⑴、中央空调启动后,冷冻单元工作,蒸发器吸收冷冻水中的热量,使之温度降低;同时,冷凝器释放热量使冷却水温度升高。
⑵、降了温的冷冻水通过冷冻泵加压送入冷冻水管道,在各个房间由室内风机加速进行热交换,带走房间内的热量使房间内的温度降低后,又流回冷冻水端。
⑶、而升了温的冷却水通过冷却泵压入冷却塔,由冷却塔风机加速将冷却水中的热量散发到大气中,使水温降低后,流回冷却水端。
⑷、冷冻机组工作一段时间后,达到设定温度,由温度传感器检测出来,并通过中间继电器及接触器控制冷冻机停止工作,温度回升到一定值后又控制其运行。
三、中央空调存在的问题3. 1 冷却水系统的不足从设计角度考虑,冷却水泵电机的容量是按照最大换热量(即环境气温最高,且所有场所的空调都开足) 的情况下,再取一定的安全系数来确定的。
而通常情况下,由于季节和昼夜气温的变化以及开机数目的不足,实际换热量远小于设计值, 因此,电机容量远大于实际负荷,出现了大马拉小车的情况。
基于提高中央空调整体cop值的节能控制系统设计核心提示:摘要:考量中央空调能效最重要参数就是中央空调整体cop值,本文重点描述了采用复杂非线性控制系统实现中央空调整体cop值的提高,摘要:考量中央空调能效最重要参数就是中央空调整体cop值,本文重点描述了采用复杂非线性控制系统实现中央空调整体cop值的提高,来实现整体中央空调节能高效的提升,替代了传统简单的PID线性节能控制盒传统的简单局部设备的节能控制,使中央空调的节能控制翻开了新的篇章。
前言现代建筑能耗中,中央空调的能耗所占总建筑能耗的比例非常大,约占总能耗的50%---70%,而对于中央空调系统,冷热源的设备能耗又占中央空调总能耗的70%左右。
中央空调冷热源的设备能耗分为三部分:1、制造冷热源的高耗能设备,例如制冷主机,锅炉等2、输送冷热量的耗能设备,例如循环水泵3、冷凝热量排放的耗能设备,例如冷却塔风机所以如何应用先进的节能控制系统以及科学的管理手段在保证中央空调使用效果的情况下降低冷热源设备的能耗,在楼宇的节能降耗中显得尤为重要。
一、中央空调能耗浪费现象的原因分析中央空调是一个非常庞大复杂的系统,在利用耗能设备做功的情况下,将冷(热)量从室内移到室外,不仅包含了气——冷冻水、冷冻水——制冷剂、制冷剂——冷却水以及冷却水——室外空气之间等多个热交换过程,还包含了制冷剂从气态到液态,液态到气态的两个不同相变的过程,在这些复杂的热交换和相变过程中,不可避免的存在着各种各样的不平衡现象,造成冷(热)量的极大浪费。
1、满负荷的超余量设计表一中央空调每年运行时间和负荷率的关系2、末端设备的参数运行失控对于末端风机盘管和空调箱机组来说,管理者对其温度和湿度等参数的设置往往都难以控制,而空调的使用者往往在追求最大舒适度的情况下尽量调低(制冷季节)或调高(采暖季节)温控器的温度设置,根据冷热量测算,在温度设置相差1℃的情况下,可以造成该空间所供冷热量7%—10%浪费,所以如何结合先进的控制系统以及科学的管理措施实现末端设备参数的有效控制对于中央空调的节能来说非常重要。
中央空调系统水泵变频节能改造方案一、概述中央空调系统在现代企业及生活环境改善方面极为普遍,而且某此生活环境或生产工序中是属必须的,即所谓人造环境,不仅是温度的要求,还有湿度、洁净度等.至所以要中央空调系统,目的是提高产品质量,提高人的舒适度,集中供冷供热效率高,便管理,节省投资等原因,为此几乎企业、高层商厦、商务大楼、会场、剧场、办公室、图书馆、宾馆、商场、超市、酒店、娱乐场、体育馆等中大型建筑上都采用中央空调的,它是现代大型建筑物不可缺少的配套设施之一,电能的消耗非常之大,是用电大户,几乎占了用电量50%以上,日常开支费用很大.由于中央空调系统都是按最大负载并增加一定余量设计,而实际上在一年中,满负载下运行最多只有十多天,甚至十多个小时,几乎绝大部分时间负载都在70%以下运行.通常中央空调系统中冷冻主机的负荷能随季节气温变化自动调节负载,而与冷冻主机相匹配的冷冻泵、冷却泵却不能自动调节负载,几乎长期在100%负载下运行,造成了能量的极大浪费,也恶化了中央空调的运行环境和运行质量。
随着变频技术的日益成熟,利用变频器、PLC、数模转换模块、温度传感器、温度模块等器件的有机结合,构成温差闭环自动控制系统,自动调节水泵的输出流量;采用变频调速技术不仅能使商场室温维持在所期望的状态,让人感到舒适满意,可使整个系统工作状态平缓稳定,更重要的是其节能效果高达30%以上,能带来很好的经济效益.二、水泵节能改造的必要性中央空调是大厦里的耗电大户,每年的电费中空调耗电占60% 左右,因此中央空调的节能改造显得尤为重要。
由于设计时,中央空调系统必须按天气最热、负荷最大时设计,并且留10-20%设计余量,然而实际上绝大部分时间空调是不会运行在满负荷状态下,存在较大的富余,所以节能的潜力就较大,其中,冷冻主机可以根据负载变化随之加载或减载,冷冻水泵和冷却水泵却不能随负载变化作出相应调节,存在很大的浪费。
水泵系统的流量与压差是靠阀门和旁通调节来完成,因此,不可避免地存在较大截流损失和大流量、高压力、低温差的现象,不仅大量浪费电能,而且还造成中央空调最末端达不到合理效果的情况。
中央空调系统的节能1、概况空调系统带给了人们一个温度适宜、湿度恰当、空气清净的环境,但空调却又是现代楼宇的能耗大户。
根据国内、外资料统计,中央空调系统的全年能耗占整个建筑物全年能耗的40~60%。
在中央空调系统的耗能设备中冷水机组能耗最大;其次是风柜等末端设备,约占整个空调系统的25%;水泵占整个空调系统能耗的15~20%。
早期的投资方,较在乎的只是投资成本,但营运后才发现运行费用过高,如此长期营运所付出的代价远比投资节省的费用大得多,所以对中央空调系统实现智能化控制以达到节能的目的很有必要。
我司从事施工多年,积累了丰富的经验和实测数据,开发出一套投资成本少,节能效率达30%以上的智能化节能系统,使工程安装达到同内外先进水平。
在控制功能和节约运行成本方面有了更大的突破.为了让您对我们的理念有更深入的了解,下面我们论述一下整个空调系统的节能及智能化控制。
国家制冷学会的大量实地调查数据显示,在我国南方,特别是珠三角地区,每年空调制冷开机时间是10个月左右,情况如图表:机组运行负载情况按季节变化分析如下:从上图可看出100%~70%负载量在7、8、9月份出现;70%~40%负载量在5、6、10月份出现;40%以下负载量在3、4、11、12月份出现;可见一年中系统负载率在50%以下的时间占全部运行时间的50%以上。
2、水泵的节能按第一节概况内容中图表统计分析,系统负载率在50%以下的时间占全部运行时间的50%以上,满负荷的机会不多,若采用普通常规的控制系统,中央空调系统的水泵、冷却塔必须全天运行,能源浪费很大.实际运行时有50%以上的停泵、停风机的机会.按以下图表分析,变频变速水泵节能潜力很大,下面为空调系统水泵的节能措施。
2。
1 空调系统水泵的运行分析空调水系统的特点:一是空调设备绝大部分时间内在远低于额定负荷的情况下运转;二是空调水系统供回水温差远低于空调系统的温差,无法进行有效的质调节;三是工程设计必须考虑富余量,以保证在实际情况发生各种变化时,系统仍可达到要求的参数,但在实际运行时,为了消除这些富余量又要靠阀门去调整,由此造成浪费。
中央空调节能控制系统中央空调系统的节能分为以下4个部分•冷冻水循环节能改造•冷却水循环节能改造•冷却塔风机节能改造•末端风机节能改造冷冻水控制由于空调系统设计时是按最大负荷考虑,在大部分时间里冷冻水还未充分将“冷量”放出就循环回主机,导致大量的能量损耗在水循环中了。
采用变频控制后,系统根据温差制动的调节冷冻水循环快慢,使冷冻水充分的在盘管中释放冷量。
冷却水控制一般中央空调的冷冻水泵和冷却水泵由多台水泵构成,为实现其温差和温度控制多采用启停泵的台数实现有级调节,调节方式“粗糙”不能实现精确控制。
而采用变频系统后使用变频一拖多方式。
不但实现精确调节而且节约能耗。
冷却塔风机控制冷却塔的风机冷却的效果随着天气的变化而变化,这将是能量损耗的中心。
当大气的温度较低时,这时风机的作用几乎是多余的,而当大气的温度较高时,风机的散热效果就较为明显。
利用冷却水的温度对电机进行无级的变频调速,进行恒温控制,极大的节省风机的不必要的能量损耗。
末端风机控制末端风机,采用的是启停控制来达到粗略的恒温的目的,这样使得室内的温度在很大的一个区间内波动,人体感觉不好。
通过直接使用变频器内部自带的PI控制系统。
实现一个恒温控制系统。
泰发兴科技采用——先进的自动变温差控制方式中央空调节能工程的控制方式:一般分为恒压差控制、恒温差控制,控制算法为PID或者相应变种,而我公司则集中技术力量研发了自动变温差的控制方案,控制算法为智能模糊控制。
以下是各种控制方式和算法的对比:设计全面的系统功能系统实现三级密码设定分别用于系统管理、设备调试、日常维护,互相实现隐蔽,防止错误修改。
各泵轮流启动轮动加泵减泵,运行机会均等。
各泵轮流启动,每个泵运行时间大致相等,互为备用。
防止泵长期不用锈死,同时防止个别泵运行时间过久,出现过度磨损。
故障泵自动监测、自动退出程序实时监控电机过热情况和电机控制回路,如果发现问题,该泵自动从控制流程中退出,控制回路断电,防止故障扩大化。
中央空调供暖系统的节能改造方案与技巧随着社会的发展和人们节能意识的增强,中央空调供暖系统的节能改造已经成为一个重要的课题。
如何通过优化系统设计和调整运行方式,实现供暖系统能效的提升,成为各行各业广泛关注的问题。
本文将介绍几种中央空调供暖系统的节能改造方案与技巧,帮助读者在实践中节约能源、降低成本,同时保证供暖舒适。
一、优化供暖系统设计1. 选择高效设备:在进行节能改造的同时,我们应该注重选择高效设备,如高效的换热器和压缩机等。
这些设备具有更高的热效率和能耗控制能力,能够有效提高供暖系统的能效。
2. 进行系统综合分析:通过对供暖系统进行综合分析,可以找出系统中存在的问题并采取相应的改进措施。
比如,通过改变供水供暖温度、减小冷却水温度,可以降低供暖系统的能耗。
二、调整供暖系统运行方式1. 合理调节温度:合理调节供暖系统温度,既能够满足舒适的供暖需求,又能够降低系统的能耗。
一般来说,可以将供水温度调整到较低的水平,同时根据不同的室内温度以及季节变化进行相应调整,以降低系统的能耗。
2. 排气排污:定期进行供暖系统的排气排污,清洗灰尘和杂质,保证系统正常运行。
因为压缩空气中的湿气含量大,会降低压缩机的效率,增加能耗。
定期从系统中排除空气和污染物质,能够减少能量损失,提高系统能效。
三、采用新技术和节能设备1. 应用智能控制技术:利用智能控制技术实现供暖系统的自动化运行和智能控制,能够提高系统的运行效率,减少能耗。
通过智能化的温度控制和区域分时运行等技术手段,可以实现供暖系统的精细化管理,达到节能的目的。
2. 使用节能设备:选用高效的电动阀门、变频泵等节能设备,能够降低系统的能耗。
这些设备具有较低的功耗和高效的能量利用率,能够在保证供暖质量的同时,实现能耗的降低。
通过以上的节能改造方案与技巧,我们可以有效地降低中央空调供暖系统的能耗,提高能效,并且保证供暖的质量和舒适度。
在实际应用中,我们可以根据具体情况结合不同的方法进行改造,以达到最佳的节能效果。
绪论 1.1 前言
各类建筑物中,大量采用先进设备和相应配套设备而成的中央空调系统已 成为现代化建筑技术的重要标志之一,是现代建筑创造舒适高效的工作和生活 环境所不可缺少的重要基础设施。对这些设备的设计、安装和运行管理不仅直 接关系到业主和用户的根本利益,而且也关系到对部环境的保护。
1.2 改进中央空调节能控制的重要性 随着我国经济建设的发展,中央空调更加普度,对中央空调能耗问题的研 究就日益重要。在智能建筑中,集中空调系统的监控点数量常常占全楼监控点 总数的 50%以上,其能耗常常占全楼总能耗量的 5o%以上。由此可见,中央空 调系统在现代建筑中是极其重要性
1.3 改进中央空调节能控制的目标 对空调系统能耗的研究要实现的目标是,如何在创造良好室内小环境的前提下利用能源, 达到对外部大环境的最小破坏.以实现可持续发展的长远目标。该研究是一个非常广泛的课 题.涉及许多学科。本文从工程“寿命周期(circle life)”的观点,从工程现状、工程设计, 工程施工和运行管理等方面探讨了中央空调系统节能的措施和方法。
2 中央空调系统简介 2.1 中央空调的组成: 1.蒸发器 2.冷凝器 3.风机盘管 4.膨胀水箱
1 5.冷却水塔 如图 1 所示
中央空调系统的工作过程是一个不断进行能量转换以及热交换的过程。其 理想运行状态是: 冷冻水循环系统中,在冷冻泵的作用下冷冻水流经冷冻主机,在蒸发器进行 热交换,被吸热降温后被送到终端盘管风机或空调风机,经表冷器吸收空调室 内空气的热量升温后,再由冷冻泵送到主机蒸发器形成闭合循环。 冷却水循环系统中,在冷却泵的作用下冷却水流经冷冻机,在冷凝器吸热升 温后被送到冷却塔,经风扇散热后再由冷却泵送到主机,形成循环。在这个过 程里,冷冻水、冷却水作为能量传递的载体,在冷冻泵、冷却泵得作用下不停 地循环在各自的管道系统里,不断地将室内的热量经冷冻机由冷却塔排出。(如 图 1.1 所示) 在中央空调系统设计中,冷冻泵、冷却泵的装机容量是取系统最大负荷再增加
2 10%—20%余量作为设计安全系数。据统计,在传统的中央空调系统中,冷冻水、 冷却水循环用电约占系统用电的 12%—24%,而在冷冻主机低负荷运行时,冷却 水、冷冻水循环用电就达 30%—40%。因此,实施对冷冻水和冷却水循环系统的 能量自动控制是中央空调系统节能改造及自动控制的重要组成部分。
图 1.1 中央空调系统结构图 3. 建立系统节能观念.选择合理的设计方案 实现空调节能的根本途径,就在于巧妙地利用室内外条件、维护结构及空 调设备的相互作用关系,选择满足建筑节能要求的方案,既电造出舒适、高效 的室内环境,而同时又实现大幅度节能的目的。
3.1 空调室内温度的确定。 经重庆、上海、广州等地区的实践证明,夏季室内温度低 1℃或冬季高 1℃, 3 工程投资将增加 6%能耗增加 8%,并且加大室内外温差也不符台卫生学要求。 舒适性空调夏季比较理想的室内温度是比室外环境温度低 5—8℃为好。
3.2 围护结构。 空调冷(热)负荷可分为围护结构冷(热)负荷和室内冷(热)负荷。下面从门 窗的节能方面.进行阐述。控制窗墙比:通过外窗的耗热量占建筑物总耗热量的 35%~45% ,在保证室内采光良好的前提下,合理确定窗墙比十分重要。一般 规定各朝向的窗墙比不得大于下列数字:北向 25%;东、西向 30%;南向%。 提高门窗气密性:房间换气次数由 0.9 次/h 降到 0.6 次/h,建筑物的能耗可 降低 8%左右,因此设计中应采用密闭性良好的门窗,而加设密封条是提高门 窗气密性的重要手段,密封条应采用弹性良好、镶接牢固严密、经久耐用的产 品,根据门窗的具体情况,分别采用不同的密封条,如橡胶条、塑料条或橡塑 结合的密封条其形状可为条形或冲形。固定方法可用粘贴、挤紧或钉结。
3.3 空调冷热源 中央空调能耗一般包括三部分。 (1)空调冷热源; (2)空调机组末端设备; (3)水或空气输送系统。这三部分能耗中,玲热源能耗约占总能耗的 50% 左右.是空调节能的重要内容。如果均把各自消耗的能量折算成一次能 源,则备类机组均可用单位时间内一次能源消耗能量所制取的玲量或热 量进行比较。本文使用“一次能源效率 OEER(W/W) 来表示.从单位能 耗角度考虑.夏季制冷:离心式、螺杆式冷水机组 O 旺 R 值最高.吸收式 冷水机组 OEER 最小;冬季供热:螺杆式、活塞式热泵冷热水机组 OEER 最高电热水机组最低.即能耗最高。
3.4 空调水系统。 4 一般空调水系统的输配用电,在冬季供暖期问约占整个建筑动力用电的 2o%~25% ,夏季供冷期间占 12%~24%.因此水系统节能具有重要意义目前, 空调水系统在设计上存在着一些问题: (1)选择水泵是按设计值查找水泵样本铭牌参数确定,而不是按水泵的特性曲线 选定水泵型号; (2)未对每个水环路进行水力平衡计算,对压差相差悬殊的回路也未采取有效措 施,因此水力、热力失调现象严重; (3)大流量、小温差现象普遍存在,设计中供、回水温差一般取 5cC,但经实测, 夏季冷冻水回水温差较好的为 35,较差的只有 1.5~2℃,造成实际水流比 设计水量大 1.5 倍以上,使水泵电耗大大增加。因此,空调水系统节能应从 如下方面着手考虑: (3.1)设计人员应重视水系统设计,认真进行水系统各环路的计算,并采取相 应措施保证各环路水力平衡; (3.2)认真校对和计算空调水系统相关系数,切实落实节能设计标准的要求值, 积极推广变频诃速水泵,冬、夏两用双速水泵等节能措施;(3)制冷系 统冷却水进水温度的高{氐对主机耗电量有着重要影响,一般推算,在 水量一定情况下,进水温度高 1℃,溴化锂冷水机组能耗高 6%。 4.中央空调水泵系统变频改造模型介绍
4.1 泵的特性分析与节能原理 泵类的特性和参数 纯粹用于抽水的功率叫有效功率 有效功率=(1000qh)/(75×60/0.736)=qh/6.11(kw) 式中,q 为流量(m3/min);h 为总扬程(m)。 设在扬程内 1m3 的水的重量为 1000kg,因此:
5 泵的轴功率=(有效功率)/ 泵的效率(kw) 电动机输出功率=(1.05~1.2)×轴功率(kw) 泵是一种平方转矩负载,其转速 n 与流量 Q, 扬程 H 及泵的轴功率 N 的 关系如下式所示:
Q1=Q2(n1/n2) H1=H2(n12/n22) N1=N2(n13/n23) (2.1) 上式表明,泵的流量与其转速成正比,泵的扬程与其转速的平方成正比, 泵的轴功率与其转速的立方成正比。当电动机驱动泵时,电动机的轴功率 P(kw) 可按下式计算: P=ρQH/ηcηF×10-2 (2.2) 式中: P:电动机的轴功率(KW) Q:流量(m3/s) ρ:液体的密度(Kg/m-2) ηc:传动装置效率 ηF:泵的效率 H:全扬程(m) 调节流量的方法:
6 图 2.1 如图 2.1 所示,曲线 1 是阀门全部打开时,供水系统的阻力特性;曲线 2 是额定转速时,泵的扬程特性。这时供水系统的工作点为 A 点:流量 QA,扬程 HA;由(2.2)式可知电动机轴功率与面积 OQAAHA 成正比。今欲将流量减少为 QB,主要的调节方法有两种: (1)转速不变,将阀门关小 这时阻力特性如曲线 3 所示,工作点移至 B 点:流量 QB,扬程 HB,电动机的轴功率与面积 OQBBHB 成正比。 (2)阀门开度不变,降低转速,这时扬程特性曲线如曲线 4 所示,工作点 移至 C 点:流量仍为 QB,但扬程为 HC,电动机的轴功率与面积 OQBCHC 成正比。
对比以上两种方法,可以十分明显地看出,采用调节转速的方法调节流量, 电动机所用的功率将大为减小,是一种能够显著节约能源的方法。 根据异步电动机原理 n=60f(1-s)/p (2.3)
式中:n:转速 f:频率 p:电机磁极对数 s:转差率 7 由(2.3)式可见,调节转速有 3 种方法,改变频率、改变电机磁极对数、 改变转差率。在以上调速方法中,变频调速性能最好,调速范围大,静态稳定 性好,运行效率高。因此改变频率而改变转速的方法最方便有效。 根据以上分析,结合公司中央空调的运行特征,利用变频器、PLC、数模转 换模块、温度模块和温度传感器等组成温差闭环自动控制,对中央空调水循环 系统进行节能改造是切实可行,较完善的高效节能方案。 因为中央空调系统是由主机、冷冻水、冷却水等若干个子系统组成的一个 较为复杂的系统,所以对每个子系统进行改造时,都要考虑器对整个系统的影 响。因此我们在中央空调系统变频改造时采用了神经元网络和模糊控制的方法, 保证整个系统的最优化运行。
4.2 冷却水系统(包括一次及二次系统) 冷却水的进出口温度差为 5℃时,空调主机的热交换率最高,同时为了保 证正常供水,还要保证冷却水的压力和流量。因此将进口温度、出口温度、管 网压力、管网流量等信号输入控制柜的中央控制器中,由中央控制器根据当前 的具体数据计算出所需流量值,确定冷却水泵投入的台数及工作频率,保证能 耗最低且系统最优工作方式。
4.3 冷冻水系统: 为了使空调主机效率最高,应保证冷冻水进出主机温度差为 5℃,同时为 了保证供水需求,必须保证冷冻水的压力和流量,而且必须保证冷冻水的温度 不能过低,避免主机结冰。因此将进口温度、出口温度、管网压力、管网流量 等信号输入控制柜的中央控制器中,由中央控制器根据当前的具体数据计算出 所 需流量值,确定冷冻水泵投入的台数及工作频率,保证能耗最低且系统最 优工作方式
5.冷冻泵进行变频改造 8