一種空調(diào)多工況分區(qū)控制方法及節(jié)能分析

摘 要：介紹集中空調(diào)系統(tǒng)的多工況分區(qū)控制方式，提出一種全年運(yùn)行的工藝性空調(diào)系統(tǒng)的八工況分區(qū)控制方法，闡述工況分區(qū)的原則及各工況區(qū)的調(diào)節(jié)方法，并與常規(guī)控制方式進(jìn)行節(jié)能對(duì)比分析。

關(guān)鍵詞：集中空調(diào)系統(tǒng) 多工況分區(qū) 節(jié)能

中圖分類號(hào)：U3.T8131 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）07（a）-0055-02

空調(diào)普遍按夏季、冬季、過(guò)渡季三個(gè)工況的運(yùn)行模式進(jìn)行控制，因一年之中氣候變化很大，特別在全年運(yùn)行的工藝性空調(diào)系統(tǒng)，由于一天之中溫濕度變化也很大，僅按三個(gè)工況進(jìn)行控制，不能利用新風(fēng)冷源且存在冷、熱抵消。采用空調(diào)多工況分區(qū)控制，能充分利用室外新風(fēng)冷源并減少冷、熱抵消，達(dá)到節(jié)能運(yùn)行的目的。在卷煙廠、核電站、電子廠、制藥廠等全年運(yùn)行的工藝性空調(diào)系統(tǒng)中，由于空調(diào)運(yùn)行能耗大，采用多工況分區(qū)控制具有重要意義。

空調(diào)多工況分區(qū)控制技術(shù)，是按全年氣候參數(shù)，在焓濕圖上作出氣象包絡(luò)線，劃分不同工況分區(qū)。采用PLC控制器，按不同工況區(qū)執(zhí)行相應(yīng)控制程序，再按照特定的控制邏輯和控制算法，對(duì)各執(zhí)行部件實(shí)施開關(guān)控制或連續(xù)控制，以實(shí)現(xiàn)正確的分區(qū)轉(zhuǎn)換、操作順序、定時(shí)啟停、累計(jì)計(jì)時(shí)、負(fù)荷均衡，在滿足控制精度要求的條件下節(jié)能運(yùn)行。

1 多工況分區(qū)的控制原理

典型的工藝性空調(diào)系統(tǒng)配置有混合、過(guò)濾、表冷、加熱、加濕、送風(fēng)機(jī)等。按三個(gè)工況運(yùn)行的空調(diào)系統(tǒng)，每個(gè)運(yùn)行模式對(duì)應(yīng)一個(gè)固定的新風(fēng)比，在高溫高濕時(shí)用表冷器進(jìn)行降溫除濕，再用加熱器加熱至送風(fēng)點(diǎn)；在低溫低濕時(shí)用加熱器和加濕器進(jìn)行加熱加濕；在過(guò)渡季視室外溫濕度情況進(jìn)行降溫、升溫或加濕。這種控制方式不能充分利用新風(fēng)冷源，且大部分時(shí)間存在冷、熱抵消。

為實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行，改為多工況分區(qū)控制，新、回風(fēng)閥門改為可根據(jù)不同需要隨時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)的比例調(diào)節(jié)閥。同時(shí)在原有新風(fēng)、回風(fēng)溫濕度傳感器的基礎(chǔ)上，再增加混合風(fēng)、送風(fēng)溫濕度傳感器，以及表冷器后的溫度傳感器。控制系統(tǒng)的原理圖如圖1。

在新風(fēng)、回風(fēng)、送風(fēng)、混合段處，均安裝溫濕度傳感器，分別用于檢測(cè)新風(fēng)、回風(fēng)、送風(fēng)和混合風(fēng)的溫濕度，在表冷器后裝檢測(cè)露點(diǎn)溫度的傳感器，所有敏感元件均與控制器的輸入端連接。整個(gè)系統(tǒng)各種控制的實(shí)現(xiàn)，都通過(guò)PLC可編程控制器來(lái)完成。PLC的復(fù)數(shù)輸入端分別與室外新風(fēng)（溫度tW、濕度dW、焓iW值）測(cè)量裝置、室內(nèi)回風(fēng)（溫度tN、濕度dN、焓iN）設(shè)定裝置、混合風(fēng)（溫度tC、濕度dC、焓iC）測(cè)量裝置、送風(fēng)（溫度tO、濕度dO、焓iO）設(shè)定裝置、表冷器溫度測(cè)量裝置、過(guò)濾器壓差報(bào)警裝置連接；PLC的復(fù)數(shù)輸出端分別與新風(fēng)閥、回風(fēng)閥、冷水閥、電加熱調(diào)功器（或蒸汽閥）、加濕器的控制器以及風(fēng)機(jī)變頻器連接。PLC控制器根據(jù)新風(fēng)傳感器測(cè)出的溫度tW和相對(duì)濕度ФW，計(jì)算出含濕量dW和焓iW，再與預(yù)設(shè)的多工況區(qū)域分界點(diǎn)tN、tO、tWX、dO、dWX、iN比較，確定工況工作區(qū)域及其運(yùn)行方式。

傳感器檢測(cè)室外新風(fēng)并與溫濕度設(shè)定值進(jìn)行比較，通過(guò)內(nèi)置的PID控制技術(shù)，判斷采用何種控制方式。當(dāng)新風(fēng)溫濕度適宜時(shí)，不需熱濕處理，直接調(diào)節(jié)新、回風(fēng)閥的開度，使混合風(fēng)達(dá)到室內(nèi)溫濕度的要求；當(dāng)新風(fēng)溫濕度太高或太低時(shí)，關(guān)小新風(fēng)閥，同時(shí)啟動(dòng)表冷閥或加熱閥，對(duì)空氣進(jìn)行冷卻或升溫。

2 空調(diào)多工況的分區(qū)及各分區(qū)控制說(shuō)明

（1）工況分區(qū)。

空調(diào)系統(tǒng)的制冷和加熱形式很多，但在原理上基本相同。而加濕除了形式不同之外，在原理上還分等焓加濕和等溫加濕兩種，等溫加濕因控制精度高在工藝性空調(diào)中廣泛應(yīng)用。原理不同，其分區(qū)也不同，現(xiàn)以加濕為等溫加濕進(jìn)行分區(qū)，工況分區(qū)太多，控制復(fù)雜且沒必要，太少又不節(jié)能。綜合考慮以八工況進(jìn)行分區(qū)。如圖2。

3 空調(diào)多工況分區(qū)控制節(jié)能運(yùn)行分析

空調(diào)多工況分區(qū)控制，雖增加一些檢測(cè)元件造成初投資的增加，但能充分利用新風(fēng)冷源并避免冷、熱抵消，能耗可大大降低。某煙廠聯(lián)合工房空調(diào)改造，采用多工況分區(qū)控制方式，空調(diào)系統(tǒng)的綜合能耗與改造前相比降低了37.6%，節(jié)能效果相當(dāng)明顯。常規(guī)空調(diào)控制系統(tǒng)按三種運(yùn)行模式，其中，夏季運(yùn)行為制冷除濕+再熱，時(shí)間約5個(gè)月；冬季運(yùn)行為加熱加濕，約4個(gè)月；過(guò)渡季運(yùn)行為制冷、加熱或加濕，約3個(gè)月。多工況分區(qū)控制分八種運(yùn)行模式，分區(qū)細(xì)且一天之中可能有幾種運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)最大限度的節(jié)能運(yùn)行。在夏季，采用多工況分區(qū)控制方式，可推遲或減少冷凍機(jī)的開機(jī)時(shí)間，并且再熱也可大為減少，保守估算，夏季可減少20%的制冷和50%的再熱；在冬季，與常規(guī)空調(diào)運(yùn)行對(duì)比，節(jié)能幅度不大；在過(guò)渡季，由于充分利用室外新風(fēng)，基本可以不開冷凍機(jī)，大部分時(shí)間經(jīng)調(diào)節(jié)混合風(fēng)比例后送進(jìn)房間即可，小部分時(shí)間僅微量加熱或加濕，過(guò)渡季節(jié)運(yùn)行能耗至少降低50%。

4 結(jié)語(yǔ)

（1）采用多工況分區(qū)控制，能充分利用新風(fēng)冷源并避免冷熱抵消。

（2）分區(qū)太多，控制復(fù)雜，太少又不節(jié)能，等溫加濕形式的空調(diào)系統(tǒng)以八個(gè)區(qū)為宜。

（3）多工況分區(qū)控制在卷煙廠、核電站、電子廠、制藥廠等工藝性空調(diào)系統(tǒng)中有明顯的節(jié)能效果。

參考文獻(xiàn)

[1]趙榮義.空氣調(diào)節(jié)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1994.

[2]路延魁.空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1999.