基于DDC的中央空調(diào)節(jié)能改造及應(yīng)用分析

（寧夏人民會堂管理中心，寧夏 銀川 750000）

為解決空調(diào)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，各大空調(diào)公司開始了大規(guī)模的改革，利用西門子控制器，還有變頻器，將冷卻水泵和冷凍水泵進(jìn)行調(diào)控，以達(dá)到節(jié)能的效果，并且在空調(diào)中裝置位機(jī)，可以對空調(diào)的運作進(jìn)行監(jiān)控管理。

1 中央空調(diào)系統(tǒng)現(xiàn)狀

在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的帶動下，居民對生活水平的要求越來越高，這也使大量的中央空調(diào)投入使用。目前，我國的空調(diào)產(chǎn)業(yè)還不是很成熟，全國統(tǒng)一的空調(diào)運行系統(tǒng)下顯露出中央空調(diào)的一大弊端，那就是耗電量問題。目前市場上的中央空調(diào)都是大型且耗電量極高的空調(diào)，不僅給使用者經(jīng)濟(jì)上的壓力，還十分不利于管理，完全手動化的系統(tǒng)需要人力的投入，這些弊端都對空調(diào)業(yè)的發(fā)展造成了威脅。

1．1 空調(diào)系統(tǒng)示意

本試驗對學(xué)校教學(xué)樓內(nèi)的中央空調(diào)進(jìn)行研究分析，其主機(jī)為螺桿式，額定功率為80kW，以及冷卻水泵一臺、冷凍水泵一臺、冷卻塔一臺。機(jī)器末端聯(lián)系風(fēng)機(jī)盤管。中央空調(diào)具體系統(tǒng)見圖1。

1．2 水量大耗電問題

在空調(diào)工作時，會把負(fù)荷控制在60%的范圍內(nèi)，以保證空調(diào)長久穩(wěn)定的運行。而冷卻水泵和冷凍水泵在運作時，其所產(chǎn)生的電量是由水量決定，這種設(shè)計有很多弊端，空調(diào)工作需要的水量大，而供回水的溫差小，如此一來，就耗費了很多電力。

圖1 中央空調(diào)系統(tǒng)示意圖

1．3 手動系統(tǒng)難管理問題

對于中央空調(diào)在使用的過程中出現(xiàn)的一系列問題，不能直觀地表達(dá)出來，無法實現(xiàn)智能化的數(shù)據(jù)反饋保存，這也是管理上十分困難的問題，數(shù)據(jù)不能直觀地顯示，就需要有專門的人員對中央空調(diào)進(jìn)行定期檢測，這不僅浪費了人力物力資源，更給中央空調(diào)的管理造成了困擾。

2 自動化技能改造分析

經(jīng)過對中央空調(diào)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)的分析，得出有效的解決方案。為了緩解中央空調(diào)耗電大的問題，在空調(diào)的設(shè)計上，可以利用西門子控制器，以及變頻器，對冷凍水泵進(jìn)行調(diào)控，并減弱冷卻塔風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)動速度，控制冷卻水泵閉環(huán)，以上述手段控制空調(diào)耗電。

2．1 改變水泵轉(zhuǎn)速來改變軸功率，達(dá)到節(jié)能目的

其中Q1、Q2為流量；H1、H2為揚程；N1、N2為軸功率；n1、n2為轉(zhuǎn)速。進(jìn)行理論分析并求證：

根據(jù)對試驗的考證以及對文獻(xiàn)記載的參考，可以發(fā)現(xiàn)，水泵軸功率不僅和水泵轉(zhuǎn)速的三次方成正比例關(guān)系，水泵軸功率和很多種相關(guān)因素有關(guān)，但其試驗結(jié)果無一不證明，可以通過改變水泵轉(zhuǎn)速來改變軸功率，這個方法是目前改變中央空調(diào)耗電大問題的最有效手段。

2．2 通過改變頻調(diào)率改變水泵轉(zhuǎn)速，達(dá)到節(jié)能的目的

其中n為轉(zhuǎn)速；f為頻率；p為磁極對數(shù)；s為轉(zhuǎn)差率，進(jìn)行理論分析并求證。

根據(jù)上述公式，對試驗反復(fù)推敲并求證，可以得出結(jié)論，要想改變水泵的轉(zhuǎn)速，有三種可行性方法，首先，可以通過改變頻調(diào)率來改變水泵轉(zhuǎn)速；其次，可以通過改變電機(jī)磁極對數(shù)來改變水泵的轉(zhuǎn)速；最后，可以通過改變轉(zhuǎn)差率來改變水泵的轉(zhuǎn)速。再次，對已知條件進(jìn)行試驗，可以得出結(jié)論，在上述三個改變水泵轉(zhuǎn)速的方法中，通過改變頻率來改變水泵轉(zhuǎn)速的方法最為合適，因為調(diào)速范圍大，而且其靜態(tài)穩(wěn)定性高，運行效率顯著。

2．3 通過末端傳感器，實行自動化控

我國市場上的中央空調(diào)所面臨的問題，除了耗電量大，還有一個是管理不方便的問題。因為中央空調(diào)的運作需要的是人力維護(hù)，不能做到自動化運行，而且中央空調(diào)不能對自身數(shù)據(jù)進(jìn)行反饋，這給中央空調(diào)的管理造成了一定的困難。針對中央空調(diào)管理不方便的問題，做出研究與調(diào)查，并得出了結(jié)論?？梢栽谥醒肟照{(diào)的西門子控制器，溫感器上加裝數(shù)據(jù)設(shè)備，通過設(shè)備的投入，對中央空調(diào)的各項數(shù)據(jù)進(jìn)行收集校對，并傳遞到監(jiān)控設(shè)備上。如此一來，中央空調(diào)的各種信息都可以及時準(zhǔn)確地反饋給工作人員，不僅減少了人力的投入，還保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確。工作人員也可以通過設(shè)備對空調(diào)進(jìn)行開關(guān)機(jī)處理，并且可以通過對數(shù)據(jù)的監(jiān)控分析，確保中央空調(diào)的穩(wěn)定運行，并且可以在中央空調(diào)出現(xiàn)問題時及時進(jìn)行檢修。

3 節(jié)能改造措施

3．1 冷凍水泵的控制

目前我國市場上的中央空調(diào)所利用的冷凍水泵，都是通過供回水的壓差來進(jìn)行控制的，可以考慮在供回水干管上端加裝一個壓差傳感器，再次通過壓差傳感器把供回水壓差模擬信號傳送給西門子控制器的AI1接口位置，將西門子控制器的AO1接口連接變頻器處，并對西門子控制器進(jìn)行編程設(shè)置，重新設(shè)定壓差數(shù)值，并將供回水壓差數(shù)值由末端風(fēng)機(jī)盤管全部開啟時的壓差確定。通過試驗可以得知，當(dāng)實際供回水壓差增大時，可以看到負(fù)荷減小，這時可以超控控制器給出變頻器信號，讓通過變頻器頻率減小，達(dá)到減少水泵轉(zhuǎn)速的目的。反之，當(dāng)末端負(fù)荷不斷增大時，實際供回水壓差會隨之減小。

3．2 冷卻水泵及冷卻塔風(fēng)機(jī)的控制

通過多次試驗比對，得出結(jié)論，可以通過對冷卻水泵的利用，對供回水的溫差進(jìn)行控制，可以在中央空調(diào)的供回水干管上裝置一個溫度感應(yīng)器，通過溫度感應(yīng)器將供回水溫差的模擬信號傳輸?shù)轿鏖T子控制器的AI2、AI3接口上，而將西門子控制器的AO2接口連接到變頻器，對西門子 控制器進(jìn)行重新編程設(shè)計，設(shè)定供回水溫差為10℃，當(dāng)溫度感應(yīng)器傳出來的實際溫差不斷增大時，可以說明中央空調(diào)的負(fù)荷也在增大，此時，讓控制器給變頻器信號，控制變頻器頻率增大，以達(dá)到增大水泵及風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的，反之當(dāng)中央空調(diào)末端負(fù)荷減小時，實際溫差也會隨之減小，將控制器顯示出的實際溫差和設(shè)定溫差進(jìn)行比較后得出結(jié)論，變頻器頻率減小時，水泵及冷卻塔轉(zhuǎn)速也會降低。

3．3 組態(tài)監(jiān)控系設(shè)計

現(xiàn)在，許多空調(diào)技術(shù)公司為緩解以上弊端，都采取智能化系統(tǒng)代替人工系統(tǒng)，在空調(diào)末端加入傳感裝置，將空調(diào)系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控。例如，對約克、麥克威爾空調(diào)主機(jī)的品牌系列中央空調(diào)進(jìn)行試驗，控制器使用一臺XH50的控制器，通過傳感器對冷凍水溫度、冷卻水溫度的供回水溫度、變頻器、冷水閥等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)控，同時通過網(wǎng)絡(luò)連接到計算機(jī)的操控系統(tǒng)，工作人員通過計算機(jī)造作系統(tǒng)對整個中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。監(jiān)控系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 中央空調(diào)監(jiān)控系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖

4 結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展，人們對生活水平的要求越來越高，這就造成了大量中央空調(diào)的投入使用。中央空調(diào)的大量使用導(dǎo)致中國社會電力需求持續(xù)增長，人們也發(fā)現(xiàn)了重要空調(diào)的弊端，比如耗電量大、監(jiān)控管理不完善。為了解決上述問題，各個企業(yè)通過加設(shè)監(jiān)控系統(tǒng)、對冷凍水泵的控制等方式，大大緩解了重要空調(diào)的耗電問題，規(guī)避了耗電，優(yōu)化了管理，這些都將推動中央空調(diào)產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。