PLC與變頻器在中央空調節(jié)能改造中的應用

郭志源

濮陽市中醫(yī)醫(yī)院 河南濮陽 457001

中央空調已經成為人們生活中不可或缺的一個部分，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，都有中央空調的影子。但是，中央空調在被應用得越來越廣泛的同時，也暴露出了耗能量大的特點，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，綜合了計算機技術、自動控制技術和通訊技術而發(fā)展起來的一種新型、通用的自動控制裝置。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。一個循環(huán)掃描周期主要可分為三個階段。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，并將相應的邏輯運算結果存入對應的內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)寄存器中的內容，依次送到輸出鎖存電路，從而驅動輸出組件，這才形成PLC的實際輸出。

2 中央空調暖通設計應遵循的基本原則

①經濟性原則。在進行暖通空調設計時，應將經濟性放在整個方案選取的首位。在設計之初，對系統(tǒng)方案進行整體的預算，不僅包括一次性設備的投資，還應涵蓋運行費用和能耗以及使用壽命。再對比各方案之間的經濟性，若在達到要求和條件允許的情況下，應選擇投資最低的方案作為最終的方案。②節(jié)能性原則。在進行暖通空調設計時要充分堅持節(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對暖通空調設備進行優(yōu)化設計和改造。但是，不能為了節(jié)能而不顧成本，一味地使用新技術，還應結合成本預算，合理選用節(jié)能環(huán)保措施[2]。

3 中央空調節(jié)能運行的管理對策

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回水和出水溫度讀入，同時計算出溫差值；然后根據(jù)溫差值來控制電機轉速，調節(jié)流量；溫差小，室內溫度低，負荷小，降低轉速，減小循環(huán)速度和流量；溫差大，系統(tǒng)負荷大，提高轉速，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。送到空調風機或盤管風機；通過蒸發(fā)吸熱，升溫，溫差5℃，再由冷凍泵送到壓縮機形成閉合循環(huán)。冷卻泵控制：PLC通過溫度檢測模塊將冷卻泵進水出水溫度讀入，同時計算出溫差值；然后根據(jù)溫差值來控制電機轉速，調節(jié)流量；溫差大，冷凍機負荷大，應提高轉速，加大冷卻水的循環(huán)量；溫差小，冷凍機負荷小，降低轉速，減小冷卻水的循環(huán)量。在冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中,冷卻水流經冷凍機，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，形成循環(huán)。

3.2 變頻調速

可以使用專業(yè)化程度相對更高的冷卻泵變頻技術，來完成循環(huán)水系統(tǒng)的精準調節(jié)，保證水流量能夠達到最佳。變頻控制系統(tǒng)可以以制冷機組出水和回水之間的溫度差作為相關依據(jù)，有效調節(jié)循環(huán)水泵的運轉速度，也就是調節(jié)循環(huán)水泵中水的流量，從而讓制冷機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隨之變小?？照{系統(tǒng)中的循環(huán)水流量和制冷量有著密切的關系，當制冷量發(fā)生變化，那么循環(huán)水流量也就會有相應的變化，進而影響到循環(huán)水泵所產生的能耗，而應用閥門來進行水泵流量的調節(jié)，所消耗的能量是沒有多大變化的。使用變頻進行控制之后，水泵就實現(xiàn)了軟啟動和軟停止，這個過程所產生的電流都比額定的電流要小，也就不會對電網(wǎng)造成沖擊。如果能夠減小停泵時出現(xiàn)的水錘效應，那么就能夠有效消除水錘給空調系統(tǒng)管網(wǎng)造成的沖擊。同時，還可以降低設備出現(xiàn)的故障率，在一定程度上減少了設備的維修和保養(yǎng)，延長了設備使用的年限[3]。

3.3 注重智能化技術與新能源利用的結合

雖然現(xiàn)階段很多企業(yè)在新能源的結合利用上還存在一定難度，但是擁有利用新能源的意識，會給相關企業(yè)制造與生產中央空調帶來更多的機遇與可能。將智能化技術與新能源的應用進行有效結合，一方面能夠為空調系統(tǒng)的日常運行提供便利條件，另一方面能夠提高新能源的利用率。比如將太陽能應用到中央空調系統(tǒng)的運行中，設計團隊可以通過智能化技術，根據(jù)所在地的天氣情況對太陽能的存儲與使用進行自動調節(jié)，在節(jié)約大量電力資源的同時，為空調系統(tǒng)的智能化運行帶來積極影響。因此，空調設計團隊需要對智能化技術的應用方向進行明確。

3.4 利用綠色節(jié)能技術

一般情況下，建筑的空調能耗占據(jù)總體能耗的60%以上，利用綠色建筑技術對暖通空調設備進行優(yōu)化設計和改造，例如可利用熱回收技術、地源熱泵技術、太陽能熱水、光伏發(fā)電等，達到利用新型節(jié)能、環(huán)保技術促進綠色建筑發(fā)展的目的。利用新改進的節(jié)能保溫材料，提高建筑的保溫性能，減少建筑圍護結構的熱量的散失，可節(jié)省冬季的供暖負荷和夏季的空調負荷，間接減少熱能動力設備能源的消耗；還可對供熱鍋爐進行節(jié)能優(yōu)化設計，提高供暖的性能，既能保證采暖效果又可節(jié)約能源。

4 結語

在暖通行業(yè)，在實行中央空調系統(tǒng)的設計與運行管理工作中，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)空調所有運行環(huán)節(jié)中的節(jié)能潛力，使得運行能量能夠被最大程度的挽回。并且，還要把能源消耗量設為判定系統(tǒng)優(yōu)劣的關鍵指標，提高人們對節(jié)能的重視性。