产业科技创新 Industrial Technology Innovation
54Vol.2 No.25基于PLC的公共建筑暖通空调系统节能控制方法 韩 荣
（山西建筑职业技术学院，山西 太原 032699）
摘要：为解决公共建筑暖通空调功耗高、负载大的问题，将公共建筑暖通空调的系统中引入PLC算法，对基于PLC 的公共建筑暖通空调系统节能控制方法进行研究。通过控制系统动力能耗，在湿度一定条件下，控制风水输送系统，进行公共建筑暖通空调系统节能控制。并将PLC系统应用于暖通空调系统中，设计PLC系统在暖通空调系统的控制流程。最后设计仿真实验，建立公共建筑暖通空调系统的仿真模型，将文章设计的节能方法与传统的围护结构设计节能方法进行对比，确定文章方法是否更具备实用性。
关键词：PLC；暖通空调；公共建筑；节能控制
中图分类号：X383 文献标识码：A 文章编号：2096-6164（2020）25-0054-02
随着化石能源的不断消耗，节能成为了当前社会最热门的话题之一。尤其是占据世界年消耗能源比例极
大的建筑行业，对于供暖系统节能控制的关注度极高。暖通空调作为一种能够调节室内外温差、为室内外的空气交流搭建通道并为建筑提供供暖服务的机械设备，为人们带来了极大的便利，因此在公共建筑中，暖通空调的建设十分普遍。极大的便利也伴随着极大的能源消耗，根据数据统计，在公共建筑中，尤其是在冬冷夏热地区，暖通空调的年平均耗能量占公共建筑总耗能量的60%以上，因此对于公共建筑中暖通空调的节能方法就十分具有现实意义。文章提出了基于PLC的公共建筑暖通空调系统节能控制方法，使用PLC 技术对公共建筑暖通空调系统添加了自动化控制程序，使公共建筑暖通空调达到了节能效果。
1 暖通空调系统节能控制研究
由于我国大部分地区的气候条件都不太理想，更有很多地方存在冬冷夏热的情况，因此在目前我国的很多大型公共建筑中，暖通空调都是必不可少的设施。常年开启暖通空调对于能源的消耗量极其惊人，所占据的能耗比也十分巨大。因此下文中对公共建筑暖通空调系统节能控制方法进行研究，并基于PLC技术对暖通空调节能方法流程进行设计。
1.1 控制系统动力能耗
暖通空调的能耗是多方面的，但是其最主要的能耗单位却是系统动力能耗。公共建筑暖通空调系统的主要能耗单位就是系统动力能耗，因此需要在满足系统运行效率的前提下适当减小能耗，可以从水泵
、风机的角度通过减小风水流量、降低排风的扬程、提高系统运行效率等方法来实现。采用低流量的方式来改变系统温差，在控制温度的循环型水泵中增大循环水温，这个水温的温差必须大于8℃，避免小温差所造成的能源浪费。在满足湿度的前提下，提高温度，以减小风机的转速，达到减小系统动力耗能的目的。1.2 控制风水输送系统
风水输送系统是整个公共建筑暖通空调系统的核心，可以适当调整风水输送系统的型号以确保风机所消耗的能量在区间之内。在挑选风水输送系统时，需要选择可变频的暖通空调系统，以根据室外温度条件选择最节能的设定。在保证风水输送温度不变的情况下，使公共建筑的暖通空调系统尽量减小全负荷运转的情况，使风机运转耗能量大幅度减小。
控制风水输送系统是减小公共建筑暖通空调系统能耗的最简单的方法。一般的公共建筑面积远大于普通住宅楼，因此暖通空调系统在调节室内湿度时，会受到各方面因素的影响，所需功耗极大，导致能源消耗增加。为了保证公共建筑暖通空调系统的制冷、加湿等功能以正常耗能运行，需要在保证公共建筑暖通空调系统正常运行的前提下合理降低公共建筑内部的温湿度设置标准。在调节公共建筑内部空气的过程中，需要合理控制风向和风速，在夏季炎热季节和冬季寒冷季节都需要适当对公共建筑暖通空调系统的运行标准进行适当调整，改变回风量，以降低系统耗能。
1.3 基于PLC的暖通空调节能控制方法流程设计
将上文中总结的节能控制方法通过PLC系统应用
作者简介：韩荣（1975- ），男，河北怀安人，本科，讲师，主要从事暖通空调方面研究。
产业科技创新 2020，2（25）：54~55Industrial Technology Innovation
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第2卷 第25期
氧化挂具于公共建筑暖通空调之中，需要设置如下图所示的程序控制流程。
开始
程序参数初始化
定义运行参数
制冷/制热切换空气喷嘴
切换
水泵控制
系统阀门控制
暖通空调系统控制
运行参数上传
结束
是
否
图1 PLC 的暖通空调控制设计流程
如上图所示，PLC 系统需要首先对暖通空调系统的程序和参数进行初始化，并根据实际情况重新定义运行参数。再执行对于水泵冷热的控制程序，若程序启动，则执行切换命令，若程序未启动，则开始对水泵执行手动控制。在一定的时间之内，将系统参数的运行机制控制在系统阀门之下，执行基于PLC 系统的暖通空调设计，并在成功之后，将运行过程中的参数全部上传。
组合式空调器
2 实验设计
为探究在公共建筑暖通空调系统的节能设计中使用PLC 技术是否具有效果，且与传统的围护结构节能改造相比是否更具备优越性。文章设计了对比仿真试验，将基于PLC 的公共建筑暖通空调系统的节能效果与传统的围护结构节能效果进行对比，得到能耗数据。2.1 实验准备工作
本仿真实验的硬件设备主要包括PLC 的扩展模块、传感器、变频控制装置等，PLC 装置选择西门子S7-300作为主控制器，以完成数据采集和数据传递的任务。使用eQUEST 软件作为公共建筑暖通空调的建筑模拟程序，使用MATLAB 软件作为数据的计算工具。搭建一个公共建筑暖通空调的仿真模型，在仿真模型的冷水机组、冷却水泵、冷却塔等部位设置数据监测程序。分别将文章设计的基于PLC 的公共建筑暖通空调系统节能控制方法和传统的围护结构节能控制方法输入进仿真模型中，通过系统运算，得到使用节能设计后的能耗值。
2.2 实验结果分析
本实验对于使用PLC 技术和传统的维护结构设计对公共建筑的暖通空调系统进行节能控制的能耗数据分析如下表所示。
表1 能耗数据三七的花怎样制成干茶
-
冷水机组能耗
冷却水泵能耗冷却塔能耗总能耗未节能203 954 kW 142 369 kW 20 007 kW 366 330 kW PLC 技术153 667 kW 99 200 kW 10 163 kW 263 030 kW 围护结构
设计
172 660 kW
121 016 kW
15 144 kW
308 820 kW
如上表所示，在仿真模型中，无论是冷水机组还是冷却水泵和冷却塔，未节能时的功耗都远远超出节能后的功耗。而文章设计的基于PLC 的公共建筑暖通空调系统节能控制方法比起传统的围护结构节能控制方法所消耗掉能源更少，在冷水机组、冷却水泵和冷却塔中所需能耗都有一定程度的降低。因此可以得知，文章设计的基于PLC 的公共建筑暖通空调系统节能控制方法在实际公共建筑暖通空调系统节能设计中确实能够节省一定的能源，而且比起传统的围护结构节能设计所降低的能耗幅度更大。
3 结语
文章出于节能的目的，将PLC 系统引入公共建筑暖通空调系统中，实现了新的节能改造方法。又设计了对比仿真试验，验证了文章研究的方法确实能够减少公共建筑暖通空调的能耗，对比传统的围护结构节能方法更具备实用性。为公共建筑暖通空调的节能设计提供了有力的技术支持，对现代节能环保理念作出了理论上的贡献。参考文献：
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韩 荣：基于PLC 的公共建筑暖通空调系统节能控制方法
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