薄膜生产线中央空调节能技术方案曲嘉瑞
目录
一、项目背景
1.概述
中央空调系统是现代大型建筑物不可缺少的配套设施之一，电能的消耗非常大，约占建筑物总电能消耗的50%。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。
由于中央空调系统设计时必须按天气最热、负荷最大时设计，且留有10%-20%左右的设计余量。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的调节。这样，冷冻水、冷却水系统几乎长期在大流量、小温差的状态下运行，造成了能量的极大浪费。空载占空比在，能源浪废严重。并且冷冻泵轴输送的冷量不能跟随系统实际负荷的变化，其热力工况的平衡只能由人工调整冷冻主机出水温度，以及大流量小温差来掩盖。这样，不仅浪费能量，也恶化了系统的运行环境、运行质量。特别是在环境温度偏低、某些末端设备温控稍有失灵或灵敏度不高时，将会导致大面积空调室温偏冷，感觉不适，严重干扰中央空调系统的运行质量。
原系统的运行及存在问题:中子嬗变
①冷冻、冷却水泵采用的均是Y—△起动方式，电机的起动电流均为其额定
电流的3—4倍，在如此大的电流冲击下，接触器的使用寿命大大下降；
②启动时的机械冲击和停泵时的水锤现象，容易对机械器件、轴承、阀门和
管道等造成破坏，从而增加维修工作量和备件费用。
2. 初步结论：
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。根据现场运行情况，结合负载参数分析有较大的节能空间。
二、中央空调系统简介
1.中央空调机组系统图
中央空调主要由冷水机组、冷冻水循环系统、冷却水循环系统、风机盘管系统和散热水塔组成。其工作原理如图
中央空调系统结构图
系统原理
(1)冷冻水循环系统：该部分由冷冻泵、室内风机及冷冻水管道等组
成。从主机蒸发器流出的低温冷冻水由冷冻泵加压送入冷冻水管道（出
水），进入室内进行热交换，带走房间内的热量，最后回到主机蒸发器（回
水）。室内风机用于将空气吹过冷冻水管道，降低空气温度，加速室内热
交换。
(2)冷却水循环部分：该部分由冷却泵、冷却水管道、冷却水塔及冷
凝器等组成。冷冻水循环系统进行室内热交换的同时，必将带走室内大
量的热能。该热能通过主机内的冷媒传递给冷却水，使冷却水温度升高。
冷却泵将升温后的冷却水压入冷却水塔（出水），使之与大气进行热交换，降低温度后再送回主机冷凝器（回水）。
(3)主机：该部分由压缩机、蒸发器、冷凝器及冷媒（制冷剂）等组
成，其工作循环过程如下：首先低压气态冷媒被压缩机加压进入冷凝器
并逐渐冷凝成高压液体。在冷凝过程中冷媒会释放出大量热能，这部分热能被冷凝器中的冷却水吸收并送到室外的冷却塔上，最终释放到大气中去。随后冷凝器中的高压液态冷媒在流经蒸发器前的节流降压装置时，因为压力的突变而气化，形成气液混合物进入蒸发器。冷媒在蒸发器中不断气化，同时会吸收冷冻水中的热量使其达到较低温度。最后，蒸发器中气化后的冷媒又变成了低压气体，重新进入了压缩机，如此循环往复。
2．节能改造方案
目前主要的节能控制思想主要有以下几种：
1、水泵变频节电，直接在水泵电机前加装变频器通过人工调整频率，去除水泵余量而节能。
正二十面体的展开图2、PID变频控制利用压差或温差作为控制参量，采用PID（比例、积分、微分）算法控制变频器工作频率，使水泵流量跟随负荷变化，从而达到水泵节能的目标。
水泵变频节电方案，每次需人为进行调节来实现节点目的，较为繁琐，一般摒弃。本文主要讨论PID变频调速方案。海量搜索
PID变频控制
中央空调各循环水系统的回水与出水的温差，反映了整个系统所需要进行的热交换量。因此，根据回水与出水的温差来控制循环水的流量，从而控制热交换的速度，是节能改造的可行依据。
1、冷冻水循环系统：冷冻水的出水温度是由主机的制冷效果决定的，通常比较稳定，因此冷冻回水温度可以准确的反映室内的热负荷情况。由此，对于冷冻水循环系统的节能改造，可以取回水温度作为控制对象，通过变频器对冷冻泵流量的自动调节来实现对室内温度的控制。当环境温度，空调末端负荷发生变化时，各路冷冻水供回水温度、温差、压差和流量亦随之变化，流量计、压差传感器和温度传感器将检测到的这些参数送至模糊控制器，模糊控制器依据所采集的实时数据及系统的历史运行数据，实时计算出末端空调负荷所需的制冷量，以及各路冷冻水供回水温度、温差、压差和流量的最
电加热反应罐佳值，并以此调节各变频器输出频率，控制冷冻水泵的转速，改变其流量使冷冻水系统的供回水温度、温差、压差和流量运行在模糊控制器给出的最优值。
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