中央空調(diào)節(jié)能改造探討

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系統(tǒng)節(jié)能改造

由于該中央空調(diào)系統(tǒng)為舊有系統(tǒng)，無法進(jìn)行過大的改動(dòng)工作，據(jù)此，在保證正常供給的基礎(chǔ)上，對(duì)該系統(tǒng)作出下列改進(jìn)。

控制系統(tǒng)升級(jí)改造就系統(tǒng)中存在的缺陷，以SIEMENSPLC控制替代系統(tǒng)原本的SIEMENSMEC單片機(jī)，同時(shí)，為使中央空調(diào)系統(tǒng)能夠進(jìn)行自動(dòng)化集中控制，將整個(gè)系統(tǒng)與自動(dòng)化系統(tǒng)連接起來，取消原有的SIEMENSMEC，并在自動(dòng)化系統(tǒng)當(dāng)中增加2個(gè)ET200M作為從站，該從站地址分為15模塊與16模塊。其中，從站15模塊如下：（1）接口模塊：6ES7153－1AA02－0XB01個(gè)。（2）模擬量I模塊：6ES7331－7NF00－0AB02個(gè)。（3）模擬量O模塊：6ES7332－5HD01－0AB01個(gè)。（4）數(shù)字量I模塊：6ES7321－1BH01－0AA03個(gè)。（5）數(shù)字量O模塊：6ES7322－1BH01－0AA01個(gè)。從站16模塊如下：（1）接口模塊：6ES7153－1AA02－0XB01個(gè)。（2）模擬量I模塊：6ES7331－7NF00－0AB01個(gè)。（3）模擬量O模塊：6ES7332－5HD01－0AB01個(gè)。（4）數(shù)字量I模塊：6ES7321－1BH01－0AA03個(gè)。（5）數(shù)字量O模塊：6ES7322－1BH01－0AA02個(gè)。擇Intouch9．0應(yīng)用于上位機(jī)監(jiān)控軟件，下位機(jī)則由STEP7V5．4編寫梯形圖并應(yīng)用于下位機(jī)PLC組態(tài)。上位機(jī)監(jiān)控畫面分為2個(gè)部分：（1）操作員站，操作人員可根據(jù)預(yù)定的工藝流程，使用操作員界面進(jìn)行生產(chǎn)任務(wù)；（2）工程師站，對(duì)于程序而言，工程師站是其主要部分，不但向程序提供運(yùn)行以及存儲(chǔ)的服務(wù)，而且通過工程師站可進(jìn)行更改用戶權(quán)限、管理用戶權(quán)限、設(shè)置工藝參數(shù)及新增用戶等操作。運(yùn)用原本存在于系統(tǒng)中的CPU414－3DP與S7－400兩個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)，利用PROFIBUS－DP與從站15模塊及從站16模塊實(shí)現(xiàn)通信。原系統(tǒng)DP從站總數(shù)14，地址為1至14。上位機(jī)通過交換機(jī)與CPU414－3DP共同實(shí)現(xiàn)工業(yè)以太網(wǎng)通信。為了使產(chǎn)品的質(zhì)量得到保障，溫度與濕度傳感器應(yīng)盡量選擇精度高的產(chǎn)品，精度以常溫下±1．5％RH為準(zhǔn)。若選擇了精度較差的傳感器，當(dāng)溫度與濕度達(dá)到設(shè)定時(shí)，可能導(dǎo)致傳感器測(cè)出結(jié)果存在較大偏差。由德國(guó)ROTRONIC公司生產(chǎn)的控制儀表HYGROLOGNT3D與溫度和濕度傳感器HYGROCLIP不只節(jié)能效果非常好，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其采購成本，且應(yīng)用以太網(wǎng)通信方式，非常適用于該系統(tǒng)。由圖1可看出，ROTRONIC儀表包括Meter1與Meter2，其各個(gè)溫度與濕度儀表均擁有獨(dú)立的IP地址，并可經(jīng)由以太網(wǎng)與自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。儀表軟件使用ROTRONICHW4OPC，其利用OPCSERVER實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)軟件INTOUCH的連接。

為控制泵頻率，使用變頻控制作為熱水泵與二次冷凍水泵的控制器，運(yùn)用恒壓供水原理，使泵頻率可在管道壓力傳感器壓力信號(hào)的作用下實(shí)現(xiàn)控制。將半封閉螺桿冷凍機(jī)組應(yīng)用于冷水機(jī)組。冷水機(jī)組在制冷當(dāng)中，首先蒸發(fā)器將散布低壓力的工質(zhì)蒸汽，并由壓縮機(jī)將其吸入，當(dāng)工質(zhì)蒸汽的壓力在壓縮機(jī)內(nèi)提高后即送至冷凝器，工質(zhì)蒸汽在冷凝作用下轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂休^高壓力的液體，在通過節(jié)流閥節(jié)流并轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪毫Φ囊后w之后，再次回到蒸發(fā)器，液體于蒸發(fā)器中經(jīng)過吸熱與蒸發(fā)的過程后變回低壓力蒸汽，如此完成一次制冷循環(huán)。將系統(tǒng)中的除濕機(jī)改為熱蒸汽除濕機(jī)，同時(shí)按照其在除濕工作中對(duì)于溫度的要求，對(duì)溫度傳感器所測(cè)溫度值（PV值）與設(shè)置溫度值（SV值）間的偏差ΔT（ΔT＝SV－PV）實(shí)行控制。利用PLC程序進(jìn)行PID運(yùn)算，若ΔT＜0，為使實(shí)際溫度移向設(shè)置溫度值，應(yīng)減小閥門開度，以達(dá)到降低氣流量的目的；若ΔT＞0，則為使實(shí)際溫度移向設(shè)置溫度值，應(yīng)增加閥門開度，以達(dá)到提升氣流量的目的；若ΔT＝0，則實(shí)際溫度與設(shè)置溫度值一致，為保證恒定溫度，此時(shí)閥門開度應(yīng)保持原狀。一般而言，加濕器所產(chǎn)生的蒸汽來源于自來水，通常情況下，加濕桶中盛放自來水，水中插入電極，其利用水可導(dǎo)電的特點(diǎn)，將電極通電，使電流導(dǎo)入水中，進(jìn)而產(chǎn)生熱量，加熱自來水，當(dāng)水溫升至沸點(diǎn)時(shí)即會(huì)產(chǎn)生水蒸汽。加濕器運(yùn)用微機(jī)控制器，在其控制下，加濕器具有自動(dòng)調(diào)整排水與供水功能。將模擬信號(hào)控制替代加濕器原本的開關(guān)量控制方式，該控制器具有較好的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性，加濕器還可根據(jù)控制信號(hào)對(duì)蒸汽輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)一步省去手工操作，控制信號(hào)使用0～10V信號(hào)，加濕量經(jīng)由PLC所輸出0～10V信號(hào)的程度進(jìn)行控制，若輸出信號(hào)為10V，則加濕量可達(dá)到30kg／h，為最大值。

制冷機(jī)組控制分為2個(gè)部分：（1）自動(dòng)控制，其由PLC通過數(shù)字量輸出（DO）信號(hào)進(jìn)行控制，冷水箱出口的溫度直接影響冷水機(jī)組的啟動(dòng)與停止，根據(jù)冷水箱出口溫度，PLC自動(dòng)進(jìn)行2臺(tái)冷水機(jī)組的啟動(dòng)工作，同時(shí)自動(dòng)進(jìn)行能級(jí)轉(zhuǎn)換，當(dāng)設(shè)置水箱溫度為9℃以上，1＃制冷機(jī)啟動(dòng)，直至溫度達(dá)到8℃以下時(shí)停止，若設(shè)置水箱溫度為9．5℃以上，則2＃制冷機(jī)啟動(dòng)，直至溫度達(dá)到9℃以下時(shí)停止，系統(tǒng)溫度設(shè)定通常分為2個(gè)模式，即冬季模式與夏季模式，2種模式可應(yīng)需求隨時(shí)更改設(shè)定值。（2）手動(dòng)控制，系統(tǒng)分為4個(gè)能級(jí)，分別為25％、50％、75％和100％，需至本地控制箱液晶顯示屏進(jìn)行能級(jí)手動(dòng)控制。通過3個(gè)電磁閥開閉組合實(shí)現(xiàn)能級(jí)控制，以實(shí)現(xiàn)能量調(diào)節(jié)，電磁閥工作狀態(tài)如表1所示。

冷水箱系統(tǒng)改造基于水箱溫度易受外界因素影響，進(jìn)而提高運(yùn)行成本，因而將其從原本的空調(diào)機(jī)組室移至地下室，并增加其容積，提升其蓄水能力。試驗(yàn)表明，通過轉(zhuǎn)移位置及增加容積可有效將水箱溫度維持在低溫狀態(tài)，即使夏季也可將溫度維持在15℃以下，大大縮短制冷機(jī)工作時(shí)間，節(jié)能效果較好，運(yùn)行成本降低。

除濕系統(tǒng)改造除濕機(jī)通過利用轉(zhuǎn)輪吸收水分，再由系統(tǒng)電加熱將水分蒸發(fā)并排出室外，繼而實(shí)現(xiàn)除濕目的。然而利用系統(tǒng)電加熱的方法對(duì)電量的消耗極大，占除濕機(jī)總體電量的85％左右。為降低耗電量，通過管道，將車間焚燒爐熱氣導(dǎo)入除濕機(jī)，充當(dāng)其主要除濕熱源。安設(shè)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、壓力、溫度傳感器于管道上，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在溫度信號(hào)控制下更改開度，從而達(dá)到調(diào)節(jié)管道溫度的目的。此外，焚燒爐熱氣狀態(tài)還可通過壓力信號(hào)得知。在經(jīng)過升級(jí)與改進(jìn)后，除濕機(jī)電量消耗大幅降低，且使廢氣得到再次利用，節(jié)能效果顯著。

PLCI／O地址分配

在原本的PLC自動(dòng)化系統(tǒng)當(dāng)中，空調(diào)系統(tǒng)增加2個(gè)ET200M從站。

結(jié)語

總之，通過節(jié)能改造，不僅節(jié)約了能源，還有效改善了空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，提高了空調(diào)的使用品質(zhì)。實(shí)踐證明，中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能潛力是很大的，節(jié)能改造后的效益也是非常明顯的，關(guān)鍵是如何挖掘，本文的一些經(jīng)驗(yàn)值得推廣借鑒。

作者：詹慶祥單位：廣州大學(xué)城能源發(fā)展有限公司