CC-Link現(xiàn)場總線技術(shù)對建筑空調(diào)控制系統(tǒng)節(jié)能改造
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四、改造內(nèi)容
4.1冷熱源部分
建筑空調(diào)系統(tǒng)是現(xiàn)代大型建筑物和不可缺少的配套設(shè)施之一，電能的消耗非常大，約占建筑物總電能消耗的50%。由于中央空調(diào)系統(tǒng)都是按最大負(fù)載并增加一定余量設(shè)計(jì)，而實(shí)際上在一年中，滿負(fù)載下運(yùn)行天數(shù)恨少，有的只有十多天，大部分時(shí)間都在70%負(fù)載以下運(yùn)行。通常中央空調(diào)系統(tǒng)中冷凍主機(jī)的負(fù)荷能隨季節(jié)氣溫變化自動調(diào)節(jié)負(fù)載，而與冷凍主機(jī)相匹配的冷凍泵、冷卻泵卻不能自動調(diào)節(jié)負(fù)載，造成電能的大量浪費(fèi)。如果采用根據(jù)空調(diào)負(fù)荷自動調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速的方式來調(diào)節(jié)流量，就可以從根本上節(jié)約電能，同時(shí)也可保證空調(diào)的使用效果。
該醫(yī)院門診大樓中央空調(diào)系統(tǒng)冷熱源部分改造前的主要設(shè)備和控制方式：主機(jī)800冷噸冷氣主機(jī)2臺，空調(diào)循環(huán)泵3臺，配用功率75KW；冷卻水泵3臺，配用功率75KW。熱水泵30KW3臺，配用功率30KW?？照{(diào)末端為空調(diào)箱、新風(fēng)機(jī)和風(fēng)機(jī)盤管，為變流量系統(tǒng)，供回站設(shè)旁通調(diào)節(jié)閥平衡水流量。冬季通過閥門切換，空調(diào)循環(huán)泵水流通過板式蒸汽/水熱交換器為大樓末端提供熱水。原系統(tǒng)空調(diào)循環(huán)泵定頻運(yùn)行或手動調(diào)節(jié)變頻器，節(jié)能效果并不理想。
水泵是一種平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其轉(zhuǎn)速 n 與流量 Q, 揚(yáng)程 H 及泵的軸功率 N 的關(guān)系如下式所示：
Q1=Q2(n1/n2) H1=H2(n12/n22) N1=N2(n13/n23) (1-1)
上式表明，泵的流量與其轉(zhuǎn)速成正比，泵的揚(yáng)程與其轉(zhuǎn)速的平方成正比, 泵的軸功率與其轉(zhuǎn)速的立方成正比。當(dāng)電動機(jī)驅(qū)動泵時(shí)，電動機(jī)的軸功率P(kw) 可按下式計(jì)算:
P=ρQH/ηcηF×10-2 (1-2)
式中： P：電動機(jī)的軸功率（KW） Q：流量（m3/s） ρ：液體的密度（Kg/m-2）
ηc:傳動裝置效率 ηF：泵的效率 H：全揚(yáng)程（m）
調(diào)節(jié)流量的方法如圖二所示，曲線1是閥門全部打開時(shí)，供水系統(tǒng)的阻力特性；曲線2是額定轉(zhuǎn)速時(shí)，泵的揚(yáng)程特性。這時(shí)供水系統(tǒng)的工作點(diǎn)為A點(diǎn)：流量QA，揚(yáng)程HA；由（1-2）式可知電動機(jī)軸功率與面積OQAAHA成正比。今欲將流量從QA調(diào)節(jié)到QB只需將水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速由N2調(diào)節(jié)到N4，電動機(jī)軸功率由面積OQAAHA降為面積OQBCHC，節(jié)能效果明顯。
經(jīng)實(shí)地勘察，本著節(jié)省投資，并使改造后的能與原有的系統(tǒng)隨時(shí)方便切換，采用基于三菱FX3U系列PLC控制器、變頻器和外圍傳感器等組成的智能控制系統(tǒng)，自動控制的空調(diào)循環(huán)、冷卻水泵的變頻運(yùn)行，主要功能有：
（1）按空調(diào)負(fù)荷變化來對空調(diào)泵進(jìn)行變頻控制，設(shè)定的溫差、壓差（流量）值可人工設(shè)定或按不同時(shí)段自動調(diào)整，以滿足不同時(shí)間段大樓對空調(diào)的需求。在夏季制冷工況下，系統(tǒng)還需自動保證離心制冷機(jī)的允許最低流量，確保系統(tǒng)安全運(yùn)行。
（2）夏季制冷工況時(shí)根據(jù)空調(diào)負(fù)荷自動地在機(jī)組允許的冷卻水量范圍內(nèi)調(diào)節(jié)冷卻水泵的流量，達(dá)到冷卻水泵節(jié)能目的。
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