中央空调节能改造探讨

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系统节能改造

由于该中央空调系统为旧有系统，无法进行过大的改动工作，据此，在保证正常供给的基础上，对该系统作出下列改进。

控制系统升级改造就系统中存在的缺陷，以SIEMENSPLC控制替代系统原本的SIEMENSMEC单片机，同时，为使中央空调系统能够进行自动化集中控制，将整个系统与自动化系统连接起来，取消原有的SIEMENSMEC，并在自动化系统当中增加2个ET200M作为从站，该从站地址分为15模块与16模块。其中，从站15模块如下：（1）接口模块：6ES7153－1AA02－0XB01个。（2）模拟量I模块：6ES7331－7NF00－0AB02个。（3）模拟量O模块：6ES7332－5HD01－0AB01个。（4）数字量I模块：6ES7321－1BH01－0AA03个。（5）数字量O模块：6ES7322－1BH01－0AA01个。从站16模块如下：（1）接口模块：6ES7153－1AA02－0XB01个。（2）模拟量I模块：6ES7331－7NF00－0AB01个。（3）模拟量O模块：6ES7332－5HD01－0AB01个。（4）数字量I模块：6ES7321－1BH01－0AA03个。（5）数字量O模块：6ES7322－1BH01－0AA02个。择Intouch9．0应用于上位机监控软件，下位机则由STEP7V5．4编写梯形图并应用于下位机PLC组态。上位机监控画面分为2个部分：（1）操作员站，操作人员可根据预定的工艺流程，使用操作员界面进行生产任务；（2）工程师站，对于程序而言，工程师站是其主要部分，不但向程序提供运行以及存储的服务，而且通过工程师站可进行更改用户权限、管理用户权限、设置工艺参数及新增用户等操作。运用原本存在于系统中的CPU414－3DP与S7－400两个自动化系统，利用PROFIBUS－DP与从站15模块及从站16模块实现通信。原系统DP从站总数14，地址为1至14。上位机通过交换机与CPU414－3DP共同实现工业以太网通信。为了使产品的质量得到保障，温度与湿度传感器应尽量选择精度高的产品，精度以常温下±1．5％RH为准。若选择了精度较差的传感器，当温度与湿度达到设定时，可能导致传感器测出结果存在较大偏差。由德国ROTRONIC公司生产的控制仪表HYGROLOGNT3D与温度和湿度传感器HYGROCLIP不只节能效果非常好，远远高于其采购成本，且应用以太网通信方式，非常适用于该系统。由图1可看出，ROTRONIC仪表包括Meter1与Meter2，其各个温度与湿度仪表均拥有独立的IP地址，并可经由以太网与自动化网络进行连接。仪表软件使用ROTRONICHW4OPC，其利用OPCSERVER实现与上位机软件INTOUCH的连接。

为控制泵频率，使用变频控制作为热水泵与二次冷冻水泵的控制器，运用恒压供水原理，使泵频率可在管道压力传感器压力信号的作用下实现控制。将半封闭螺杆冷冻机组应用于冷水机组。冷水机组在制冷当中，首先蒸发器将散布低压力的工质蒸汽，并由压缩机将其吸入，当工质蒸汽的压力在压缩机内提高后即送至冷凝器，工质蒸汽在冷凝作用下转变为具有较高压力的液体，在通过节流阀节流并转变为低压力的液体之后，再次回到蒸发器，液体于蒸发器中经过吸热与蒸发的过程后变回低压力蒸汽，如此完成一次制冷循环。将系统中的除湿机改为热蒸汽除湿机，同时按照其在除湿工作中对于温度的要求，对温度传感器所测温度值（PV值）与设置温度值（SV值）间的偏差ΔT（ΔT＝SV－PV）实行控制。利用PLC程序进行PID运算，若ΔT＜0，为使实际温度移向设置温度值，应减小阀门开度，以达到降低气流量的目的；若ΔT＞0，则为使实际温度移向设置温度值，应增加阀门开度，以达到提升气流量的目的；若ΔT＝0，则实际温度与设置温度值一致，为保证恒定温度，此时阀门开度应保持原状。一般而言，加湿器所产生的蒸汽来源于自来水，通常情况下，加湿桶中盛放自来水，水中插入电极，其利用水可导电的特点，将电极通电，使电流导入水中，进而产生热量，加热自来水，当水温升至沸点时即会产生水蒸汽。加湿器运用微机控制器，在其控制下，加湿器具有自动调整排水与供水功能。将模拟信号控制替代加湿器原本的开关量控制方式，该控制器具有较好的准确性与稳定性，加湿器还可根据控制信号对蒸汽输出进行调节，进一步省去手工操作，控制信号使用0～10V信号，加湿量经由PLC所输出0～10V信号的程度进行控制，若输出信号为10V，则加湿量可达到30kg／h，为最大值。

制冷机组控制分为2个部分：（1）自动控制，其由PLC通过数字量输出（DO）信号进行控制，冷水箱出口的温度直接影响冷水机组的启动与停止，根据冷水箱出口温度，PLC自动进行2台冷水机组的启动工作，同时自动进行能级转换，当设置水箱温度为9℃以上，1＃制冷机启动，直至温度达到8℃以下时停止，若设置水箱温度为9．5℃以上，则2＃制冷机启动，直至温度达到9℃以下时停止，系统温度设定通常分为2个模式，即冬季模式与夏季模式，2种模式可应需求随时更改设定值。（2）手动控制，系统分为4个能级，分别为25％、50％、75％和100％，需至本地控制箱液晶显示屏进行能级手动控制。通过3个电磁阀开闭组合实现能级控制，以实现能量调节，电磁阀工作状态如表1所示。

冷水箱系统改造基于水箱温度易受外界因素影响，进而提高运行成本，因而将其从原本的空调机组室移至地下室，并增加其容积，提升其蓄水能力。试验表明，通过转移位置及增加容积可有效将水箱温度维持在低温状态，即使夏季也可将温度维持在15℃以下，大大缩短制冷机工作时间，节能效果较好，运行成本降低。

除湿系统改造除湿机通过利用转轮吸收水分，再由系统电加热将水分蒸发并排出室外，继而实现除湿目的。然而利用系统电加热的方法对电量的消耗极大，占除湿机总体电量的85％左右。为降低耗电量，通过管道，将车间焚烧炉热气导入除湿机，充当其主要除湿热源。安设电动执行机构、压力、温度传感器于管道上，电动执行机构在温度信号控制下更改开度，从而达到调节管道温度的目的。此外，焚烧炉热气状态还可通过压力信号得知。在经过升级与改进后，除湿机电量消耗大幅降低，且使废气得到再次利用，节能效果显著。

PLCI／O地址分配

在原本的PLC自动化系统当中，空调系统增加2个ET200M从站。

结语

总之，通过节能改造，不仅节约了能源，还有效改善了空调系统的运行质量，提高了空调的使用品质。实践证明，中央空调系统的节能潜力是很大的，节能改造后的效益也是非常明显的，关键是如何挖掘，本文的一些经验值得推广借鉴。

作者：詹庆祥单位：广州大学城能源发展有限公司