PLC与变频器在中央空调节能改造中的应用

2021-11-23郭志源

商品与质量 2021年13期

郭志源

濮阳市中医医院河南濮阳 457001

中央空调已经成为人们生活中不可或缺的一个部分，无论是在普通的居民家中，还是车站、酒店、商场或者是图书馆等多种公共场所，都有中央空调的影子。但是，中央空调在被应用得越来越广泛的同时，也暴露出了耗能量大的特点，这与目前提倡的节能环保理念相冲突。因此，探讨中央空调中的节能管理是很有必要的[1]。

1 PLC 基本原理

PLC是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术而发展起来的一种新型、通用的自动控制装置。PLC的组成：PLC主要由CPU（中央处理器）、I/O（输入/输出）、存储器、电源等组成。PLC采用循环扫描的工作方式，它对用户程序的执行过程是通过CPU的周期循环扫描，并采用集中输出的方式来完成的。一个循环扫描周期主要可分为三个阶段。输入刷新阶段：CPU扫描全部输入端口，读取其状态并写入输入状态寄存器。完成输入端刷新工作后，将转入程序执行阶段。程序执行阶段：根据用户输入的控制程序，从第一条开始逐条执行，并将相应的逻辑运算结果存入对应的内部寄存器或输出状态寄存器中。输出刷新阶段：将输出状态寄存器中的内容，依次送到输出锁存电路，从而驱动输出组件，这才形成PLC的实际输出。

2 中央空调暖通设计应遵循的基本原则

①经济性原则。在进行暖通空调设计时，应将经济性放在整个方案选取的首位。在设计之初，对系统方案进行整体的预算，不仅包括一次性设备的投资，还应涵盖运行费用和能耗以及使用寿命。再对比各方案之间的经济性，若在达到要求和条件允许的情况下，应选择投资最低的方案作为最终的方案。②节能性原则。在进行暖通空调设计时要充分坚持节能原则，考虑到节能减排能够缓解对生态环境造成的破坏，可利用绿色建筑技术对暖通空调设备进行优化设计和改造。但是，不能为了节能而不顾成本，一味地使用新技术，还应结合成本预算，合理选用节能环保措施[2]。

3 中央空调节能运行的管理对策

3.1 冷冻水、冷却水的PLC 控制基本思路

冷冻泵控制：PLC通过温度检测模块将冷冻机回水和出水温度读入，同时计算出温差值；然后根据温差值来控制电机转速，调节流量；温差小，室内温度低，负荷小，降低转速，减小循环速度和流量；温差大，系统负荷大，提高转速，加快循环速度和流量。在冷冻泵的作用下，冷冻水通过压缩、冷凝，降温。送到空调风机或盘管风机；通过蒸发吸热，升温，温差5℃，再由冷冻泵送到压缩机形成闭合循环。冷却泵控制：PLC通过温度检测模块将冷却泵进水出水温度读入，同时计算出温差值；然后根据温差值来控制电机转速，调节流量；温差大，冷冻机负荷大，应提高转速，加大冷却水的循环量；温差小，冷冻机负荷小，降低转速，减小冷却水的循环量。在冷却水循环系统中,冷却水流经冷冻机，在冷凝器吸热升温后送到冷却塔，散热后，温度下降，温差5℃，通过冷却泵送到主机，形成循环。

3.2 变频调速

可以使用专业化程度相对更高的冷却泵变频技术，来完成循环水系统的精准调节，保证水流量能够达到最佳。变频控制系统可以以制冷机组出水和回水之间的温度差作为相关依据，有效调节循环水泵的运转速度，也就是调节循环水泵中水的流量，从而让制冷机组出水和回水之间的温度差保持恒定。对水泵使用变频控制的过程中，流量和消耗的功率是正向比例关系，这就意味着，一旦水泵中的流量减少，那么消耗的功率也就会随之变小。空调系统中的循环水流量和制冷量有着密切的关系，当制冷量发生变化，那么循环水流量也就会有相应的变化，进而影响到循环水泵所产生的能耗，而应用阀门来进行水泵流量的调节，所消耗的能量是没有多大变化的。使用变频进行控制之后，水泵就实现了软启动和软停止，这个过程所产生的电流都比额定的电流要小，也就不会对电网造成冲击。如果能够减小停泵时出现的水锤效应，那么就能够有效消除水锤给空调系统管网造成的冲击。同时，还可以降低设备出现的故障率，在一定程度上减少了设备的维修和保养，延长了设备使用的年限[3]。

3.3 注重智能化技术与新能源利用的结合

虽然现阶段很多企业在新能源的结合利用上还存在一定难度，但是拥有利用新能源的意识，会给相关企业制造与生产中央空调带来更多的机遇与可能。将智能化技术与新能源的应用进行有效结合，一方面能够为空调系统的日常运行提供便利条件，另一方面能够提高新能源的利用率。比如将太阳能应用到中央空调系统的运行中，设计团队可以通过智能化技术，根据所在地的天气情况对太阳能的存储与使用进行自动调节，在节约大量电力资源的同时，为空调系统的智能化运行带来积极影响。因此，空调设计团队需要对智能化技术的应用方向进行明确。

3.4 利用绿色节能技术

一般情况下，建筑的空调能耗占据总体能耗的60%以上，利用绿色建筑技术对暖通空调设备进行优化设计和改造，例如可利用热回收技术、地源热泵技术、太阳能热水、光伏发电等，达到利用新型节能、环保技术促进绿色建筑发展的目的。利用新改进的节能保温材料，提高建筑的保温性能，减少建筑围护结构的热量的散失，可节省冬季的供暖负荷和夏季的空调负荷，间接减少热能动力设备能源的消耗；还可对供热锅炉进行节能优化设计，提高供暖的性能，既能保证采暖效果又可节约能源。