基于DDC的中央空調節能改造及應用分析

（寧夏人民會堂管理中心，寧夏 銀川 750000）

為解決空調產業現狀，各大空調公司開始了大規模的改革，利用西門子控制器，還有變頻器，將冷卻水泵和冷凍水泵進行調控，以達到節能的效果，并且在空調中裝置位機，可以對空調的運作進行監控管理。

1 中央空調系統現狀

在經濟發展的帶動下，居民對生活水平的要求越來越高，這也使大量的中央空調投入使用。目前，我國的空調產業還不是很成熟，全國統一的空調運行系統下顯露出中央空調的一大弊端，那就是耗電量問題。目前市場上的中央空調都是大型且耗電量極高的空調，不僅給使用者經濟上的壓力，還十分不利于管理，完全手動化的系統需要人力的投入，這些弊端都對空調業的發展造成了威脅。

1．1 空調系統示意

本試驗對學校教學樓內的中央空調進行研究分析，其主機為螺桿式，額定功率為80kW，以及冷卻水泵一臺、冷凍水泵一臺、冷卻塔一臺。機器末端聯系風機盤管。中央空調具體系統見圖1。

1．2 水量大耗電問題

在空調工作時，會把負荷控制在60%的范圍內，以保證空調長久穩定的運行。而冷卻水泵和冷凍水泵在運作時，其所產生的電量是由水量決定，這種設計有很多弊端，空調工作需要的水量大，而供回水的溫差小，如此一來，就耗費了很多電力。

圖1 中央空調系統示意圖

1．3 手動系統難管理問題

對于中央空調在使用的過程中出現的一系列問題，不能直觀地表達出來，無法實現智能化的數據反饋保存，這也是管理上十分困難的問題，數據不能直觀地顯示，就需要有專門的人員對中央空調進行定期檢測，這不僅浪費了人力物力資源，更給中央空調的管理造成了困擾。

2 自動化技能改造分析

經過對中央空調結構、系統的分析，得出有效的解決方案。為了緩解中央空調耗電大的問題，在空調的設計上，可以利用西門子控制器，以及變頻器，對冷凍水泵進行調控，并減弱冷卻塔風機的轉動速度，控制冷卻水泵閉環，以上述手段控制空調耗電。

2．1 改變水泵轉速來改變軸功率，達到節能目的

其中Q1、Q2為流量；H1、H2為揚程；N1、N2為軸功率；n1、n2為轉速。進行理論分析并求證：

根據對試驗的考證以及對文獻記載的參考，可以發現，水泵軸功率不僅和水泵轉速的三次方成正比例關系，水泵軸功率和很多種相關因素有關，但其試驗結果無一不證明，可以通過改變水泵轉速來改變軸功率，這個方法是目前改變中央空調耗電大問題的最有效手段。

2．2 通過改變頻調率改變水泵轉速，達到節能的目的

其中n為轉速；f為頻率；p為磁極對數；s為轉差率，進行理論分析并求證。

根據上述公式，對試驗反復推敲并求證，可以得出結論，要想改變水泵的轉速，有三種可行性方法，首先，可以通過改變頻調率來改變水泵轉速；其次，可以通過改變電機磁極對數來改變水泵的轉速；最后，可以通過改變轉差率來改變水泵的轉速。再次，對已知條件進行試驗，可以得出結論，在上述三個改變水泵轉速的方法中，通過改變頻率來改變水泵轉速的方法最為合適，因為調速范圍大，而且其靜態穩定性高，運行效率顯著。

2．3 通過末端傳感器，實行自動化控

我國市場上的中央空調所面臨的問題，除了耗電量大，還有一個是管理不方便的問題。因為中央空調的運作需要的是人力維護，不能做到自動化運行，而且中央空調不能對自身數據進行反饋，這給中央空調的管理造成了一定的困難。針對中央空調管理不方便的問題，做出研究與調查，并得出了結論。可以在中央空調的西門子控制器，溫感器上加裝數據設備，通過設備的投入，對中央空調的各項數據進行收集校對，并傳遞到監控設備上。如此一來，中央空調的各種信息都可以及時準確地反饋給工作人員，不僅減少了人力的投入，還保證了數據的準確。工作人員也可以通過設備對空調進行開關機處理，并且可以通過對數據的監控分析，確保中央空調的穩定運行，并且可以在中央空調出現問題時及時進行檢修。

3 節能改造措施

3．1 冷凍水泵的控制

目前我國市場上的中央空調所利用的冷凍水泵，都是通過供回水的壓差來進行控制的，可以考慮在供回水干管上端加裝一個壓差傳感器，再次通過壓差傳感器把供回水壓差模擬信號傳送給西門子控制器的AI1接口位置，將西門子控制器的AO1接口連接變頻器處，并對西門子控制器進行編程設置，重新設定壓差數值，并將供回水壓差數值由末端風機盤管全部開啟時的壓差確定。通過試驗可以得知，當實際供回水壓差增大時，可以看到負荷減小，這時可以超控控制器給出變頻器信號，讓通過變頻器頻率減小，達到減少水泵轉速的目的。反之，當末端負荷不斷增大時，實際供回水壓差會隨之減小。

3．2 冷卻水泵及冷卻塔風機的控制

通過多次試驗比對，得出結論，可以通過對冷卻水泵的利用，對供回水的溫差進行控制，可以在中央空調的供回水干管上裝置一個溫度感應器，通過溫度感應器將供回水溫差的模擬信號傳輸到西門子控制器的AI2、AI3接口上，而將西門子控制器的AO2接口連接到變頻器，對西門子 控制器進行重新編程設計，設定供回水溫差為10℃，當溫度感應器傳出來的實際溫差不斷增大時，可以說明中央空調的負荷也在增大，此時，讓控制器給變頻器信號，控制變頻器頻率增大，以達到增大水泵及風機轉速的目的，反之當中央空調末端負荷減小時，實際溫差也會隨之減小，將控制器顯示出的實際溫差和設定溫差進行比較后得出結論，變頻器頻率減小時，水泵及冷卻塔轉速也會降低。

3．3 組態監控系設計

現在，許多空調技術公司為緩解以上弊端，都采取智能化系統代替人工系統，在空調末端加入傳感裝置，將空調系統的實時數據進行監控。例如，對約克、麥克威爾空調主機的品牌系列中央空調進行試驗，控制器使用一臺XH50的控制器，通過傳感器對冷凍水溫度、冷卻水溫度的供回水溫度、變頻器、冷水閥等相關數據進行實時監控，同時通過網絡連接到計算機的操控系統，工作人員通過計算機造作系統對整個中央空調系統進行監控。監控系統組成結構圖如圖2所示。

圖2 中央空調監控系統組成結構圖

4 結語

隨著我國經濟水平的發展，人們對生活水平的要求越來越高，這就造成了大量中央空調的投入使用。中央空調的大量使用導致中國社會電力需求持續增長，人們也發現了重要空調的弊端，比如耗電量大、監控管理不完善。為了解決上述問題，各個企業通過加設監控系統、對冷凍水泵的控制等方式，大大緩解了重要空調的耗電問題，規避了耗電，優化了管理，這些都將推動中央空調產業的持續發展。