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新型機房空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)研究

雙擊自動滾屏 發(fā)布者:精密空調(diào) 發(fā)布時間:2016-09-29 09:12:19 閱讀:次【字體:

電能作為重要的能源,很大程度上的支撐著我國工業(yè)的發(fā)展以及人民的日常生活,然而,機房空調(diào)等電器的使用消耗了大量的電能,并且與可持續(xù)發(fā)展道路相悖。本文首先簡單介紹了現(xiàn)階段的節(jié)能方案,然后闡述了機房空調(diào)變頻節(jié)能技術(shù)的原理,最后對新型機房空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)進行了研究,希望能夠為我國的節(jié)能減排作出貢獻。

隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展,居民生活以及工業(yè)生產(chǎn)對電能的需求越來越大。電能緊缺問題的日漸嚴(yán)重,而現(xiàn)階段我國現(xiàn)代高層大廈飛速發(fā)展,機房空調(diào)的高耗能特點造成了諸多電能的浪費。因此,熟悉現(xiàn)階段的節(jié)能方案,了解機房空調(diào)變頻節(jié)能技術(shù)的原理,并對新型的機房空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)進行研究具有十分重要的意義。

1 現(xiàn)階段的節(jié)能方案

一般來說,根據(jù)節(jié)能技術(shù)的原理及其不同的適用情況,目前的節(jié)能方案主要可以分為以下幾種:

(1)水(冰)蓄冷型,該節(jié)能方案的原理是在夜間把空調(diào)的冷凍水制冷并且儲存起來,白天不打開空調(diào)的主機而僅僅使用水系統(tǒng)循環(huán)進行制冷,其特點是避峰但是無法節(jié)電;

(2)熱交換型(余熱利用),該方案主要是利用平隔板來實現(xiàn)空調(diào)回風(fēng)以及新風(fēng)透過型全熱交換的,這種節(jié)能方案的缺點是節(jié)能的幅度比較低;

(3)通用變頻器型,該方案是利用通用變頻器來完成對水泵和風(fēng)機運轉(zhuǎn)的PID控制,這種方案的局限性在于只要選定了微分時間常數(shù)TD、積分時間常數(shù)Tl和比例常數(shù)KP之后,其控制方式就已確定,無法隨受控量值變化而自動調(diào)整,進而無法達到最佳節(jié)能效果。

2 機房空調(diào)變頻節(jié)能技術(shù)的原理

2.1 機房空調(diào)及電控系統(tǒng)基本組成

中型的機房空調(diào)以及大型的機房空調(diào)一般都由三個部分構(gòu)成:空調(diào)水管網(wǎng)系統(tǒng)、制熱/制冷站、空調(diào)末端裝置(包括新風(fēng)機組,風(fēng)機盤管和空調(diào)機組等)。

機房空調(diào)的變頻調(diào)速系統(tǒng)控制依據(jù)是:機房空調(diào)系統(tǒng)外部熱交換是由兩個循環(huán)水系統(tǒng)來實現(xiàn)的。循環(huán)水系統(tǒng)的進(出)水與回水的溫度差,是需要進行的熱交換熱量的一種反映。所以,以進(出)水與回水的溫度差為依據(jù)來實現(xiàn)對循環(huán)水流動速度的控制,進而控制好熱交換速度,是一種較為合理的控制方法。與此同時,還可以將循環(huán)水的進出口壓差當(dāng)作控制的一種參數(shù)。

機房空調(diào)系統(tǒng)的耗能拖動設(shè)備主要有:冷凍泵拖動系統(tǒng)(主要由多臺水泵組成);冷水機組拖動系統(tǒng)(即常說的機房空調(diào)主機);風(fēng)機拖動系統(tǒng)(該系統(tǒng)主要包括若干冷卻塔風(fēng)機和若干室內(nèi)風(fēng)機);冷卻泵拖動系統(tǒng)(主要由多臺水泵構(gòu)成)。

機房空調(diào)的電控系統(tǒng)主要由冷卻水子系統(tǒng)、冷凍水子系統(tǒng)和主機系統(tǒng)等構(gòu)成。其中冷卻水子系統(tǒng)和冷凍水子系統(tǒng)的節(jié)能潛力比較大。因為晝夜氣溫以及客流量的變化比較大,再加上每時每刻所需的熱(冷)量的變化也比較大。而電機無法調(diào)速,外界的客流量和氣溫變化不受人為控制,為滿足最大客流量的要求,冷卻風(fēng)機、冷卻水泵、冷凍水泵(熱泵)都要長期在滿載荷的狀態(tài)下運行。在這種情況下容易導(dǎo)致壓縮機組和泵機電能的冷量浪費巨大。

2.2 機房空調(diào)變頻節(jié)能技術(shù)的基本原理

選用冷卻風(fēng)機變頻子系統(tǒng)、冷卻泵變頻子系統(tǒng)、冷凍泵變頻子系統(tǒng),對冷凍水及其溫度進行自動檢測,對冷卻風(fēng)機、冷卻水泵、冷凍水泵(熱泵)進行自動調(diào)節(jié),使它處在最好的運行狀態(tài),并減少冷(熱)量在管道循環(huán)里面的浪費。

3 新型的機房空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)

新型的機房空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)要求能隨時跟蹤系統(tǒng)對負荷量進行實時變換,并調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的各能耗設(shè)備的輸出功率從而順應(yīng)空調(diào)負荷變化,確保主機系統(tǒng)從始至終的都位于優(yōu)化的最佳工作點上,并且使空調(diào)系統(tǒng)的效率(COP值)保持為最大值。因此系統(tǒng)既要采用一般的變頻節(jié)能技術(shù),還要綜合運用計算機技術(shù)、模糊控制技術(shù)、最優(yōu)化控制原理,最終形成一種具備負荷隨動跟蹤節(jié)能控制功能的新型的機房空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)。

3.1 新型的機房空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)的簡介

新型的機房空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)是以變頻控制為基礎(chǔ),利用模糊控制、最優(yōu)化的控制原理等現(xiàn)代化的控制理論技術(shù),并結(jié)合機電一體化技術(shù)以及當(dāng)代計算機技術(shù)的一個智能化控制系統(tǒng)。它能夠以空調(diào)末端的負荷變化以及空調(diào)的主機運行工況為依據(jù),對機房空調(diào)的水系統(tǒng)參數(shù)(壓力、流量、溫度等)進行自動完整采樣和控制,進而使系統(tǒng)的冷媒流量隨負荷變化而變化,與此同時對主機的運行環(huán)境進行優(yōu)化,最終大幅度的降低能耗。

3.2 負荷隨動跟蹤節(jié)能控制技術(shù)

對機房空調(diào)的各部分進行全面的控制,并且利用系統(tǒng)集成技術(shù)把各控制子系統(tǒng)在邏輯上、功能上和物理上互相連接起來,使它們能夠?qū)崿F(xiàn)信息綜合以及彼此之間的資源共享,進而在同一個計算機平臺上實現(xiàn)集中控制以及統(tǒng)一管理。此外,還要以制冷工作的參數(shù)變化以及系統(tǒng)運行工況為依據(jù),利用模糊控制器來動態(tài)調(diào)整空調(diào)系統(tǒng)運行的參數(shù),保證空調(diào)主機從始至終處在最佳工作點上,并使主機保持高的熱轉(zhuǎn)換效率。

3.3 機房空調(diào)的管理專家系統(tǒng)

新型的機房空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)是一個集成大系統(tǒng),應(yīng)該以其規(guī)模大小為依據(jù)配置相應(yīng)規(guī)模的成套設(shè)備進行控制。為方便用戶對系統(tǒng)運行狀況進行實時監(jiān)控,基于組態(tài)軟件技術(shù)和系統(tǒng)集成技術(shù)的機房空調(diào)管理專家系統(tǒng)能夠勝任該工作。一般來說,機房空調(diào)管理專家系統(tǒng)由以下幾個子系統(tǒng)構(gòu)成:

(1)系統(tǒng)組態(tài):以用戶的規(guī)模大小和需求為依據(jù)對系統(tǒng)的控制對象規(guī)模和連接方式進行靈活配置。

(2)運行策略:以用戶特點及需求為依據(jù)選擇最好的運行策略,其中包括聯(lián)動控制對象、服務(wù)質(zhì)量控制、系統(tǒng)控制模式等。

(3)狀態(tài)監(jiān)控:全面采集運行參數(shù),并利用圖形化的組態(tài)軟件全面、動態(tài)、實時、形象地對系統(tǒng)運行狀態(tài)進行監(jiān)視與控制,其中包括閥門系統(tǒng)、一次冷溫水系統(tǒng)、主機系統(tǒng)、二次冷溫水系統(tǒng)、冷卻塔系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、器件系統(tǒng)等。

(4)數(shù)據(jù)分析:對系統(tǒng)運行主要參數(shù)進行記錄、統(tǒng)計和分析,并且將其提供給用戶作為用戶的決策判斷依據(jù),其中包括電耗累計值、能耗曲線、主機效率曲線、故障記錄、操作記錄、等。

(5)系統(tǒng)管理:用來給系統(tǒng)及企業(yè)管理者提供管理平臺和信息平臺。

安裝了機房空調(diào)管理專家系統(tǒng)之后,不僅僅操作人員可以在計算機上面實時監(jiān)控冷凍水泵機組、冷水機組、冷卻水泵機組、樓層風(fēng)柜、冷卻水塔、新風(fēng)機、排風(fēng)機、送風(fēng)機等工作狀態(tài),樓宇內(nèi)外環(huán)境濕度、溫度、空氣品質(zhì)、樓層溫度等上百個工藝參數(shù),以降低設(shè)備運行盲目性,且大廈的管理人員還能夠利用計算機網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)控整個機房空調(diào)系統(tǒng)運行狀況,提升樓宇管理的水平。機房空調(diào)的管理專家系統(tǒng)可以把整個機房空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備的運行狀態(tài)、工藝參數(shù)以及故障報警無限期的保存下來并打印,方便管理人員查閱,還可以對空調(diào)設(shè)備的累計運行時間進行自動記錄,為設(shè)備的檢修提供依據(jù)。

4 結(jié)語

堅持走可持續(xù)發(fā)展的道路,必須重視節(jié)能減排的問題。新型機房空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)是基于變頻技術(shù),并且結(jié)合最優(yōu)化控制、模糊控制、現(xiàn)代化的計算機技術(shù)以及專用管理專家系統(tǒng)軟件,成為了機房空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能控制領(lǐng)域發(fā)展的趨勢。新型機房空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)的推廣既能夠給企業(yè)帶來的經(jīng)濟效益又能夠給企業(yè)帶來社會效益,而且符合我國科學(xué)發(fā)展觀的理念。因此相關(guān)單位和企業(yè)應(yīng)當(dāng)大力使用該系統(tǒng),促進我國節(jié)能減排事業(yè)的發(fā)展。


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