中央空调运行节能控制系统全

中央空调运行节能控制系统
中央空调系统是具有系统强惯性、大滞后等特点，其过程要素之间存在着严重的非线性、大滞后及强耦合关系。

对这样的系统，无论用经典的PID控制，还是现代控制理论的各种算法，都很难实现较好的控制效果。

中央空调运行节能控制系统（KT-CCS）,是针对各类中央空调系统而研发的综合节能治理系统。

该系统以计算机、P1C.变频器、传感器等硬件为核心，集成了闭环控制技术、PID运算、模糊技术和人机整合技术，以中央空调系统主机变负荷运行为基点，对冷冻水循环、冷却水循环、冷却塔及新风处理等系统进行全面的优化调节，使中央空调系统运行在***佳状态，从而节省大量电能。

一、中央空调运行节能控制系统（KT-CCS）的组成
中央空调运行节能控制系统（KT-CCS）由中央空调主机调节、冷冻水调节、冷却水调节、新风调节、数据采集等子系统组成。

通过对中央空调系统运行参数的监测，结合室温和末端温度的变化，控制中央空调系统变负荷运行，达到保证制冷（热）质量、降低电能消耗的目的。

二、中央空调主机（冷水机组）调节子系统
中央空调主机压缩机按照其额定制冷量和制冷效率，一般的额定输入功率从IOOkW到IOOOkW e冷水机组的目的是产生低温（7℃）的冷冻水，所以供（出）水温度的高低直接影响到机组的负荷。

而末端空气处理机启动的多少也会影响冷冻水的回水温度。

对于压缩机单机容量和台数已确定的中央空调机组，按照便于能量调节和适应制冷（热）对象的工况变化等因素进行制冷（热）功率输出调节，是中央空调主机节能的关键。

KT-CCS的空调主机调节，由下列方法实现:
（1）在制冷（热）机组的冷量调节中，引入变频变容量调节技术。

（2）采用先进的制冷剂流量控制技术，精确控制蒸发温度。

（3）对于主机自身没有冷量调节功能的制冷（热）机组，采取多台压缩机分级制冷（热）和变频变容量调节技术。

（4）对于大型制冷（热）机组一般都具有冷量调节装置，制冷（热）机组的制冷（热）量可随冷负荷的要求而变化。

制冷机组的的冷量调节，除吸收式以外，均是在不改变制冷（热）工况的前提下，通过改变压缩机的输气量，进而改变供液量以调节蒸发器产冷量。

上述冷量调节过程中，随着环境温度和末端室温的变化，压缩机仍存在精细调节的空间。

表中，活塞式、离心式压缩机的制冷（热）调节，都是以节流方式进行的，并未改变压缩机功率。

通过变频变容量调节，可快速、准确地调整压缩机频率，使压缩机时刻处于***佳运行状态，以节省因频繁起动时，为保证正常的制冷（热）循环、建立冷凝、蒸发压力差所消耗的功率。

三、中央空调从动系统的节能调节
中央空调从动系统由冷冻水循环系统、冷却水循环系统及冷却塔风机系统等部分组成。

功率配置一般为：
（1）冷冻水循环系统循环动力来自冷冻泵，其功率一般在I1kW到132kW。

(2)冷却水循环系统循环动力来自冷却泵，其功率一般在I1kW到132kW.
(3)冷却塔系统为冷水降温提供风力，风机功率一般在3kW到15kW
当制冷(热)机的负荷发生变化时，冷冻水、冷却水的需求量和冷却塔的冷却风量也将发生相应的变化，必须做出相应的调节。

由于水循环系统动力来自于交流电机拖动的泵类机械，按照传统设计，这些泵类机械均运行在定流量状态，不能根据负荷的变化来调速运行，因此浪费大量电力。

本系统采用变频调速技术来控制中央空调从动系统，通过改变泵类设备的转速(即改变流量)，跟踪需求，更好地解决压差平衡，大大地节约电能损耗。

四、数据采集及控制单元
数据采集及控制单元,可根据动态过程特征识别基于模糊控制理论自适应地调整运行参数,实现中央空调水系统真正意义上的变温差、变压差、变流量运行，使控制系统具有高度的跟随性和应变能力，以获得***佳的控制效果。

(1)对冷冻水循环系统的控制
数据采集及控制单元采用了模糊预测算法，当环境温度、空调末端负荷发生变化时，各路冷冻水供回水温度、温差、压差和流量亦随之变化，流量计、压差传感器和温度传感器将检测到的这些参数送至控制及数据处理单元，依据所采集
的实时数据及系统的历史运行数据，实时预测计算出末端空调负荷所需的制冷(热)量，以及各路冷冻水供回水温度、温差、压差和流量的***佳值，并以此调节各变频器输出频率，控制冷冻水泵的转速，改变其流量，使冷冻水系统的供回水温度、温差、压差和流量运行在
***优值。

KT-CCS系统对冷冻水系统采用了输出能量的动态控制，实现了空调主机冷媒流量跟随末端负荷的需求供应，使空调系统在各种负荷情况下，都能既保证末端用户的舒适性，又***大限度地节省了系统的能量消耗。

(2)对冷却水循环系统及冷却塔风量的控制
KT-CCS系统对中央空调冷却水及冷却塔风量的调节采用模糊优化的控制方法，当环境温度、
空调末端负荷发生变化时，中央空调主机的负荷率将随之变化，系统的***佳转换效率也随之变化。

控制单元在动态预测控制冷媒循环的前提下，
依据所采集的空调系统实时数据及系统的历史运行数据,计算出冷却水***佳进、出口温度，并与检测到的实际温度进行比较，动态调节冷却水的流量和冷却塔风量，使系统转换效率逼进不同负荷状态下的***佳值,保证中央空调系统在各种负荷条件下,均处于***佳工作状态，从而实现中央空调系统能耗***大限度的降低。

五、中央空调运行节能控制系统的应用效果
(1)运行安全、稳定、可靠，功能指标到达设备技术要求；
(2)直观显示运行参数、自动化程度较高，能及时、准确地自动跟踪末端空调负荷运行；
(3)实现了空调泵组的软启动、软停止、运行平滑稳定，较大地改善了设备的启停性能和运行磨损；
(4)系统具有强大的管理功能和安全保护功能，确保整个空调系统优化、安全的运行；
（5）实现了中央空调系统***大限度的节能，系统（主机、冷冻水泵、冷冻水泵、冷却塔风机）综合节电率达25%以上。

节能效果举例：
某大酒店空调使用面积48000M2,空调总制冷量1800冷吨，共设有4台空调机组，单位面积设计制冷量250W∕m2,中央空调系统原设计为定流量运行，无自动控制系婚口BA系统。

节能改造前，该项目年耗电220万kWh,电费185万元。

节能效益：实施节能改造后，每年节约
电量54万kWh,每年减少电费支出45万元人民币（系统综合节能率25%,综合电价按0∙848元/kWh计算）。

按照行业标准折算,即每年可节约216吨标准煤，每年可减排:C02排放:540000*900/106=486吨S02排放:540000*11/106=5.94吨N2O3排放:540000*3/106=1.62吨由此可见,节能改造的实施不仅节约了大量的能源，
还减少了煤炭燃烧所产生的废气排放和温室气体排放，对环境保护起到了巨大的作用。