一種空調(diào)多工況分區(qū)控制方法及節(jié)能分析

一種空調(diào)多工況分區(qū)控制方法及節(jié)能分析摘要:介紹集中空調(diào)系統(tǒng)的多工況分區(qū)控制方式，提出一種全年運(yùn)行的工藝性空調(diào)系統(tǒng)的八工況分區(qū)控制方法，闡述工況分區(qū)的原則及各工況區(qū)的調(diào)節(jié)方法，并與常規(guī)控制方式進(jìn)行節(jié)能對比分析。關(guān)鍵詞:集中空調(diào)系統(tǒng)多工況分區(qū)節(jié)能空調(diào)普遍按夏季、冬季、過渡季三個工況的運(yùn)行模式進(jìn)行控制,因一年之中氣候變化很大，特別在全年運(yùn)行的工藝性空調(diào)系統(tǒng),由于一天之中溫濕度變化也很大，僅按三個工況進(jìn)行控制，不能利用新風(fēng)冷源且存在冷、熱抵消。采用空調(diào)多工況分區(qū)控制，能充分利用室外新風(fēng)冷源并減少冷、熱抵消,達(dá)到節(jié)能運(yùn)行的目的。在卷煙廠、核電站、電子廠、制藥廠等全年運(yùn)行的工藝性空調(diào)系統(tǒng)中，由于空調(diào)運(yùn)行能耗大，采用多工況分區(qū)控制具有重要意義?？照{(diào)多工況分區(qū)控制技術(shù)，是按全年氣候參數(shù)，在焓濕圖上作出氣象包絡(luò)線,劃分不同工況分區(qū)。采用PLC控制器，按不同工況區(qū)執(zhí)行相應(yīng)控制程序，再按照特定的控制邏輯和控制算法,對各執(zhí)行部件實施開關(guān)控制或連續(xù)控制，以實現(xiàn)正確的分區(qū)轉(zhuǎn)換、操作順序、定時啟停、累計計時、負(fù)荷均衡,在滿足控制精度要求的條件下節(jié)能運(yùn)行。1多工況分區(qū)的控制原理典型的工藝性空調(diào)系統(tǒng)配置有混合、過濾、表冷、加熱、加濕、送風(fēng)機(jī)等。按三個工況運(yùn)行的空調(diào)系統(tǒng),每個運(yùn)行模式對應(yīng)一個固定的新風(fēng)比，在高溫高濕時用表冷器進(jìn)行降溫除濕,再用加熱器加熱至送風(fēng)點;在低溫低濕時用加熱器和加濕器進(jìn)行加熱加濕;在過渡季視室外溫濕度情況進(jìn)行降溫、升溫或加濕。這種控制方式不能充分利用新風(fēng)冷源,且大部分時間存在冷、熱抵消。為實現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行,改為多工況分區(qū)控制，新、回風(fēng)閥門改為可根據(jù)不同需要隨時進(jìn)行調(diào)節(jié)的比例調(diào)節(jié)閥。同時在原有新風(fēng)、回風(fēng)溫濕度傳感器的基礎(chǔ)上,再增加混合風(fēng)、送風(fēng)溫濕度傳感器，以及表冷器后的溫度傳感器?？刂葡到y(tǒng)的原理圖如圖1。在新風(fēng)、回風(fēng)、送風(fēng)、混合段處,均安裝溫濕度傳感器，分別用于檢測新風(fēng)、回風(fēng)、送風(fēng)和混合風(fēng)的溫濕度，在表冷器后裝檢測露點溫度的傳感器，所有敏感元件均與控制器的輸入端連接。整個系統(tǒng)各種控制的實現(xiàn),都通過PLC可編程控制器來完成。PLC的復(fù)數(shù)輸入端分別與室外新風(fēng)（溫度tW、濕度dW、焓iW值）測量裝置、室內(nèi)回風(fēng)（溫度tN、濕度dN、焓iN）設(shè)定裝置、混合風(fēng)（溫度tC、濕度dC、焓iC）測量裝置、送風(fēng)（溫度tO、濕度dO、焓iO）設(shè)定裝置、表冷器溫度測量裝置、過濾器壓差報警裝置連接;PLC的復(fù)數(shù)輸出端分別與新風(fēng)閥、回風(fēng)閥、冷水閥、電加熱調(diào)功器（或蒸汽閥）、加濕器的控制器以及風(fēng)機(jī)變頻器連接。PLC控制器根據(jù)新風(fēng)傳感器測出的溫度tW和相對濕度①W,計算出含濕量dW和焓iW,再與預(yù)設(shè)的多工況區(qū)域分界點tN、to、twx、dO、dWX、iN比較,確定工況工作區(qū)域及其運(yùn)行方式。傳感器檢測室外新風(fēng)并與溫濕度設(shè)定值進(jìn)行比較，通過內(nèi)置的PID控制技術(shù)，判斷采用何種控制方式。當(dāng)新風(fēng)溫濕度適宜時,不需熱濕處理，直接調(diào)節(jié)新、回風(fēng)閥的開度,使混合風(fēng)達(dá)到室內(nèi)溫濕度的要求;當(dāng)新風(fēng)溫濕度太高或太低時，關(guān)小新風(fēng)閥，同時啟動表冷閥或加熱閥,對空氣進(jìn)行冷卻或升溫。2空調(diào)多工況的分區(qū)及各分區(qū)控制說明工況分區(qū)?？照{(diào)系統(tǒng)的制冷和加熱形式很多，但在原理上基本相同。而加濕除了形式不同之外，在原理上還分等焓加濕和等溫加濕兩種，等溫加濕因控制精度高在工藝性空調(diào)中廣泛應(yīng)用。原理不同,其分區(qū)也不同，現(xiàn)以加濕為等溫加濕進(jìn)行分區(qū)，工況分區(qū)太多，控制復(fù)雜且沒必要，太少又不節(jié)能。綜合考慮以八工況進(jìn)行分區(qū)。如圖2。圖2中各點含義。tW為室外溫度;dW—室外含濕量;iW為室外焓值;tO為送風(fēng)點溫度;dO為送風(fēng)點含濕量；tN為室內(nèi)溫度;iN為室內(nèi)焓值;tC為混合風(fēng)溫度;dW為混合風(fēng)含濕量;iW為混合風(fēng)焓值①為相對濕度。tWX為當(dāng)最小新風(fēng)時其混合點溫度交于tO線;dWX為當(dāng)最小新風(fēng)時其混合點絕對含濕量交于dO線。分區(qū)邊界判斷及控制說明。I區(qū):dWNdO,iW〉iN時，控制方式:最小新風(fēng);溫度調(diào)節(jié):開加熱器調(diào)溫;濕度調(diào)節(jié):開表冷器降溫除濕；II區(qū):dW>dO,iW<iN時,控制方式:最大新風(fēng);溫度調(diào)節(jié):開加熱器調(diào)溫;濕度調(diào)節(jié):開表冷器降溫除濕；III區(qū):dWX<dWVdO,tOVtW時，控制方式:新回風(fēng)調(diào)節(jié)至混合點落在dO線上;溫度調(diào)節(jié):開表冷器降溫;濕度調(diào)節(jié):調(diào)節(jié)新、回風(fēng)閥；W區(qū):dWVdWX,tW〉tN時，控制方式:最小新風(fēng);溫度調(diào)節(jié):開表冷器降溫;濕度調(diào)節(jié):開加濕器；V區(qū):dWVdWX,tOVtW<tN,控制方式:最小新風(fēng);溫度調(diào)節(jié):開表冷器降溫;濕度調(diào)節(jié):開加濕器；VI區(qū):tWXVtW<tO,dWVdO,且tCVtO時，控制方式:新回風(fēng)調(diào)節(jié)至混合點在dO線上;溫度調(diào)節(jié):開加熱器調(diào)溫;濕度調(diào)節(jié):調(diào)節(jié)新、回風(fēng)閥；⑷區(qū):tWXVtW<tO,dWVdO,且tC=tO時，控制方式:新回風(fēng)調(diào)節(jié)至混合點在to線上;溫度調(diào)節(jié):調(diào)節(jié)新、回風(fēng)閥;濕度調(diào)節(jié):開加濕器;訓(xùn)區(qū)：tw<tWX,dWVdO時，控制方式:最小新風(fēng);溫度調(diào)節(jié):開加熱器升溫;濕度調(diào)節(jié):開加濕器。3空調(diào)多工況分區(qū)控制節(jié)能運(yùn)行分析空調(diào)多工況分區(qū)控制，雖增加一些檢測元件造成初投資的增加，但能充分利用新風(fēng)冷源并避免冷、熱抵消，能耗可大大降低。某煙廠聯(lián)合工房空調(diào)改造，采用多工況分區(qū)控制方式，空調(diào)系統(tǒng)的綜合能耗與改造前相比降低了37.6%，節(jié)能效果相當(dāng)明顯。常規(guī)空調(diào)控制系統(tǒng)按三種運(yùn)行模式,其中,夏季運(yùn)行為制冷除濕+再熱,時間約5個月;冬季運(yùn)行為加熱加濕，約4個月;過渡季運(yùn)行為制冷、加熱或加濕，約3個月。多工況分區(qū)控制分八種運(yùn)行模式，分區(qū)細(xì)且一天之中可能有幾種運(yùn)行模式，實現(xiàn)最大限度的節(jié)能運(yùn)行。在夏季,采用多工況分區(qū)控制方式,可推遲或減少冷凍機(jī)的開機(jī)時間,并且再熱也可大為減少，保守估算,夏季可減少20%的制冷和50%的再熱;在冬季，與常規(guī)空調(diào)運(yùn)行對比,節(jié)能幅度不大;在過渡季，由于充分利用室外新風(fēng),基本可以不開冷凍機(jī)，大部分時間經(jīng)調(diào)節(jié)混合風(fēng)比例后送進(jìn)房間即可，小部分時間僅微量加熱或加濕,過渡季節(jié)運(yùn)行能耗至少降低50%。4結(jié)語(1)采用多工況分區(qū)控制，能充分利用新風(fēng)冷源并避免冷熱抵消。分區(qū)太多，控制復(fù)雜,太少