隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人民生活水平的提高,空調(diào)應(yīng)用日益廣泛。在各類建筑物中,中央空調(diào)已是現(xiàn)代建筑創(chuàng)造舒適高效的工作和生活環(huán)境所不可缺少的重要基礎(chǔ)設(shè)施,已成為現(xiàn)代建筑的重要標(biāo)志之一。
然而,空調(diào)系統(tǒng)用電量在總用電量中的比例也在不斷上升,中央空調(diào)用電量的激增已經(jīng)引起了電網(wǎng)供電緊張。在能源日益緊缺的當(dāng)今社會(huì),對(duì)空調(diào)進(jìn)行節(jié)能是一個(gè)很熱門的話題。
雖然目前市面上的空調(diào)節(jié)能技術(shù)很多,但絕大多數(shù)都是針對(duì)空調(diào)主機(jī)進(jìn)行節(jié)能,而忽視了空調(diào)的其它兩個(gè)重要組成部分——風(fēng)機(jī)和水泵的節(jié)能潛力。針對(duì)這一現(xiàn)實(shí)狀況,本文提出了一種基于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)空調(diào)風(fēng)機(jī)和水泵進(jìn)行節(jié)能的方案,并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的控制器,環(huán)??照{(diào)水泵KS18Y,終達(dá)到節(jié)能效果。
1 中央空調(diào)風(fēng)機(jī)和水泵的節(jié)能方案
1.1 節(jié)能控制器總體架構(gòu)
中央空調(diào)風(fēng)機(jī)、水泵節(jié)能控制器的總體架構(gòu)如圖1所示,圖的左半部分是需要采集的各種信號(hào),以便核心算法的處理;圖的右半部分是輸出信號(hào),主要輸出的是頻率信號(hào),以便各個(gè)風(fēng)機(jī)、水泵變頻之用,詳細(xì)介紹如下。
1.1.1 溫度數(shù)據(jù)
在算法中,需要將冷量值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的水泵流量值和風(fēng)機(jī)送風(fēng)量值,這就需要利用圖2所示的公式進(jìn)行轉(zhuǎn)換。由公式可知,需要測(cè)量溫度數(shù)值,采用溫度傳感器采集所需的溫度信號(hào)并且通過串口轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)并傳輸?shù)焦た貦C(jī)內(nèi),單位為攝氏度(℃)。
1.1.2 預(yù)測(cè)冷量
利用現(xiàn)有的冷量預(yù)測(cè)技術(shù),獲取室內(nèi)所需的冷量,單位為瓦(W)。
1.1.3 功率和頻率采集
采用ART2010數(shù)據(jù)采集卡采集各個(gè)風(fēng)機(jī)、水泵當(dāng)前的運(yùn)行的電壓值,并且通過自帶的AD轉(zhuǎn)換函數(shù)實(shí)現(xiàn)電信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的功率值,單位為瓦(W),傳輸?shù)焦た貦C(jī)中。
頻率采集采用頻率計(jì)數(shù)器,單位為(HZ),同樣傳輸?shù)焦た貦C(jī)中。
廣州市XX紡織服裝實(shí)業(yè)有限公司是一家以設(shè)計(jì),生產(chǎn),銷售梭織休閑,牛仔服裝的中型企業(yè)。工廠占地面積13200平方米,各類進(jìn)口專業(yè)設(shè)備600多臺(tái),以及1000多名的生產(chǎn)員工,年生產(chǎn)能力達(dá)300萬件以上。公司生產(chǎn)的產(chǎn)品堅(jiān)持走品牌路線,形成了設(shè)計(jì),生產(chǎn),整燙,洗水一條龍服務(wù)的現(xiàn)代化生產(chǎn)體系,目前運(yùn)作主要以品牌生產(chǎn)為主,憑著多年的聲譽(yù),逐漸成為國(guó)內(nèi),國(guó)際一些知名品牌的生產(chǎn)基地。
常平XX玩具制品有限公司,是一家專業(yè)生產(chǎn)PVC充氣產(chǎn)品及PVC軟膠袋的專業(yè)廠家。生產(chǎn)各種充氣玩具、充氣水池、充氣絨床、充氣枕、充氣禮品、充氣廣告產(chǎn)品、水床、滑水器、浮床等及一系列的PVC制品。目前產(chǎn)品暢銷歐美、中東、日本及東南亞各國(guó)。為了更好的保證產(chǎn)品質(zhì)量,提升企業(yè)的工作環(huán)境;
因?yàn)楝F(xiàn)在的人對(duì)于身體健康以及工作環(huán)境更加重視,許多企業(yè)因?yàn)檐囬g環(huán)境的溫度太高而招不到人,留不住人,因?yàn)殚L(zhǎng)期在高溫下工作不僅僅會(huì)讓人覺得乏力,讓人覺得非常難受,還會(huì)對(duì)人體會(huì)造成損傷,所以許多的人都不愿意在高溫的環(huán)境下工作,這也是為什么許多企業(yè)招不到人,留不住人的原因
環(huán)??照{(diào),其降溫原理是水通過蒸發(fā)帶走周圍熱量來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)外界的空氣進(jìn)入環(huán)??照{(diào)內(nèi)部時(shí),經(jīng)過降溫水簾,其絕大部分熱量都被降溫水簾蒸發(fā)所吸收。
冰冷的新風(fēng)再通過環(huán)??照{(diào)送風(fēng)系統(tǒng)將已降溫的空氣送入室內(nèi),達(dá)到降溫的目的。
質(zhì)量好的環(huán)保空調(diào)都采用蒸發(fā)效率為86%的5090型濕簾,正常通風(fēng)情況下,環(huán)境濕度大約會(huì)增加10-15%,在夏季非梅雨季節(jié),平均溫度在35度左右,平均濕度在56%左右,此種氣候非常適合冷風(fēng)機(jī)使用。
上述氣象條件,出風(fēng)口溫度都在26-28度左右。吹到人的體表都會(huì)比較舒服。
科學(xué)研究表明:75%的相對(duì)濕度對(duì)人是適宜的。我國(guó)的江南地區(qū)相對(duì)與西北地區(qū)濕度要大,但又不象西南如貴州重慶那樣大。 適宜的溫濕度環(huán)境,使這里的人的皮膚質(zhì)地水嫩光滑,白皙且有光澤。 所以自古就有江南出美女一說??梢?,冷風(fēng)機(jī)使用時(shí)的環(huán)境濕度增加值正好可以調(diào)節(jié)空氣濕度。當(dāng)然不會(huì)影響到人體的健康。所以要正確看待濕度對(duì)人的影響。
1.將冷量轉(zhuǎn)換為風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量G
(1)若,則表示通過風(fēng)機(jī)的調(diào)整可以滿足冷量的要求,因此,將G送入規(guī)則表并進(jìn)行相應(yīng)的變頻控制調(diào)整。
(2)若,則表示所需的冷量已經(jīng)超出風(fēng)機(jī)的可調(diào)整范圍,無法通過風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)要求,此時(shí),保持風(fēng)機(jī)原頻率不變。
2.將冷量轉(zhuǎn)換為水泵的流量W
(1)若,設(shè),做逆運(yùn)算將M轉(zhuǎn)換成冷量QM,再將QM轉(zhuǎn)換成風(fēng)機(jī)送風(fēng)量GM
①若,則表示可以先調(diào)整風(fēng)機(jī),再調(diào)整水泵來達(dá)到需冷量。將GM和M分別送入風(fēng)機(jī)的規(guī)則表和水泵的規(guī)則表,進(jìn)行相應(yīng)的變頻調(diào)整控制。
②若,則表示無需進(jìn)行風(fēng)機(jī)調(diào)整,直接將W送入水泵的規(guī)則表進(jìn)行相應(yīng)的變頻調(diào)整控制。
(2)若,則表示需冷量已經(jīng)超出水泵的可調(diào)整范圍,無法通過水泵實(shí)現(xiàn)要求,此時(shí),保持水泵原頻率不變。
3.令,做逆運(yùn)算將轉(zhuǎn)換成冷量,再把冷量轉(zhuǎn)換成水泵流量
若,則表示可以先調(diào)整風(fēng)機(jī)至額定狀態(tài)在調(diào)整水泵來滿足需冷量,此時(shí)先將風(fēng)機(jī)調(diào)制送風(fēng)量狀態(tài),然后將送入規(guī)則表進(jìn)行相應(yīng)的變頻控制調(diào)整。
若,則表示無論是風(fēng)機(jī)還是水泵或是通過他們的共同調(diào)整,均無法滿足需 冷量,此時(shí),只有通過改變制冷主機(jī)才可達(dá)到要求。因此,保持風(fēng)機(jī)和水泵為原工作狀態(tài),調(diào)整空調(diào)制冷主機(jī)。
1.2.4 建立控制規(guī)則表
以風(fēng)機(jī)為例,如下表1就是建立的風(fēng)機(jī)變頻控制規(guī)則表??梢钥吹剑摫韺?duì)于不同送風(fēng)量條件下的各個(gè)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行頻率和運(yùn)行功率以及總功率都進(jìn)行了相應(yīng)的記錄。在某一特定的送風(fēng)量條件下,查找該表,只要排選出送風(fēng)量相同的數(shù)據(jù)條進(jìn)行比較,就可以很容易的得到在總功率情況下,各個(gè)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行頻率,進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)變頻節(jié)能的目的。水泵的變頻控制規(guī)則表也如是建立。
注:表中例如的數(shù)據(jù)是指第x個(gè)風(fēng)機(jī)的第n組數(shù)據(jù),總功率為各個(gè)風(fēng)機(jī)的功率之和
2 中央空調(diào)風(fēng)機(jī)和水泵節(jié)能方案的實(shí)現(xiàn)
2.1 輸入信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字量
2.1.1 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)
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