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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變頻節(jié)能技術的原理,,最后對新型機房空調節(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)生產對電能的需求越來越大。電能緊缺問題的日漸嚴重,,而現(xiàn)階段我國現(xiàn)代高層大廈飛速發(fā)展,,機房空調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,,了解機房空調變頻節(jié)能技術的原理,并對新型的機房空調節(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的冷凍水制冷并且儲存起來,白天不打開空調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)空調回風以及新風透過型全熱交換的,,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機運轉的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整,,進而無法達到最佳節(jié)能效果。
2 機房空調變頻節(jié)能技術的原理
2.1 機房空調及電控系統(tǒng)基本組成
中型的機房空調以及大型的機房空調一般都由三個部分構成:空調水管網(wǎng)系統(tǒng),、制熱/制冷站,、空調末端裝置(包括新風機組,風機盤管和空調機組等),。
機房空調的變頻調速系統(tǒng)控制依據(jù)是:機房空調系統(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)水的進出口壓差當作控制的一種參數(shù)。
機房空調系統(tǒng)的耗能拖動設備主要有: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)(即常說的機房空調主機),;風機拖動系統(tǒng)(該系統(tǒng)主要包括若干冷卻塔風機和若干室內風機);冷卻泵拖動系統(tǒng)(主要由多臺水泵構成),。
機房空調的電控系統(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致壓縮機組和泵機電能的冷量浪費巨大,。
2.2 機房空調變頻節(jié)能技術的基本原理
選用冷卻風機變頻子系統(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,,對冷卻風機、冷卻水泵,、冷凍水泵(熱泵)進行自動調節(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 新型的機房空調節(jié)能控制系統(tǒng)
新型的機房空調節(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,,并調節(jié)系統(tǒng)中的各能耗設備的輸出功率從而順應空調負荷變化,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,還要綜合運用計算機技術,、模糊控制技術,、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節(jié)能控制系統(tǒng)。
3.1 新型的機房空調節(jié)能系統(tǒng)的簡介
新型的機房空調節(jié)能系統(tǒng)是以變頻控制為基礎,,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,并結合機電一體化技術以及當代計算機技術的一個智能化控制系統(tǒng),。它能夠以空調末端的負荷變化以及空調的主機運行工況為依據(jù),,對機房空調的水系統(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
對機房空調的各部分進行全面的控制,并且利用系統(tǒng)集成技術把各控制子系統(tǒng)在邏輯上,、功能上和物理上互相連接起來,,使它們能夠實現(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)調整空調系統(tǒng)運行的參數(shù),,保證空調主機從始至終處在最佳工作點上,,并使主機保持高的熱轉換效率。
3.3 機房空調的管理專家系統(tǒng)
新型的機房空調節(jié)能系統(tǒng)是一個集成大系統(tǒng),,應該以其規(guī)模大小為依據(jù)配置相應規(guī)模的成套設備進行控制,。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)軟件技術和系統(tǒng)集成技術的機房空調管理專家系統(tǒng)能夠勝任該工作,。一般來說,機房空調管理專家系統(tǒng)由以下幾個子系統(tǒng)構成:
(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、服務質量控制,、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、樓層風柜,、冷卻水塔,、新風機、排風機,、送風機等工作狀態(tài),,樓宇內外環(huán)境濕度、溫度,、空氣品質,、樓層溫度等上百個工藝參數(shù),以降低設備運行盲目性,,且大廈的管理人員還能夠利用計算機網(wǎng)絡實時監(jiān)控整個機房空調系統(tǒng)運行狀況,,提升樓宇管理的水平。機房空調的管理專家系統(tǒng)可以把整個機房空調系統(tǒng)設備的運行狀態(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,還可以對空調設備的累計運行時間進行自動記錄,,為設備的檢修提供依據(jù),。
4 結語
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,。新型機房空調節(jié)能控制系統(tǒng)是基于變頻技術,,并且結合最優(yōu)化控制,、模糊控制、現(xiàn)代化的計算機技術以及專用管理專家系統(tǒng)軟件,,成為了機房空調系統(tǒng)節(jié)能控制領域發(fā)展的趨勢,。新型機房空調節(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,而且符合我國科學發(fā)展觀的理念,。因此相關單位和企業(yè)應當大力使用該系統(tǒng),,促進我國節(jié)能減排事業(yè)的發(fā)展。