应用解耦、模糊控制等现代控制技术和手段,通过调节主机、冷冻水流量、冷却水流量等,解决中央空调控制中多变量、大滞后的问题,并结合冰蓄冷、热能塔等新的节能技术,对传统中央空调系统进行节能改造,实现中央空调的优化节能运行,综合节能率大于40%。
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。
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。1. 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100kW到1000kW。冷水机组的目的是产生低温(
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。
2. 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。
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。
3. 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,以获得最佳的控制效果。(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、压差和流量的最佳值,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、压差和流量运行在最优值。
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,又最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,系统的最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,计算出冷却水最佳进、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最佳值,保证中央空调系统在各种负荷条件下,均处于最佳工作状态,从而实现中央空调系统能耗最大限度的降低。