中央空调冷源系统的自动化应用分析

门书光

（河北志诚建设有限公司河北邯郸056000）

【摘要】本文就此分析了中央空调耗能高的原因，阐述了电气自动化在中央空调中的具体应用，旨在使中央空调达到了自动化、智能化安全、环保的要求，符合环境节能的理念，提高了环境的舒适度。

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关键词 电气自动化；中央空调；改造；节能

AutomationApplicationAnalysiscoldsourcecentralairconditioningsystem

MenShu-guang

(HebeiZhichengConstructionCo.,LtdHandanHebei056000)

【Abstract】Thispaperanalyzesthecausesofthishighenergyconsumptionofcentralairconditioning,electricalautomationelaboratedspecificapplicationincentralairconditioning,centralairconditioningdesignedtoachieveanautomated,intelligentsecurity,environmentalprotectionrequirements,inlinewiththeideaofsavingtheenvironment,improvingtheenvironmentcomfort.

【Keywords】ElectricAutomation;Centralairconditioning;Transformation;Energy

1.前言

（1）近几年来，国民经济得到了快速的发展，对于电能的需求也越来越高。自从2004年，全国各大省市就常常出现“电荒”，不间断出现拉闸限电的现象。缺电已经成为阻碍国民经济发展的重要障碍。随着不可再生资源越来越少，珍惜社会资源、环保节能成为了当前热点课题。

（2）根据常年数据分析得到的结果，在高层建筑中，中央空调耗电量达到了整栋楼宇用电量的40%～60%。电气自动化对于中央空调的改造系统是一条重要的途径。在中央空调中，最耗电的就是冷源系统，因此本文以电气自动化应用于冷源系统为例进行电气自动化在空调中的应用。大的冷源系统的耗电量可以达到上千千瓦。冷源系统中的水泵设备则可以达到两百千瓦。目前控制中央空调的主要方法就是简易的远程启动模式或者手动模式。这种控制方法存在很大的劣势：需要大量的值班人员、电能浪费严重。中央空调每年耗电量中约有20%都是被浪费的。因此对中央空调进行节能改造有着巨大的意义。

2.中央空调电能浪费原因分析

2.1控制模式灵活度低。

（1）当前多数的中央空调都还是采用旧办法、最简易的远程控制模式，有些旧建筑还是采用手动模式。因此中央空调的开机和停机都需要有工作人员才做。开机往往是在用户使用前的一个小时，但是在用户刚使用时，中央空调的负荷却很小，此时却打开了制冷量很大的主机。

（2）停机时，只有等到所有的用户停止使用空调之后，工作人员才能停止中央空调，这就导致了在用户停止使用制冷后30～45分钟后才停止中央空调。由此可见，人工管理不能及时地打开或者关闭空调系统，引起了较大的浪费。

2.2中央空调检测效率低小。目前遵守规定的工作人员是每过几小时巡检一次机房，有些是一天一次。检测的主要内容是记录主供同水管路的水温和室外的天气。以此来判断制冷机组能够满足末端符负荷的压力。除此之外，中央空调的水泵常常出现“大马拉小马”的情况，这就导致了水泵不能通过调节末端负荷来进行运行，导致效率低小，耗电严重。

3.电气自动化在中央空调中的应用

已建成的楼宇中，早已安装上了楼宇自控系统。其中使用了众多的自动化技术，因此改造旧楼就成了电气自动化改造工程的主要对象。

对于中央空调的改造的重点还是要抓住重点，针对中央空调耗能的主要部分是冷源系统，因此以冷源系统为主要改造对象，从勘察现场、水管改造、电路改造和软件设计方法四个方面来进行具体的自动化改造项目。最终形成一套能够根据采集到了管道末端负荷变化情况，自动对水泵、水机、水塔进行自动调节。在对中央空调系统进行了详细的改造之后，能够实现其自动化运行、智能化工作，进而达到节能环保的目的。

3.1勘察现场，数据记录。此步是整个修改方案的基础，对于整个修改项目的正常进行有着极大的意义，因此一定要认真进行勘察，其中要记录的数据有：（1）建筑的基本参数：包括楼层的高度、空调设备的位置、建筑的用途等。（2）中央空调主机参数：包括主句的品牌和型号、功率、制冷量。（3）水泵使用情况：包括电压、额定功率、电流、流量、转速等。（4）末端的设置参数：包括运行时间等。

3.2水管改造。水管改造的主要目的就是为了水泵主机间能够并行工作，同时为了满足监察记录的需要。因此就需要在冷冻水和冷却水之间加上电动蝶阀，如果有条件可以适用单独的管道，这样就能起到很好的效果。为了计量总管的冷水量，可以在冷冻冷却水的主管道安装上温度传感器。

3.3电路设计和改造。

（1）目前广泛使用的水泵控制柜的基本构造是：停止、自动和手动三档，本地启停按钮，运行、停止、故障指示灯，远程控制接线端子。

（2）为了实现自动化，需要安装带计算机的PLC智能控制柜，例如：三棱公司生产的FX2N-48MR+4AD-PT+4DA+3A就目前比较流行的只能控制柜，它实现了自动化地采集温度、流量和设备信号，并且能够对主机和变频水泵节能控制。当然如果能够采用变频系统和工频系统在程序和设备上达到双重互锁，将更加准确而精细地实现自动化控制。

3.4智能控制软件的设计。

（1）由于机房的基础设施很难改变，因此只能通过控制电柜、计算机、PLC、温度传感器和变频器等设备。根据得到了末端负荷角度的变化，中央空调自动调节冷源系统，使其处于最节能、最智能的运行模式。

（2）PLC是此系统中的关键所在，能否做到智能地调节完全依赖于PLC的好坏。VB是目前广泛使用的编写上位机监控软件的高级语言，具有良好的移植性和健壮性。监控软件同PLC的通讯主要是借助SC-09编程电缆来实现的。在实际的工作过程中，PLC负责对采集到的冷量数据进行计算（包括数值运算和逻辑运输），然后由监控软件对计算得到的数据进行处理和反应，并且形成相应的数据报表，并且参考以往的数据，自动生成运行最佳参数，以保证冷源系统一直处于最佳的工作状态。

3.5中央空调的远程监控。

（1）中央空调远程监控系统主要是由远程监控计算机和现场监控系统组成。远程监控计算机通过Internet网与现场监控计算机相连接，是用户与现场设备进行交互的接口，它主要从现场监控计算机上获得远程设备状态，对远程设备参数和数据进行分析处理后再通过Internet网对现场监控系统发出控制命令及输入参数，从而达到对中央空调的远程监控。现场监控系统是直接对中央空调现场设备进行监测控制的系统，主要包括现场监控计算机、CAN总线适配卡和现场控制器。

（2）中央空调的远程监控主要用现场总线控制系统（FCS），实现用远程计算机直接对现场的空调设备进行监控，FCS系统的拓扑图，“现场设备”是空调机组，“操作站”是计算机监控中心，“现场设备”与“操作站”之间就是“网络”。计算机监控中心使用Modbus通信协议，通过总线对现场的空调机组进行数据采集和修改，从而通过网络介质（通信线）访问现场控制器，与现场控制器（网络从站）建立通讯，达到了监控的目的。

4.结语

科学技术日新月异，社会经济飞速发展，对于能源的需求也越来越大。在当今资源紧缺的时代，如何利用科学技术来实现节能减排成为了重要课题。制冷系统控制不及时、管理缺失是导致中央空调耗电严重的主要原因，针对这一现状提出了要对管道、电路以及智能控制软件这三个方面进行自动化设计。以制冷系统自动化设计为例对自动化在中央空调中的应用进行了分析和探讨，其中智能软件的设计是整个设计中的关键所在。经过实践检验，此设计方案取得了较好的效果，实现了中央空调的智能化控制。自动化在中央空调中的应用远远不止在制冷系统上，其他方面也需要不断地探索和研究，相信在不断总结的基础上，一定能够将中央空调编程智能的、节电的。

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参考文献

［1］郭永吉.王兴贵.PLC在中央空调改造系统中的应用［J］.电气自动化，2007.

［2］杨锐，赵朴夫.交流变频调速技术在中央空调系统中的应用［J］.山西建筑，2005.

［3］俞炳丰.中央空调新技术及其应用［M］.北京：化学工业出版社，2000.

［4］骆良茂.自动化技术在中央空调冷源系统改造中的应用［J］.机电工程技术，2011.

［5］孙文志.中央空调的变频调速方案及节能机理［J］.辽宁师专学报，2006，（6）：21～25.

［6］基于web的远程监控系统［D］.北京交通大学出版社，2008.

［7］胡寿松.自动控制理论［M］.北京：科学出版社，2001：70～80.

［8］程花蕊，董生怀，徐玉党.基于PLC的中央空调控制系统［J］.周口师范学院学报，2006，（5）：10～13.

［文章编号］1006-7619（2014）09-18-627