基于PLC的中央空调节能改造分析

许安

摘 要：将PLC和变频器应用于中央空调节能改造中，不仅可以大大降低中央空调的能耗，还可以实现对空气调节等的自动控制，使中央空调的使用变得更加方便、快捷，为我国的节能减排事业发挥更大的作用。

关键词：PLC；中央空调；节能改造；冷却水系统

中图分类号：TB657.2 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.09.124

随着人们生活质量的不断提高，中央空调的应用越来越广泛，逐渐成为现代大型建筑中必不可少的设备。而随着中央空调应用的日益广泛，它在为人们创造舒适的居住、工作环境的同时所造成的能源消耗非常大。在一个大型建筑中，中央空调运转带来的能耗在整个建筑的能耗中占有较大的比例。为了实现我国的可持续发展，改变能源浪费的情况迫在眉睫，而基于PLC对中央空调进行节能改造是降低能耗的一种有效措施。

1 PLC系统在中央空调中的应用

PLC系统，即可编程逻辑控制系统，是一种现代化的控制系统，是继DDC控制、继电器控制等自动控制之后的一种自动控制系统。DDC控制是通过直接数字化实现的，一般情况下，可以选择合适的PID系数调节室内的温度，最终达到节能的目的。继电器是一个控制元件，主要由控制系统和被控制系统组成。继电器控制是通过小电流实现对大电流或流态物质流量的控制，具有自动调节和安全保护的功能。而PLC系统在恶劣的环境下仍能正常运行，抗腐蚀能力强，维护方便，对温度有很好的适应性。PLC系统可以提供多种功能的模块，比如通讯参数设置、通讯功能选择等，同时，对于时间的变化也能够准确地变动。PLC系统每种功能的实现都较为容易，这在很大程度上缩短了开发周期，有效节省了程序容量，并且具有结构化语言和顺序功能图的编程作用。此外，PLC系统还可以很好地实现PID调节，不需要对电路进行重新设计就可以很好地实现自动编程，从而对温度进行调节和控制。

2 中央空调的节能原理

中央空调系统主要由水系统、风系统、空调机组、散热系统和末端系统组成。其节能原理为：通过压缩机，将制冷机中的制冷剂压缩成高温高压气体送入冷凝器，并与冷凝器中的冷却水进行热交换。此时，冷却水的温度升高。通过水泵将高温水输送到散热器中进行降温，并将热量释放到外界环境中。中央空调在运行的过程中是通过水系统进行热量交换的，并通过阀门和挡板的开度来控制水的流量。这样，很多电能会浪费在挡板和阀门的阻力上。从表面来看，当利用手动的方式对中央空调进行开机或停机时，在空调使用前1 h就要将中央空调系统打开，并且在刚使用时，空调的负荷比较小，但是却要将空调的主机打开；而关闭空调时，只有在空调使用完之后才会将空调关闭，但中央空调的制冷却要在30 min之后才能停止，这样就造成了电能的大量浪费。通过应用PLC，能够将消耗在挡板和阀门上的电能节省下来，从而实现中央空调的节能改造。

3 中央空调的节能改造

3.1 空调主机的改造

在传统的控制方案中，对水流量的控制是通过挡板和阀门来实现的。对机组进行改造之后，采用PLC和变频控制相结合的方式控制流量和温差。改造之后，空调机组主要由变频器、PLC、水泵机组、主接触器和温度检测装置组成。在冷凝水器的回水处和出水处安装温度传感器检测网管的温度，并及时反馈给PLC，通过变频器调节循环水的热交换速度，从而实现对室内的恒温控制。PLC的输入信号经程序运算之后可以发出相应的动作信号。

3.2 冷冻水控制系统的改造

PLC主机首先控制的是冷冻水的出水阀门和回水阀门。如果将冷冻水的循环泵延迟5 s启动，冷冻水泵就由变频器控制，并由模拟量模块输出电流信号控制变频器频率。如果设定的温差小于实际温差，说明空调系统的供冷量已经超过实际需求，因此需要减少冷量。此时，PLC模拟量的输出电流减小，冷冻水泵的转速下降，从而使实际供冷量减少，实际温差慢慢增大，最终接近设定值。如果设定的温差比实际温差大，说明空调系统的供冷量不足，不能满足环境的实际需求，需要增加冷量。此时，PLC模拟量的输出电流增大，冷冻水泵的运行速度加快，从而使实际供冷量增加，实际温差减小，直到接近设定的温度。

3.3 冷却水系统的改造

应监测中央空调的实际蒸发器出水、冷凝器出水、进水温度和压机排气温度，还应根据实际设定温度和出水温度计算并判断主机系统在哪个区，根据冷却出水和回水的温度调节冷冻水泵的转速。此外，还应该根据冷冻水出水、回水的设定值与实际值的差值调节冷冻水泵的转速。经过改造，冷却水系统还具有保护功能，程序可以随时监测保护点的输入状态。一旦发现冷却水泵和空调泵的过载保护或水流开关异常，就要使机组停止运行。

4 结束语

当前，中央空调已经成为人们生活中必不可少的设备，它在为人们创造舒适的室内环境的同时也造成了极大的能源浪费。基于PLC的中央空调节能改造优化了空调主机的工作环境，减少了空调在启动和关闭时造成的电网冲击，实现了对系统水流量的控制，提高了水泵的工作效率，达到了节能目的。

参考文献

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〔编辑：刘晓芳〕