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隨著(zhù)國民經(jīng)濟的發(fā)展、人民生活水平的提高，空調應用日益廣泛。在各類(lèi)建筑物中，中央空調已是現代建筑創(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設施，已成為現代建筑的重要標志之一。
然而，空調系統用電量在總用電量中的比例也在不斷上升，中央空調用電量的激增已經(jīng)引起了電網(wǎng)供電緊張。在能源日益緊缺的當今社會(huì )，對空調進(jìn)行節能是一個(gè)很熱門(mén)的話(huà)題。
雖然目前市面上的空調節能技術(shù)很多，但絕大多數都是針對空調主機進(jìn)行節能，而忽視了空調的其它兩個(gè)重要組成部分——風(fēng)機和水泵的節能潛力。針對這一現實(shí)狀況，本文提出了一種基于實(shí)測數據對空調風(fēng)機和水泵進(jìn)行節能的方案，并設計了相應的控制器，終達到節能效果。
1 中央空調風(fēng)機和水泵的節能方案
1.1 節能控制器總體架構
中央空調風(fēng)機、水泵節能控制器的總體架構如圖1所示，圖的左半部分是需要采集的各種信號，以便核心算法的處理；圖的右半部分是輸出信號，主要輸出的是頻率信號，以便各個(gè)風(fēng)機、水泵變頻之用，詳細介紹如下。
1.1.1 溫度數據
在算法中，需要將冷量值轉換為相應的水泵流量值和風(fēng)機送風(fēng)量值，這就需要利用圖2所示的公式進(jìn)行轉換。由公式可知，需要測量溫度數值，采用溫度傳感器采集所需的溫度信號并且通過(guò)串口轉換成數字信號并傳輸到工控機內，單位為攝氏度（℃）。
1.1.2 預測冷量
利用現有的冷量預測技術(shù)，獲取室內所需的冷量，環(huán)?？照{水泵KD25，單位為瓦（W）。
1.1.3 功率和頻率采集
采用ART2010數據采集卡采集各個(gè)風(fēng)機、水泵當前的運行的電壓值，并且通過(guò)自帶的AD轉換函數實(shí)現電信號和數字信號的轉換，轉換成相應的功率值，單位為瓦（W），傳輸到工控機中。
頻率采集采用頻率計數器，單位為（HZ），同樣傳輸到工控機中。
一、冷凍水泵在冷凍水環(huán)路中，驅動(dòng)水進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)的裝置?？照{房間內的末端（如風(fēng)機盤(pán)管，空氣處理機組等）需要冷水機組提供的冷水，但是冷凍水由于阻力的限制不會(huì )自然流動(dòng)，這就需要水泵驅動(dòng)冷凍水進(jìn)行循環(huán)以達到換熱的目的。
二、冷卻水泵在冷卻水環(huán)路中驅動(dòng)水進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)的裝置。冷卻水在進(jìn)入冷水機組后帶走制冷劑一部分熱量，而后流向冷卻塔將這部分熱量釋放掉。而冷卻水泵就是負責驅動(dòng)冷卻水在機組與冷卻塔這個(gè)閉合環(huán)路中進(jìn)行循環(huán)。
三、補水泵空調補水所用裝置，負責將處理后的軟化水打入系統中。常用的水泵有臥式離心泵和立式離心泵，它們都可以用在冷凍水系統，冷卻水系統和補水系統中。對于機房面積大的地方可以用臥式離心泵，對于機房面積較小的地方可以考慮使用立式離心泵。
四、水泵并聯(lián)運行情況，
水泵并聯(lián)運行時(shí)，流量有所衰減；當并聯(lián)臺數超過(guò)三臺時(shí)，衰減尤為厲害。故建議：1、選用多臺水泵時(shí)，要考慮流量的衰減，一般附加5％～10％的余量。
2、大中型工程應分別設置冷、熱水循環(huán)泵。
一般冷凍水泵和冷卻水泵的臺數應和制冷主機一一對應，并考慮一臺備用。補水泵一般按照一用一備的原則選取，以保證系統可靠的補水。
1.將冷量轉換為風(fēng)機的送風(fēng)量G
（1）若，則表示通過(guò)風(fēng)機的調整可以滿(mǎn)足冷量的要求，因此，將G送入規則表并進(jìn)行相應的變頻控制調整。
（2）若，則表示所需的冷量已經(jīng)超出風(fēng)機的可調整范圍，無(wú)法通過(guò)風(fēng)機實(shí)現要求，此時(shí)，保持風(fēng)機原頻率不變。
2.將冷量轉換為水泵的流量W
（1）若，設，做逆運算將M轉換成冷量QM，再將QM轉換成風(fēng)機送風(fēng)量GM
①若，則表示可以先調整風(fēng)機，再調整水泵來(lái)達到需冷量。將GM和M分別送入風(fēng)機的規則表和水泵的規則表，進(jìn)行相應的變頻調整控制。
?、谌?，則表示無(wú)需進(jìn)行風(fēng)機調整，直接將W送入水泵的規則表進(jìn)行相應的變頻調整控制。
（2）若，則表示需冷量已經(jīng)超出水泵的可調整范圍，無(wú)法通過(guò)水泵實(shí)現要求，此時(shí)，保持水泵原頻率不變。
3.令，做逆運算將轉換成冷量，再把冷量轉換成水泵流量
若，則表示可以先調整風(fēng)機至額定狀態(tài)在調整水泵來(lái)滿(mǎn)足需冷量，此時(shí)先將風(fēng)機調制送風(fēng)量狀態(tài)，然后將送入規則表進(jìn)行相應的變頻控制調整。
若，則表示無(wú)論是風(fēng)機還是水泵或是通過(guò)他們的共同調整，均無(wú)法滿(mǎn)足需 冷量，此時(shí)，只有通過(guò)改變制冷主機才可達到要求。因此，保持風(fēng)機和水泵為原工作狀態(tài)，調整空調制冷主機。
1.2.4 建立控制規則表
以風(fēng)機為例，如下表1就是建立的風(fēng)機變頻控制規則表?？梢钥吹?，該表對于不同送風(fēng)量條件下的各個(gè)風(fēng)機的運行頻率和運行功率以及總功率都進(jìn)行了相應的記錄。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)量相同的數據條進(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)機的運行頻率，進(jìn)而可以實(shí)現變頻節能的目的。水泵的變頻控制規則表也如是建立。
注：表中例如的數據是指第x個(gè)風(fēng)機的第n組數據，總功率為各個(gè)風(fēng)機的功率之和
2 中央空調風(fēng)機和水泵節能方案的實(shí)現
2.1 輸入信號轉化為數字量
2.1.1 工業(yè)控制計算機
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