冰蓄冷中央空調(diào)和相關(guān)系統(tǒng)設(shè)計說明

1、摘 要冰蓄冷中央空調(diào)系統(tǒng)是現(xiàn)代化大型建筑物不可缺少的配套設(shè)施之一，冰蓄冷空調(diào)主要在夜間低谷電力時段將建筑物所需空調(diào)冷量部分或全部制備好，并以冰的形式儲存起來，在非電力低谷時段融冰供冷的一種空調(diào)系統(tǒng)。由于低谷電力時段電價較低，用戶得以大幅度降低空調(diào)使用費。由于冰蓄冷中央空調(diào)行業(yè)是一個剛剛形成的行業(yè)，冰蓄冷中央空調(diào)在我國具有很好的發(fā)展前景。本文的意義在于以便使冰蓄冷中央空調(diào)行業(yè)能迅速發(fā)展，同時宏觀上起到移峰填谷的作用，平衡電網(wǎng)需求側(cè)的運行。隨著科學(xué)技術(shù)的日益成熟，利用變頻器、PLC、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、溫度傳感器、溫度模塊等器件的有機結(jié)合，構(gòu)成溫差閉環(huán)自動控制系統(tǒng)，自動調(diào)節(jié)水泵的輸出流量，達(dá)到節(jié)能目的的

2、提供了可靠的技術(shù)條件。關(guān)鍵詞：PLC，冰蓄冷技術(shù)，中央空調(diào)，控制功能ABSTRACTIce-Thermal-Storage Center Air Conditioning System is one of modern large-scale building essential supporting facilities, Ice-Thermal-Storage Center Air Conditioning System is a machine system that can turn electricity into cold energy at night when the need

3、 for electricity is low and store the cold energy in the state of ice. In the daytime that the need of electricity is high the system provides cold air for the building by melting the ice. In this way the user can save a lot of money on account that the electricity fee is high in daytime than at nig

4、ht. So the writer draws the conclusion that Ice-Thermal-Storage Center Air Conditioning System, as new product, has a bright business future in China. The conclusion drawn by the writer in this thesis can be used as reference forthe Ice-Thermal-Storage Center Air Conditioning System business; the go

5、vernment officer can balance the need of electricity between daytime and night theoretically using the principles announced by the writer.Along with the science and technology matures, using organic combination of inverter, PLC, digital analog conversion module, temperature sensor and temperature mo

6、dule to thermoelectric closed-loop automatic control technology which can adjust output flow rate automatically to save energy.Key words:PLC； The ice storage technology， The central air conditioning， Control function目 錄緒論-11 冰蓄冷空調(diào)的簡介-21.1 冰蓄冷空調(diào)的原理-21.2 冰蓄冷空調(diào)的系統(tǒng)構(gòu)成圖-21.3 冰蓄冷空調(diào)的應(yīng)用-31.4 冰蓄冷空調(diào)的實用性-31.5 冰

7、蓄冷中央空調(diào)與傳統(tǒng)中央空調(diào)的區(qū)別-42 冰蓄冷中央空調(diào)的制冷機組-62.1制冷壓縮機的分類-62.2冰蓄冷中央空調(diào)的離心式制冷壓縮機-62.3離心式制冷壓縮機的工作原理-72.4制冷機組的主要性能指標(biāo)-72.5制冷機組的節(jié)能-73冰蓄中央空調(diào)的蓄冷系統(tǒng)-93.1冰蓄冷系統(tǒng)的分類-93.2冰蓄冷系統(tǒng)的控制目的、圍與主要受控設(shè)備-93.3冰蓄冷系統(tǒng)的形式-103.4系統(tǒng)的控制與監(jiān)視-113.5工況功能的分類-113.6數(shù)據(jù)的記錄和打印功能-123.7優(yōu)化控制的功能-123.8板換的防凍保護(hù)原因與其措施-123.9系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控-124 冰蓄冷中央空調(diào)的控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)-144.1冰蓄冷中央空調(diào)的系統(tǒng)控

8、制方式-144.2 PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成-144.3 PLC系統(tǒng)的功能-144.4 PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)點-154.5常用的PLC控制系統(tǒng)軟件-175結(jié)論-18參考文獻(xiàn)-19致-2020 / 23緒 論中央空調(diào)的高能耗以與波與全球的能源危機催生了中央空調(diào)節(jié)能技術(shù)的變革。一種“夜間用電低谷制冰、白天用電高峰制冷”的“冰蓄冷”技術(shù)應(yīng)運而生。該技術(shù)已經(jīng)引發(fā)全球研發(fā)、推廣熱潮。據(jù)統(tǒng)計，北美、日本蓄冷空調(diào)的市場占有率分別達(dá)到70%和75?！皞鹘y(tǒng)耗能大戶中央空調(diào)卻還有幾近30的節(jié)能潛力沒有被挖掘！”冰蓄冷中央空調(diào)是將電網(wǎng)夜間谷荷多余電力以冰的冷量形式儲存起來，在白天用電高峰時將冰融化提供空調(diào)服務(wù)。由于我國

9、大部分地區(qū)夜間電價比白天低得多，所以采用冰儲冷中央空調(diào)能大大減少用戶的運行費用。冰蓄冷中央空調(diào)系統(tǒng)配置的設(shè)備比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)要增加一些，自動化程度要求較高，但它能自動實現(xiàn)在滿足建筑物全天空調(diào)要求的條件下將每天所蓄的能量全部用完，最大限度地節(jié)省運行費用。在智能化的中央空調(diào)系統(tǒng)中，采用PLC（Programmable Logic Controller）控制系統(tǒng)是切實可行的，冰蓄冷中央空調(diào)系統(tǒng)用PLC控制可以有效地保證其工作穩(wěn)定、可靠、便于維護(hù)，且性能價格比高，同時以PLC為核心的高可靠的監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)了對空調(diào)主機的控制以與兩臺主機之間的協(xié)調(diào)控制，具有先進(jìn)、可靠、經(jīng)濟、靈活等顯著特點。1 冰蓄冷空調(diào)的簡

10、介1.1、冰蓄冷空調(diào)的原理冰蓄冷實際上是對能源的一種儲備在用電低谷、電價較低（或中央空調(diào)不需要工作）時開始制冰，蓄存冷量；而在用電高峰、電價較高（中央空調(diào)需要工作）時停止制冰、同時依靠冰的融化來制冷，從而完成能源利用在時間上的轉(zhuǎn)移，節(jié)省運行費用，降低運行成本。冰蓄冷中央空調(diào)技術(shù)是轉(zhuǎn)移高峰電力、開發(fā)低谷用電、優(yōu)化資源配置、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的一項重要技術(shù)措施，符合中國的長期國策。冰蓄冷空調(diào)技術(shù)的原理即是在電力負(fù)荷很低的離峰時段或稱用電低谷期啟動壓縮機運轉(zhuǎn)，采用制冷機冷卻冰水制冰，利用制冷介質(zhì)的顯熱或潛熱特性，用一定方式將冷量存儲起來。在電力負(fù)荷較高的白天，也就是用電高峰期，需要使用空調(diào)，而又不適宜運轉(zhuǎn)

11、冷氣機組的時間，即可讓夜間所儲存的冰溶化，吸收空調(diào)冰水的熱量，把儲存的冷量釋放出來，達(dá)到冰水冷卻的效果，如此即可將白天尖峰時段的冷氣用電需量，轉(zhuǎn)移至夜間離峰時段，以滿足建筑物空調(diào)或工藝技術(shù)的需要。1.2、冰蓄冷空調(diào)的系統(tǒng)構(gòu)成圖圖1-1 冰蓄冷系統(tǒng)構(gòu)成圖冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)一般由制冷機組、蓄冷設(shè)備( 或蓄水池) 、輔助設(shè)備以與調(diào)節(jié)控制裝置等組成。冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計種類多種多樣, 無論采用哪種形式, 其最終的目的是為建筑物提供一個舒適的環(huán)境。另外, 系統(tǒng)還應(yīng)達(dá)到能源最佳使用效率, 節(jié)省運轉(zhuǎn)電費, 為用戶提供一個安全可靠的冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)。1.3、冰蓄冷空調(diào)的應(yīng)用冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)于美國、日本等國家己發(fā)展使用3

12、0年以上，即使在也已發(fā)展25年之久，其對于電力電網(wǎng)的波峰谷平衡調(diào)整，與投資設(shè)置者的電費回收效益，已是明顯且成熟的技術(shù)?；诳照{(diào)系統(tǒng)的耗電，約占商業(yè)大樓用電的40%-50%，且集中于夏天，對于尖峰電力的需求造成很大的負(fù)擔(dān)，因此發(fā)展冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)，除了符合國家政策需求外，另外還具有提高商業(yè)效益等優(yōu)點。1.4、冰蓄冷空調(diào)的實用性1.4.1、轉(zhuǎn)移尖峰時間耗電量壓縮機利用夜間（離峰時間），轉(zhuǎn)移白天(尖峰時間)耗電量。具有平衡電力負(fù)載功能，符合國家削峰填谷的用電政策。1.4.2、節(jié)約基本電費與外線補償費(增容費)利用非空調(diào)設(shè)備的契約電力容量(照明、電梯等)，在離峰電力時段移轉(zhuǎn)給儲冰系統(tǒng)使用，如此可降低契約

13、電力容量，節(jié)約基本電費。另因電力設(shè)備使用時段措開，因此可將受電設(shè)備容量降低，包括：無熔絲開關(guān)、電磁開關(guān)、管線、變壓器等設(shè)備，與施工費用均可減少（各種設(shè)備電力、設(shè)備容量、設(shè)備費用、電力申請費用、基本電費和施工費用等，全部降低約20%）。1.4.3、節(jié)約流動電費透過使用二段式（離峰、尖峰）和三段式（離峰、半尖峰、尖峰）時間電價，享受波峰谷電費差價措施。1.4.4、提升機組運轉(zhuǎn)效率傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)，冰水主機容量選定都是以尖峰負(fù)荷為依據(jù)，但是實際上尖峰負(fù)荷全年不超過60天，主機絕大多數(shù)時間是在部份負(fù)荷下運轉(zhuǎn)，在春天和秋天時，負(fù)荷更可能低至50%以下，采用儲冰空調(diào)系統(tǒng)，主機滿載運轉(zhuǎn)至儲冰完成，機組完全在10

14、0%容量下運轉(zhuǎn)，避免卸載運轉(zhuǎn)時的效率損失(傳統(tǒng)機組當(dāng)容量卸載至50%時，其耗電量仍高達(dá)75%)。1.4.5、具擴充能力冰蓄冷空調(diào)在不增加設(shè)備的情況下，在空調(diào)使用時段時，只要增強機組輔助運轉(zhuǎn)，即可立即增加空調(diào)能力。1.4.6、低溫的冰水供應(yīng)可提供1到5冰水，供冷藏、低溫除濕與制程冷卻系統(tǒng)使用。同時在一樣室溫條件下，可拉大供風(fēng)與供水的溫度，減少供風(fēng)量與水量，降低風(fēng)車馬達(dá)與水幫浦的耗電量，并可減少管路工程費用。1.4.7、可應(yīng)付短時間的超大瞬間負(fù)荷儲存的大量冰可立刻溶解，應(yīng)付高于常態(tài)負(fù)荷數(shù)倍的瞬間負(fù)荷。例如教堂、大型體育館、機場、百貨公司、博物館、大型辦公樓等等。1.5、冰蓄冷中央空調(diào)與傳統(tǒng)中央空調(diào)

15、的區(qū)別傳統(tǒng)中央空調(diào)作為傳統(tǒng)耗能大戶，由于長期以來人們對其節(jié)能不夠重視，能源浪費的現(xiàn)象仍然相當(dāng)嚴(yán)重且普遍。隨著人們對工作環(huán)境、生活環(huán)境舒適度的要求越來越高，國建筑物中央空調(diào)的普與率也在逐步上升。與此同時，中央空調(diào)普遍存在的高能耗問題卻讓人觸目驚心。如今高能耗已經(jīng)成為制約中央空調(diào)健康發(fā)展的一大瓶頸，解決中央空調(diào)的高能耗問題已迫在眉睫。 而冰蓄冷中央空調(diào)具有全部或部分轉(zhuǎn)移制冷機組的用電時間，起到“移峰填谷”作用，也解決了用電高峰期和低谷期的負(fù)荷相差很大所引起的能量浪費的有效手段.1.5.1、使用案例（化學(xué)工廠）(1)空調(diào)負(fù)載特征常態(tài)性為24小時運轉(zhuǎn)的系統(tǒng)，其特別在于化學(xué)反應(yīng)發(fā)生時，在短期間

16、、單一時限，會產(chǎn)生的大冷卻負(fù)荷的需求，其余時間則僅需提供尖峰負(fù)荷時，約20的維持性冷卻負(fù)荷即可。(2)案例比較表1-1 傳統(tǒng)空調(diào)和冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)機組傳統(tǒng)空調(diào)冰蓄冷空調(diào)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生時的冷卻負(fù)荷420-RT/Hr420-RT/Hr常態(tài)期的維持性冷卻負(fù)荷80-RT/Hr80-RT/Hr冰水機組能力420 RT80 RT（常態(tài)期的維持性冷卻用途）冰水機組與附屬設(shè)備用電量470 KW127 KW（27）運轉(zhuǎn)模式說明常態(tài)時期由80 RT冰水機組提供制冷維持能力，另20-RT儲冰機組連續(xù)運轉(zhuǎn)22 Hr，可儲存350 RT-Hr制冷能力，待化學(xué)反應(yīng)發(fā)生時，由兩者聯(lián)合提供350+80=430 RT-Hr的冷卻負(fù)

17、荷。1.5.2、冰蓄冷空調(diào)與傳統(tǒng)空調(diào)相比的優(yōu)缺點一、冰蓄冷空調(diào)的優(yōu)點(1)可以轉(zhuǎn)移制冷機組的用電時間，起到了轉(zhuǎn)移用電高峰期用電負(fù)荷的作用；(2)空調(diào)蓄冷系統(tǒng)的制冷設(shè)備容量和裝置的功率小于常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)。一般可減少30%-50%；(3)斷電時利用一般功率發(fā)電機仍可保持室空調(diào)的運行；(4)可以快速達(dá)到制冷效果；(5)降低噪亂冷水流量與循環(huán)風(fēng)減少，即減少空調(diào)機組運行時運轉(zhuǎn)振動與噪音的降低；(6)實用壽命比普通空調(diào)長；(7)空調(diào)蓄冷系統(tǒng)中制冷設(shè)備滿負(fù)荷運行的比例增大，狀態(tài)穩(wěn)定，提高可設(shè)備利用率。二、冰蓄冷空調(diào)的缺點空調(diào)蓄冷系統(tǒng)增加了蓄冷設(shè)備的費用與其占用的空間，使其一次性投資比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)要高。1.5.

18、3、冰蓄冷空調(diào)的效益一、宏觀效益(1)轉(zhuǎn)移電力高峰用電量，平衡電網(wǎng)峰谷差 (2)減少新建電廠投資 (3)減少環(huán)境污染，有利于生態(tài)平衡 (4)充分利用有限的不可再生資源二、微觀效益(1)減少主機裝機容量和功率可達(dá)30%50% (2)相應(yīng)減少冷卻塔的裝機容量和功率 (3)設(shè)備滿負(fù)荷運行比例增大，可充分提高設(shè)備利用率 (4)減少一次電力投資費用，包括電貼費、變壓器、配電柜等 (5)利用分時電價，可節(jié)省大量的運行費用 可作為應(yīng)急冷源，停電時可利用自備電力啟動水泵融冰供冷2 冰蓄冷空調(diào)的制冷機組空調(diào)壓縮機原理是借助外力維持制冷劑在制冷系統(tǒng)的循環(huán)，空調(diào)壓縮機吸入來自蒸發(fā)器的低溫、低壓的制冷劑蒸氣?？照{(diào)壓縮

19、機壓縮制冷劑蒸氣使其溫度和壓力升高，并將空調(diào)壓縮機的制冷劑蒸氣送往冷凝器，在熱量吸收和釋放的過程中，空調(diào)壓縮機就實現(xiàn)了熱交換。離心式壓縮機根據(jù)壓縮機中安裝的工作輪數(shù)量的多少，分為單級式和多級式。如果只有一個工作輪，就稱為單級離心式壓縮機，如果是由幾個工作輪串聯(lián)而組成，就稱為多級離心式壓縮機。在空調(diào)中，由于壓力增高較少，所以一般都是采用單級，其它方面所用的離心式制冷壓縮機大都是多級的。2.1、制冷壓縮機的分類在工程實際中，常用的制冷壓縮機有活塞式、離心式、螺桿式、渦旋式四種類型。(1)活塞式制冷壓縮機是使用歷史最長的壓縮機，我國的生產(chǎn)、制造的技術(shù)很成熟，運行管理經(jīng)驗也很豐富，造價較低廉，應(yīng)用普遍

20、，突出的缺點是熱效率相對較低。其目前用于工程的單機制冷量在581745KW 之間。(2)螺桿式壓縮機與活塞式制冷壓縮機相比，具有易損件少、體積小、重量輕、單機壓縮比大、對濕行程不敏感、振動小、熱效率較高等許多優(yōu)點，而且制冷量可在1O 100的圍無級調(diào)節(jié)。較突出的缺點是噪音較大，耗油量大，價格相對較昂貴。其制冷量主要在1501500KW 圍。(3)渦旋式壓縮機屬于新型的壓縮機，其結(jié)構(gòu)簡單、動力平衡性能好、沒有吸氣閥片、易損件少、容積效率最高、轉(zhuǎn)速變化圍很大，價格相對較高，目前主要應(yīng)用在570KW 的中等冷量圍。(4)離心式壓縮機與活塞式壓縮機相比，具有轉(zhuǎn)速高、制冷量大、易損件少、維護(hù)簡單、連續(xù)工

21、作時間長、振動小、對基礎(chǔ)要求低、潤滑油和制冷劑基本不接觸等優(yōu)點，通?？稍?O%100%圍無級調(diào)節(jié)。其主要缺點是單機制冷量不宜太小，一般用于350KW 以上的場合，在1500KW 以上的大冷量場合有著不可比擬的優(yōu)勢。2.2、冰蓄冷中央空調(diào)的離心式制冷壓縮機2.2.1、離心式制冷壓縮機的結(jié)構(gòu)圖空調(diào)用單級離心式制冷壓縮機的構(gòu)造主要由工作輪、主軸、擴壓器和蝸殼等所組成圖2-1 離心式制冷壓縮機的結(jié)構(gòu)圖2.3、離心式制冷壓縮機的工作原理壓縮機工作時制冷劑蒸汽由吸氣口軸向進(jìn)入吸氣室2，并在吸氣室2的導(dǎo)流作用引導(dǎo)由蒸發(fā)器(或中間冷卻器)來的制冷劑蒸汽均勻地進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)的工作輪3(工作輪也稱葉輪，它是離心式制

22、冷壓縮機的重要部件，因為只有通過工作輪才能將能量傳給汽體)。汽體在葉片作用下，一邊跟著工作輪3作高速旋轉(zhuǎn)，一邊由于受離心力的作用，在葉片槽道中作擴壓流動，從而使汽體的壓力和速度都得到提高。由工作輪3出來的汽體再進(jìn)入截面積逐漸擴大的擴壓器5(因為汽體從工作輪3流出時具有較高的流速，擴壓器5便把動能部分地轉(zhuǎn)化為壓力能，從而提高汽體的壓力)。汽體流過擴壓器5時速度減小，而壓力則進(jìn)一步提高。經(jīng)擴壓器5后汽體匯集到蝸殼4中，再經(jīng)排氣口引導(dǎo)至中間冷卻器或冷凝器中。完成吸氣一壓縮一排氣過程。2.4、制冷機組的主要性能指標(biāo)(1)工作溫度：對蒸氣壓縮式制冷機為蒸發(fā)溫度和冷凝溫度，對氣體壓縮式制冷機和半導(dǎo)體制冷器

23、為被冷物體的溫度和冷卻介質(zhì)的溫度。(2)制冷量：制冷機單位時間從被冷卻物體移去的熱量。(3)功率或耗熱量、制冷系數(shù)：衡量壓縮式制冷機經(jīng)濟性的指標(biāo)，指消耗單位功所能得到的冷量。(4)熱力系數(shù)：衡量吸收式和蒸汽噴射式制冷機經(jīng)濟性的指標(biāo)，指消耗單位熱量所能得到的冷量等?，F(xiàn)代制冷機以蒸氣壓縮式制冷機應(yīng)用最廣。2.5、制冷機組的節(jié)能2.5.1、制冷機組節(jié)能原則(1)發(fā)溫度，降低冷凝溫度在滿足設(shè)備安全和生產(chǎn)需求的前提下，盡量提高蒸發(fā)溫度和降低冷凝溫度。為此加大了冷卻塔的改造，以保證冷卻水效能。 (2)防止和減少管道結(jié)垢以提高冷凝器和蒸發(fā)器的換熱效率補充水如果水處理做的不好，碳酸氫鈣和碳酸氫鎂受熱產(chǎn)生的碳酸

24、鈣和碳酸鎂會沉積在管道上。使導(dǎo)熱性能下降，影響冷凝器和蒸發(fā)器的換熱效率，并使設(shè)備運行電費大幅度上升。此時除了采用水處理技術(shù)外，還可以利用管道定期自動清洗設(shè)備進(jìn)行管道清洗。 (3)調(diào)整制冷機設(shè)備合理的運行負(fù)載，在保證設(shè)備安全運行的情況下，制冷主機運行在70%-80%負(fù)載比運行在100%負(fù)載時，單位冷量的功耗更小。運用此方式開機要結(jié)合水泵、冷卻塔的運行情況綜合考慮。 2.5.2、制冷機組節(jié)能方法離心式制冷機節(jié)能方法是采用制冷機變頻裝置實現(xiàn)變頻轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)離心制冷機壓縮機的轉(zhuǎn)速使低壓的冷媒經(jīng)過離心機后，壓力升高。離心機的轉(zhuǎn)速越大，壓力升得越高。在實際運行中，設(shè)備大多是在非滿負(fù)荷運行。固定轉(zhuǎn)速的離心

25、機在設(shè)備小負(fù)荷運行時，造成能源浪費。而變頻離心制冷機可以依據(jù)負(fù)荷的變化，自動調(diào)節(jié)壓縮機轉(zhuǎn)速，節(jié)能空間比較大。3 冰蓄冷中央空調(diào)的蓄冷系統(tǒng)冰蓄冷實際上是對能源的一種儲備在用電低谷、電價較低（或中央空調(diào)不需要工作）時開始制冰，蓄存冷量；而在用電高峰、電價較高（中央空調(diào)需要工作）時停止制冰、同時依靠冰的融化來制冷，從而完成能源利用在時間上的轉(zhuǎn)移，節(jié)省運行費用，降低運行成本。冰蓄冷系統(tǒng)可以削減電負(fù)荷高峰，緩解電力緊，減少電力建設(shè)投資。目前我們大力推廣的冰蓄冷中央空調(diào)技術(shù)是轉(zhuǎn)移高峰電力、開發(fā)低谷用電、優(yōu)化資源配置、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的一項重要技術(shù)措施，符合我國的長期國策。因此，我國不少省市已實施分時電價，以鼓

26、勵用單位在電負(fù)荷谷進(jìn)用電，等一些城市更是明確規(guī)定利用電力制冷的單位必須安裝冰蓄冷系統(tǒng)，否則將控制高峰用電量。3.1、冰蓄冷系統(tǒng)的分類3.1.1、全負(fù)荷蓄冷全負(fù)荷蓄冷或稱負(fù)荷轉(zhuǎn)移，其策略是將用電高峰期冷負(fù)荷全部轉(zhuǎn)移到用電低谷期。這樣，全負(fù)荷蓄冷系統(tǒng)需要設(shè)置較大的制冷機器和蓄冷裝置。全天空調(diào)時段所需要的冷量均由電力低谷時段所蓄存的冷量供給。3.1.2、部分負(fù)荷蓄冷部分負(fù)荷蓄冷就是全天所需冷量部分由蓄冷裝置供給。而用電低谷期間利用制冷機蓄冷儲存一定的冷量，補充給用電高峰期所需的部分冷量。夜間用電低谷期利用制冷機蓄存一定冷量，補充電力高峰實間所需要的冷量。冰槽供冷量等于夜間冰槽儲存的冷量。3.1.3、

27、部分時段蓄冷某些地區(qū)對高峰用電量有所限制，這樣電力高峰時段的冷量/熱量就需要由蓄能設(shè)備來提供，在這種情況下，制冷機夜間蓄存的冷量全部用于限電時段供給。蓄能設(shè)備的設(shè)置主要用來解決限電時段的空調(diào)需求。3.2、冰蓄冷系統(tǒng)的控制目的、圍與主要受控設(shè)備冰蓄冷控制系統(tǒng)控制目的：通過對制冷主機、儲冰裝置、板式熱交換器、系統(tǒng)水泵、冷卻塔、系統(tǒng)管路調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制，調(diào)整儲冰系統(tǒng)各應(yīng)用工況的運行模式，在最經(jīng)濟的情況下給末端提供一穩(wěn)定的供水溫度。同時，提高系統(tǒng)的自動化水平，提高系統(tǒng)的管理效率和降低管理勞動強度?？刂茋ㄕ麄€冰蓄冷系統(tǒng)的參數(shù)狀態(tài)顯示、設(shè)備狀態(tài)與控制，主要控制設(shè)備有：雙工況主機、電動閥、冷卻塔、冷卻水泵

28、、蓄冰裝置、初級乙二醇泵、板式換熱器、次級乙二醇泵等。3.3、冰蓄冷系統(tǒng)的形式圖3-1 冰蓄冷系統(tǒng)形式圖3.3.1、融冰系統(tǒng)蛇形冰盤管式融冰蓄冰設(shè)備可以用于各種并、串聯(lián)系統(tǒng)。由于其取冷水溫低而穩(wěn)定，往往將其用于主機上游的串聯(lián)蓄冰系統(tǒng)。主機置于循環(huán)回路的上游，可提高主機的工作效率，仍可保證恒定的低溫乙二醇出口溫度，系統(tǒng)中水泵配置方便，水溫控制效果好。3.3.2、制冷機蓄冰在空調(diào)系統(tǒng)不運行的時間段（如商場、辦公樓夜間），制冷機自動轉(zhuǎn)換為蓄冰工況，關(guān)閉V2、V4閥門，開啟V1、V3閥門，使得乙二醇溶液在制冷機和蓄冰槽之間循環(huán)。隨著制冰時間的延長，乙二醇溫度逐步降低，在管外完成要求冰量的凍結(jié)。3.3.

29、3、制冷機供冰為維持較高的制冷效果，當(dāng)制冷機需直接加入制冷時，按空調(diào)工況運行。乙二醇溶液在制冷機和板換之間循環(huán)，系統(tǒng)關(guān)閉V1、V3、V4，開啟V2閥門。通過板換降溫后的冷凍水向用戶供冷。3.3.4、蓄冰槽供冷當(dāng)需要蓄冰槽通過融冰提供冷量，制冷機停止運行，但是仍作為系統(tǒng)的通路。通過乙二醇泵將乙二醇溶液送入蓄冰槽，經(jīng)過降溫后的乙二醇溶液進(jìn)入板換換熱。關(guān)閉閥門V3，為了控制進(jìn)入板換的乙二醇溫度，將V2、V1閥門設(shè)為調(diào)節(jié)狀態(tài)。3.3.5、制冷機聯(lián)合蓄冰槽供冷為了滿足空調(diào)高峰期時的用冷量，乙二醇溶液經(jīng)過兩次降溫，即乙二醇溶液先經(jīng)過制冷機進(jìn)行一次降溫，然后經(jīng)過蓄冰槽進(jìn)行二次降溫。所以乙二醇溶液在板換前后的

30、溫差達(dá)到7。為了控制進(jìn)入板換的乙二醇溶液溫度，調(diào)節(jié)V2、V1閥門來達(dá)到目的。3.4、系統(tǒng)的控制與監(jiān)視3.4.1、系統(tǒng)的啟、停順序控制系統(tǒng)的啟、停順序除了考慮設(shè)備的保護(hù)外，還應(yīng)該充分利用主機停機后管道系統(tǒng)中的冷量。其中，如果主機需要開啟，則盡力使主機處于滿負(fù)荷的運行狀態(tài)，同時，當(dāng)天的冰必須能全部用完同時以末端空調(diào)冷負(fù)荷。系統(tǒng)的啟停順序以與時間間隔在自控程序中編制完成，自控系統(tǒng)的實際操作中可以做到根據(jù)工況開機。3.4.2、系統(tǒng)運行模式的控制儲冰制冷系統(tǒng)的運行模式通常有三種：主機優(yōu)先、融冰優(yōu)先、優(yōu)化控制；其中，融冰由現(xiàn)在負(fù)荷預(yù)測技術(shù)成熟后不再采用。系統(tǒng)運行模式的控制必須結(jié)合優(yōu)化控制軟件，根據(jù)優(yōu)化軟件

31、的判斷結(jié)果調(diào)整系統(tǒng)的運行狀態(tài)。(1)主機優(yōu)先：在冷負(fù)荷較大的工況下，采用主機優(yōu)先的模式，冷負(fù)荷高峰時段主機的容量不能滿足冷負(fù)荷的需求，通過融冰來補充能量。這時主機在空調(diào)制冷工況下運行，滿足部分冷負(fù)荷的需要，其他的冷負(fù)荷有融冰滿足。(2)優(yōu)化控制：優(yōu)化控制的目標(biāo)就是把悠閑地蓄冰量用在用電高峰時期，但在一天必須把前一天夜間的制冰量用完。當(dāng)空調(diào)負(fù)荷減小到某一數(shù)值時，并且建筑負(fù)荷相對較大，儲冰空調(diào)系統(tǒng)按優(yōu)化控制方式進(jìn)行，控制系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)天所預(yù)測性的符合圖來決定當(dāng)天的運行策略，即每小時主機和融冰各自所承擔(dān)的符合如何分配，盡量不開主機，如果主機需要開啟，則盡量使主機處于滿負(fù)荷運行狀態(tài)，同時當(dāng)天冰必須能全部用

32、完并且同時以末端空調(diào)冷負(fù)荷、主機的山口溫度、主機的部分負(fù)荷性能指標(biāo)、電力高峰低谷時段分布來決定當(dāng)天的哪一段時間開啟或關(guān)閉部分的制冷主機，使主機的耗電量與水泵的總耗電量達(dá)到最小。當(dāng)系統(tǒng)尚不能全融冰供冷時則必須開啟一臺或多臺主機補充冷量時，控制系統(tǒng)根據(jù)測出的末端負(fù)荷，來判斷出主機開啟的最少臺數(shù)，使必須運行的主機盡可能的在高負(fù)荷功率下工作，提高整個系統(tǒng)的功率。避免所有主機都在低負(fù)載率下以很低的效率運行，造成系統(tǒng)效率降低。3.5、工況功能的分類(1)雙工況主機制冰同時供冷模式;(2)雙工況主機單獨制冰模式;(3)主機與蓄冰裝置聯(lián)合供冷模式；(4)融冰單獨供冷模式；(5)主機單獨供冷模式。3.6、數(shù)據(jù)的

33、記錄和打印功能控制系統(tǒng)對一些需要的監(jiān)測的點進(jìn)行整年趨勢記錄，此外，控制系統(tǒng)可將整年的負(fù)荷情況（包括每天的最大負(fù)荷和最小負(fù)荷以與全日總負(fù)荷量）和設(shè)備運轉(zhuǎn)時間等以表格和圖表記錄下來。所有監(jiān)測點和計算的數(shù)據(jù)均能自動定時打印。3.7、優(yōu)化控制的功能系統(tǒng)可以根據(jù)室外溫度、天氣預(yù)報、天氣走勢、歷史記錄等數(shù)據(jù)自動選擇主機優(yōu)先或融冰優(yōu)先。在滿足末端負(fù)荷的前提下，每天使用完儲存的冷量，盡量少地運行主機。充分發(fā)揮冰儲冷系統(tǒng)優(yōu)勢，節(jié)約運行費用。此外，系統(tǒng)可以根據(jù)時間表等訊息自動進(jìn)行制冰和控制系統(tǒng)運行、工況轉(zhuǎn)換、對系統(tǒng)故障進(jìn)行自動診斷，并向遠(yuǎn)方報警。觸摸屏顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)、流程、各節(jié)點參數(shù)、運行記錄、報警記錄等。3.

34、8、板換的防凍保護(hù)原因與其措施3.8.1、板換的防凍保護(hù)原因板換凍結(jié)的原因是系統(tǒng)處于制冷供況時，板換部的乙二醇側(cè)的閥門關(guān)閉不嚴(yán)，以至于低溫的乙二醇溶液流經(jīng)板換中，而水側(cè)處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以水就會有結(jié)冰的可能。3.8.2、采用措施首先，電動閥門要選用高質(zhì)量的緊閉型閥門，在系統(tǒng)制冰時，板換的乙二醇側(cè)的閥門處于緊密關(guān)閉狀態(tài)。其次，在每臺板換的乙二醇側(cè)的進(jìn)口處安裝溫度傳感器，當(dāng)溫度傳感器檢測到乙二醇進(jìn)口的溫度為1°C時，開啟板換所對應(yīng)的冷凍水泵。在系統(tǒng)制冰的同時制冷，則檢測到板換出口溫度為1°C時發(fā)出抱緊信號。3.9、系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控圖3-2 遠(yuǎn)程監(jiān)控示意圖 控制系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)信號的傳遞

35、，與專家的系統(tǒng)取得連接，并對系統(tǒng)進(jìn)行運行監(jiān)控、參數(shù)修改、數(shù)據(jù)記錄等，使系統(tǒng)不斷完善，讓用戶得到更好的服務(wù)。此外，遠(yuǎn)程監(jiān)控還可以通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交換傳輸網(wǎng)的信號對冷凍站進(jìn)行異地遠(yuǎn)程監(jiān)控，同時也可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)試、遠(yuǎn)程適時監(jiān)控和在線維護(hù)等，從而大大減輕工程人員的工作強度，降低工程成本。4 冰蓄冷中央空調(diào)控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)4.1、冰蓄冷中央空調(diào)的系統(tǒng)控制方式中央空調(diào)冷凍系統(tǒng)的控制有3種方式：早期的繼電器控制系統(tǒng)、直接數(shù)字式控制器DDC（Direct digital control）以與PLC（Programmable Logic Controller）可編程序控制器控制系統(tǒng)。繼電器控制系統(tǒng)由于故障率高，系統(tǒng)復(fù)雜

36、，功耗等明顯的缺點以逐漸被人們所淘汰；直接數(shù)字式控制器DDC雖然在智能化方面有了很大的發(fā)展，但是由于DDC其本身的抗干擾能力問題和分級分步式結(jié)構(gòu)的局限性而限制了其應(yīng)用圍。相反，PLC控制系統(tǒng)以其運行可靠、使用與維護(hù)均很方便，抗干擾能力強，適合新型高速網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)這些著名的優(yōu)點使其逐步得到廣泛的應(yīng)用。4.2、PLC控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成圖4-1 PLC結(jié)構(gòu)圖 (1)CPU(Central Processing Unit)模塊：CPU模塊主要由微處理器（CPU芯片）和存儲器構(gòu)成。在PLC控制系統(tǒng)中，CPU模塊相當(dāng)于人的大腦和心臟，它不斷地采集外界的輸入信號，執(zhí)行系統(tǒng)的程序，刷新系統(tǒng)的輸出；存儲器用來儲存程序

37、和數(shù)據(jù)。(2)輸入模塊（Input）輸出模塊（Output）統(tǒng)稱I/O模塊，是聯(lián)系外部現(xiàn)場和CPU模塊的中間。輸入模塊主要用來接收和采集輸入信號，而輸出模塊主要用來控制接觸器、電磁閥以與部分執(zhí)行機構(gòu)，另外也可以驅(qū)動指示燈、數(shù)字顯示等裝置。4.3、PLC系統(tǒng)的功能4.3.1、數(shù)據(jù)顯示功能PLC主要顯示控制系統(tǒng)的運行參數(shù)，包括空調(diào)系統(tǒng)的冷水出口溫度、冷水入口溫度、冷卻水出口溫度、冷卻水入口溫度，以與溶液泵、冷劑泵等所有屏蔽的運行狀態(tài)和各種故障報警的詳細(xì)信息。4.3.2、歷史數(shù)據(jù)的存儲與檢索功能系統(tǒng)能對重要的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，數(shù)據(jù)的存儲時間最長為10年?？梢酝ㄟ^歷史報表或者歷史趨勢圖的方式檢索歷史數(shù)據(jù)。

38、4.3.3、控制功能控制系統(tǒng)有三種運行方式：就地手動、軟手動和自動。就地手動就是通過就地手動操作設(shè)備對機組進(jìn)行控制；軟手動是通過PLC對機組進(jìn)行手動控制；自動則是根據(jù)編好的控制程序自動控制相關(guān)設(shè)備的啟、停與調(diào)節(jié)量，采用相應(yīng)的程序控制方式，有效便捷地實現(xiàn)冷水、冷卻水的變頻控制。通過有效合理地開、停控制，達(dá)到啟動速度快、停機時間短的效果。即能節(jié)省能耗，還能避免結(jié)晶，從而提高中央空調(diào)系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟性。4.3.4、連鎖與保護(hù)功能各個機組部分相關(guān)設(shè)備的啟、停具有一定的連鎖關(guān)系和時間順序，該功能可使PLC的連鎖程序更好的完成。同時，為保證機組的可靠運行，對相關(guān)參數(shù)采取了一定的保護(hù)措施，如冷水、冷卻水與

39、機組的連鎖控制，冷卻水系統(tǒng)與冷卻塔的連鎖控制等。4.4、PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)點4.4.1、性能實用(1)由于控制器產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)是基于控制為前提，信號處理時間短，速度快。(2)基于信號處理和程序運行的速度，PLC經(jīng)常用于處理工業(yè)控制裝置的安全聯(lián)鎖保護(hù)。(3)更能滿足各個領(lǐng)域大、中、小型工業(yè)控制項目。4.4.2、可靠性高于繼電器控制器(1)所有的I/O輸入輸出信號均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與控制器部電路之間電氣上隔離。(2)各輸入端均采用R-C濾波器，其濾波時間常數(shù)一般為1020ms。(3)各模塊均采用屏蔽措施，以防止噪聲干擾。(4)采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。(5)對采用的元器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩

40、選。(6)良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采取有效措施，以防止故障擴大。(7)大型控制器還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng),以與實現(xiàn)電源模塊冗余、I/O模塊冗余，使可靠性更進(jìn)一步提高。4.4.3、通用性強，擴展系統(tǒng)配置簡單靈活(1)控制器 產(chǎn)品種類繁多，規(guī)?？煞执?、中、小等。(2)I/O卡件種類豐富，可根據(jù)自控工程實現(xiàn)功能要求不同，而進(jìn)行不同的配置。(3)滿足控制工程需要前提下，I/O卡件可靈活組合。4.4.4、豐富的I/O卡件控制器針對不同的工業(yè)自控工程的現(xiàn)場信號，如：交流或直流；開關(guān)量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位； 強電或弱電等,有

41、相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場的器件或設(shè)備，如：按鈕、行程開關(guān)、接近開關(guān)、傳感器與變送器、電磁線圈、控制閥等直接連接。 另外為了提高操作性能，它還有多種人-機對話的接口模塊; 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。4.4.5、控制系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型控制器以外，絕大多數(shù)控制器均采用模塊化結(jié)構(gòu)。控制器的各個部件，包括CPU，電源，I/O等均采用模塊化設(shè)計，由機架與電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。4.4.6、價格優(yōu)勢質(zhì)優(yōu)價廉，性價比高。4.4.7、安裝簡單，維修方便，采用插件式方式可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行。

42、使用時只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接，即可投入運行。各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運行。4.4.8、控制器實現(xiàn)的功能(1)邏輯控制(2)定時控制(3)計數(shù)控制(4)順序控制(5)PID控制(6)數(shù)據(jù)計算(7)通訊和聯(lián)網(wǎng)其它：還有許多特殊功能模塊，適用于各種特殊控制的要求。4.5、常用的PLC控制系統(tǒng)軟件4.5.1、B&R AutomationSoftware自動化軟件 圍繞更少的目標(biāo)完成更多的工作，B&R AutomationSoftwar

43、e(TM)為您提供了適合于我們所有自動化平臺的一個開發(fā)系統(tǒng)。多種編程語言，透明通訊以與完整的診斷功能都集成于一個自動化工具中。一個工具，多個目標(biāo)！4.5.2、Intellution iFIXiFIX,是Intellution Dynamics 自動化軟件產(chǎn)品家族中的HMI/SCADA最重要的組件，它是基于WindowsNT/2000平臺上的功能強大的自動化監(jiān)視與控制的軟件解決方案。4.5.3、SIMATIC WinCC 6.0版本-過程可視化的新視界對于過程可視化而言，全新版本的 WinCC 6.0 由于采用了新的標(biāo)準(zhǔn)，可為您當(dāng)前應(yīng)用和今后進(jìn)一步的擴展提供更優(yōu)越的性能，更大的靈活性和更高的效率

44、。4.5.4、Wonderware InTouch 8.0過程可視化用于工業(yè)自動化、過程控制和管理監(jiān)視的一個強大的圖形人機界面( HMI ) 軟件4.5.5、亞控組態(tài)王6.5兩萬余例工程（鋼鐵，化工，電力，國家糧庫，郵電通訊，環(huán)保，水處理，冶金等各行業(yè)）的現(xiàn)場運行（包括“中華世紀(jì)壇”國家標(biāo)志性工程），現(xiàn)已成為國組態(tài)軟件的客戶首選，并且作為首家國組態(tài)軟件應(yīng)用于國防，航空航天等重大領(lǐng)。4.5.6、RSVIEW32/SE等控制組態(tài)軟件種類很多，每一種各有特點。我們能夠根據(jù)用戶不同的需求，提供不同工業(yè)控制監(jiān)控軟件，完成自控項目監(jiān)控的任務(wù)。5 結(jié) 論通過對PLC技術(shù)運用以與冰蓄冷中央空調(diào)與其相關(guān)系統(tǒng)的全

45、面了解后，驗證了PLC系統(tǒng)的可靠性特點，以與冰蓄冷系統(tǒng)技術(shù)的安全性，保證了系統(tǒng)的安全運行。同時通過冰蓄冷中央空調(diào)和傳統(tǒng)中央空調(diào)的對比，突顯出傳統(tǒng)中央空調(diào)的高能耗已經(jīng)無法在處于能源危機的今天過度的使用，而冰蓄冷型中央空調(diào)卻通過其特有的技術(shù)達(dá)到節(jié)能的效果，在保證其系統(tǒng)安全運行的同時更符合可持續(xù)性發(fā)展的使用能源。因此，可以使這種設(shè)備推廣到各種建筑以與小區(qū)生活中，更為樓宇空調(diào)設(shè)備的建設(shè)其控制系統(tǒng)的選型提供了新的方向。相信在不久的將來，隨著冰蓄冷技術(shù)的不段進(jìn)步以與其它更為先進(jìn)的技術(shù)的研發(fā)，越來越多的節(jié)能型設(shè)施將在實際生活中得到廣泛的應(yīng)用，使我們的生活環(huán)境變得更加美好。參考文獻(xiàn)1 鄧滬秋,安生.蓄冷系統(tǒng)經(jīng)

46、濟性的優(yōu)化分析J.基建優(yōu)化，1999,10(4)：4-62 谷波,田樹波,濤,躍文.冰蓄冷系統(tǒng)控制方式研究A.全國暖通空調(diào)制冷技術(shù)，2000，14(6)：20-303 永安,郭瑞琪,宏偉.制冷機夜間運行節(jié)能效果研究J.建筑熱能通風(fēng)空調(diào)，1997，1(1)：1-54 代焱,徐玉黨.中央空調(diào)低溫送風(fēng)水系統(tǒng)的研究J.建筑熱能通風(fēng)空調(diào)，2003，18(5)，6-85 任吉云,舒,朱軍.PLC在冰蓄冷中央空調(diào)的應(yīng)用C.今日科苑，2008-04-15(4)6 郝久清,肖立.PLC控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計J.自動化儀表，2005，5(11)，12-167 海生,王德亮,王海鵬. 一種評估蓄冷空調(diào)系統(tǒng)移峰填谷能力

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