参考文献 27

致谢 28

1. 绪论

统计表明，传统中央空调控制系统耗能大，且存在极大的能源浪费。中央空调系统大多有30％以上的多余能耗，某些中央空调系统的多余能耗甚至高达50％以上。采用创新技术和方法减少系统能耗迫在眉睫 [1]。

1.1 中央空调控制系统的发展和现状

在单室内机的室内空调器方面、变频技术、微电脑、电子膨胀阀应用于空调制造，为空调控制智能化创造了可能。在多室内机的室内空调器(多悬挂系统)方面，为了满足多室内机空调器的节能效果和舒适性控制，对于系统中工质循环量和进入各室内机的工质流量控制的问题，它不仅与系统的控制有影响，同时也和系统的设计有着密不可分的关系。

伴随着智能建筑的发展，楼宇自动控制也得到快速的发展。楼宇自动控制的目的就是在在确保建筑内舒适和安全的同时，还要实现高效节能目标。伴随着现代计算机技术，现代控制技术，现代通信技术，现代图形显示技术的集散型控制系统，控制和检测系统已在智能建筑中得到了充分应用。其优良的性能，自动化水平高，节约了人力和经营成本[2]。近二十年我国在中央空调控制系统技术领域，推出中央空调变频调速控制节能系统和中央空调变流量控制节能系统。

将中央空调变频调速控制节能系统、中央空调变流量控制节能系统相结合，在传统系统的基础上，运用PLC技术与变频技术，并运用智能控制，将传统的定流量系统转变为变流量控制系统，从而使中央空调的各泵组和冷却塔风机的运行和随负荷呈线性变化，可以在保证负荷的前提下，实现中央空调系统的最大节能。智能型空调器是一个综合技术的聚合体，很难开发，现在的样机或产品在控制模式上、控制系统等方面相比世界领先还存在很大的差距，迫切需要研究和提高。

早前，在国内中央空调系统大都采用传统的定流量控制方式。定流量控制方式是系统的循环水量保持不变，当负荷发生变化时，通过改变供水或回水温度来满足负荷变化要求。定流量供水方式主要优点就是系统简单，不需要复杂的自控设备。但这种控制方式存在效率低能耗大等诸多缺点。

1.2 本文研究的主要内容

本文在结合了PID控制的优点、未来发展趋势的中央空调控制目标的基础上，对中央空调冷冻水机组采用传统PID控制，最终设计了中央空调变频节能控制系统。本文研究的内容安排如下：

(1)对空调系统变频控制进行了理论分析；

(2)对变频控制系统进行设计，以实现工频/变频切换功能；

(3)基于RS-485将出回水温度通过网络送到主控系统，实现远程传输；

(4)对冷冻水机组控制系统进行了硬件和软件的设计，采用西门子TD200显示屏作为人机界面，西门子S7-200 PLC作为主控制器，利用变频器驱动冷冻水机组的三台水泵。

2 中央空调变流量控制原理

中央空调系统是一种大型的空气调节以及进行管理的设备，是由空气处理设备、送(回)风机、送(回)风通道、空气分配装置及冷、热源等组成。

2.1 中央空调系统的构成

中央空调系统包含空调主机，风机系统、水循环系统以及相应的控制系统。空调主机包括压缩机、蒸发器和冷凝器，风机系统为室内系统设备的末端，水系统出冷冻水循环系统、冷却水循环系统构成[3]。中央空调系统的结构如图2.1所示,冷冻水（冷冻泵）和冷却水（冷却泵）循环体系是能量的传递者。所以，冷冻水（冷冻泵）和冷却水（冷却泵）循环系统是中央空调控制系统最重要的组成部分。