基于中央空调风机水泵节能算法的研究及实现

　　0 引言

　　随着国民经济的发展、人民生活水平的提高 ，空调应用日益广泛。在各类建筑物中 ，中央空调已是现代建筑创造舒适高效的工作和生活环境所不可缺少的重要基础设施 ，已成为现代建筑的重要标志之一。然而 ，空调系统用电量在总用电量中的比例也在不断上升 ，中央空调用电量的激增已经引起了电网供电紧张。在能源日益紧缺的当今社会 ，对空调进行节能是一个很热门的话题。虽然目前市面上的空调节能技术很多 ，但绝大多数都是针对空调主机进行节能 ，而忽视了空调的其它两个重要组成部分——风机和水泵的节能潜力。针对这一现实状况 ，本文提出了一种基于实测数据对空调风机和水泵进行节能的方案 ，并设计了相应的控制器 ，最终达到节能效果。

　　1 中央空调风机和水泵的节能方案

　　1.1 节能控制器总体架构

　　中央空调风机、水泵节能控制器的总体架构如图1 所示 ，图的左半部分是需要采集的各种信号 ，以便核心算法的处理 ;图的右半部分是输出信号 ，主要输出的是频率信号 ，以便各个风机、水泵变频之用 ，详细介绍如下。

　　1.1.1 温度数据

　　在算法中 ，需要将冷量值转换为相应的水泵流量值和风机送风量值 ，这就需要利用图2所示的公式进行转换。由公式可知 ，需要测量温度数值 ，采用温度传感器采集所需的温度信号并且通过串口转换成数字信号并传输到工控机内 ，单位为摄氏度(℃)。

　　1.1.2 预测冷量

　　利用现有的冷量预测技术 ，获取室内所需的冷量TQ，单位为瓦(W)。

　　1.1.3 功率和频率采集

　　采用ART2010 数据采集卡(图3)采集各个风机、水泵当前的运行的电压值 ，并且通过自带的AD 转换函数实现电信号和数字信号的转换 ，转换成相应的功率值 ，单位为瓦(W)，传输到工控机中。频率采集采用频率计数器 ，单位为(HZ)，同样传输到工控机中。

　　1.1.4 工控机

　　工控机就是整个控制器的核心部件 ，主要包含了整套算法的软件部分 ，集成了Java 虚拟机 ，Mysql 数据库等软件环境。

　　1.1.5 变频器

　　变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变 功率因素、过流/过压/过载保护等功能。在这里 ，根据工控机输出的变频信号 ，通过变频器 ，可以改变风机、水泵的运行频率 ，实现变频节能。

　　1.2 节能方案的介绍及实施

　　1.2.1 预测室内所需的冷量