國家體育場(chǎng)(“鳥(niǎo)巢”)中地源熱泵PLC控制技術(shù)的應用

一、概述

　　國家體育場(chǎng)(“鳥(niǎo)巢”)為2008年第29屆奧林匹克運動(dòng)會(huì )的主體育場(chǎng)，是奧運會(huì )場(chǎng)館的代表，它在設計、施工和運行中所體現的“綠色奧運””科技奧運”理念，場(chǎng)館和相關(guān)設施嚴格執行節能環(huán)保設計標準，在可再生能源與新能源利用、建筑節能、水資源保護和利用等方面采取了一系列有力措施。

　　“鳥(niǎo)巢”在設計中包含了一套規模很大的雨水深度處理回用系統，體育場(chǎng)內70%的供水由回用水代替，其中23%來(lái)自系統處理后的雨水;更引人注目的是，“鳥(niǎo)巢”使用了地源熱泵，從土壤中吸收能量，用于補償體育場(chǎng)空調系統等。地源熱泵是一種使用可再生能源、節能、環(huán)保的系統，通過(guò)地埋換熱管，冬季吸收土壤中蘊含的熱量為“鳥(niǎo)巢”供熱，夏季吸收土壤中存貯的冷量向“鳥(niǎo)巢”供冷。

　　二、地源熱泵空調簡(jiǎn)介

　　控制系統網(wǎng)絡(luò )結構如上圖所示，為三層網(wǎng)絡(luò )結構。
　地源熱泵機組選用Twido系列 PLC TWDLCAA40DRF及擴展模塊，它本身所帶的一個(gè)通訊口和XBTGT觸摸屏相連?？梢愿鶕?lái)自源熱泵機房控制系統的給定信號進(jìn)行啟/停和能量自動(dòng)調節，控制程序據負荷變化及變化率自動(dòng)控制滑閥上載卸載，實(shí)現制冷能量無(wú)級調節，最大限度降低設備能耗。通過(guò)人機界面可以設定壓縮機的工作方式和運行參數，檢查壓縮機的運行狀況，查看機組故障情況等。每一個(gè)PLC擴展一個(gè)通訊口，做MODBUS從站，連在MODBUS總線(xiàn)上，實(shí)現和源熱泵機房控制系統PLC 的通訊。

　　源熱泵機房控制系統PLC選用MICRO系列PLC TSX3721001。MICRO系列PLC的通訊功能非常強大，支持MODBUS，UN-TELWAY，以太網(wǎng)TCP/IP等多種通訊協(xié)議?？刂葡到y完成制冷系統及相應循環(huán)水系統的控制，如制冷/制熱模式切換，對冷媒水供水和回水的溫度及壓力，冷卻水供水和回水的溫度及壓力，冷卻水泵，冷媒水泵等的監控，系統PLC擴展一個(gè)TSXSCP114通信卡，做MODBUS主站，通過(guò)MODBUS網(wǎng)絡(luò )和Twido PLC通訊，自動(dòng)控兩臺制地源熱泵機組開(kāi)停，使空調系統按程序高效節能運轉。

　　MICRO PLC TSX3721本身帶兩個(gè)通訊口，其中一個(gè)通信口和觸摸屏連接，另外一個(gè)通信口和施耐德工業(yè)以太網(wǎng)模塊TSXETZ410相連。TSXETZ410模塊在此起到一個(gè)網(wǎng)橋作用，一端通過(guò)系統PLC交換數據，另一端通過(guò)TCP/IP以太網(wǎng)聯(lián)接到鳥(niǎo)巢建筑智能系統上，從鳥(niǎo)巢建筑智能系統可以監控整個(gè)地源熱泵中央空調系統的運行狀況。

　　地源熱泵機房控制系統控制柜的PLC為Micro系列, 配置為： CPU:TSX3721101+2塊TSXAEZ801+2塊TSXDMZ28DR+TSXDEZ32D2+TSXSCP114通訊卡+以太網(wǎng)模塊TSXETZ410

　　地源熱泵機組制冷工況冷水設計溫度為5/13度，制熱工況熱水設計供回水溫度為55/50度。地下熱源部分，冬季的設計供回水溫度為5-2度，夏季為27 /32度。每臺壓縮機制冷機組包含2臺壓縮機，共有一個(gè)制冷回路，由Twido PLC 核心進(jìn)行控制的，通過(guò)數字量模塊和模擬量模塊采集傳感器信號，可以實(shí)現根據負荷狀況實(shí)現自動(dòng)能量調節。配置為：TWDLCAA40DRF+TWDDRA8RT+6塊TWDAMI2HT+TWDNAC485D+觸摸屏XBTGT2110

　　五、結束語(yǔ)

　　地源熱泵等環(huán)保節能技術(shù)和設備，在奧運場(chǎng)館中的成功應用，緊扣“綠色奧運”、“科技奧運”的主題，會(huì )促進(jìn)在各個(gè)領(lǐng)域中充分推廣利用。在國家體育場(chǎng)地源熱泵大型中央空調系統中，使用了施耐德Micro 和Twido 序列PLC和XBTGT觸摸屏,除了實(shí)現各工藝控制功能，網(wǎng)絡(luò )通訊靈活且實(shí)現方便，具有開(kāi)放的遠程聯(lián)網(wǎng)等是一大亮點(diǎn)，提高整個(gè)系統的性能，降低了操作維護成本。