中央空調(diào)控制特點與節(jié)能技術(shù)探析

　　當前我國建筑行業(yè)的能源消耗占到了總能源消耗的30%，而裝有中央空調(diào)的建筑物中其能源消耗占到了70%，隨著時間的推移這些數(shù)字還在不斷增長。中央空調(diào)的節(jié)能技術(shù)在降低能源消耗、創(chuàng)造經(jīng)濟效益與社會效益中具有重要意義。
　　
　　空調(diào)系統(tǒng)的作用是對室內(nèi)空氣進行處理，使空氣的溫度、濕度、流速及潔凈度、新鮮度等指標符合使用要求。為此，必須對空氣采取冷卻或加熱、減濕或增濕以及過濾等處理措施，其相應(yīng)設(shè)備有制冷機組、熱水爐、空調(diào)機組、風機盤管等。當被調(diào)房間溫濕度受內(nèi)部熱源干擾或室外溫濕度變化而發(fā)生波動時，s*先由溫度與濕度傳感器把信號送給調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器與設(shè)定值進行比較后發(fā)出指令給執(zhí)行器，執(zhí)行器動作后，不斷調(diào)整以符合要求。在中央空調(diào)系統(tǒng)中，冷水機組是由設(shè)備生產(chǎn)廠成套供應(yīng)的，它一般是根據(jù)空氣調(diào)節(jié)原理及規(guī)律等由微處理器自動控制的。冷水機組由壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器與節(jié)流元件組成，壓縮機把制冷劑壓縮，壓縮后的制冷劑進入冷凝器，被冷卻水冷卻后，變成液體，析出的熱量由冷卻水帶走，并在冷卻塔里排入大氣。液體制冷劑由冷凝器經(jīng)過節(jié)流元件進入蒸發(fā)器進行蒸發(fā)吸收，使冷凍水降溫，然后冷凍水進入水冷風機盤管吸收空氣中的熱量。如此循環(huán)不已，把房間的熱量帶出。
　　
　　空調(diào)系統(tǒng)按處理設(shè)備及處理方法不同可以分為：噴淋與表冷式兩種類型，這兩種類型又可分為全新風直流系統(tǒng)、一次回風系統(tǒng)與二次回風復(fù)合系統(tǒng)及旁路系統(tǒng)。按調(diào)節(jié)精度要求不同可分為高精度空調(diào)、一般精度空調(diào)及舒適性空調(diào)。舒適性空調(diào)一一般應(yīng)按照等效溫度(ET)和C02濃度來進行設(shè)計。所謂等效溫度是反映人們舒適感覺的一個綜合指標，它結(jié)合干球溫度、濕球溫度和空氣流速的效應(yīng)來反映人的冷熱感覺。所以，等效溫度隨四季變化有較大變化。
　　
　　中央空調(diào)的控制特點
　　
　　1. 干擾性
　　
　　空調(diào)系統(tǒng)在長期運行中，由于外部條件(如風、晴、雨、雪、氣溫、太陽輻射)和內(nèi)部條件(如空調(diào)房間中設(shè)備、照明的開關(guān)和投入運行的多少以及工作人員的增減等)的變化，都將對空調(diào)系統(tǒng)的運行形成干擾。
　　
　　2. 調(diào)節(jié)對象的特性
　　
　　不同的被控對象，在相同的干擾作用下，被控量隨時間的變化過程也并不一樣?？照{(diào)自控系統(tǒng)的任務(wù)就是為了克服這些干擾因素，維持空調(diào)房間一定的溫、濕度和空氣品質(zhì)。但溫、濕度的控制效果不但取決于白控系統(tǒng)，更主要的是取決于空調(diào)系統(tǒng)的合理性及空調(diào)的對象特性。
　　
　　3. 濕度的相關(guān)性
　　
　　在空調(diào)的控制中，大多數(shù)情況下主要是對空調(diào)房間內(nèi)溫度與濕度的控制。這兩個參數(shù)常常是在一個調(diào)節(jié)對象里同時進行調(diào)節(jié)的兩個被調(diào)量，兩個參數(shù)在調(diào)節(jié)過程中又相互影響。如果由于某些原因使空調(diào)房間內(nèi)溫度升高，引起空氣中水蒸氣的飽和分壓力發(fā)生變化，在含濕量不變的情況F，就引起了室內(nèi)相對濕度的變化;溫度升高相對濕度就會降低，溫度降低相對濕度就會增加;在調(diào)節(jié)過程中，對某一參數(shù)進行調(diào)節(jié)時，同時也引起另一參數(shù)的變化。
　　
　　4. 多工況運行及轉(zhuǎn)換控制
　　
　　由于空調(diào)系統(tǒng)是在全年的室內(nèi)外條件變化下，按照一定的運行方式(即工況)進行調(diào)節(jié)的;同時在內(nèi)外條件發(fā)生顯著變化時要改變運行調(diào)節(jié)方式，即進行運行工況的轉(zhuǎn)換。
　　
　　5. 整體控制性
　　
　　空調(diào)自動控制系統(tǒng)一般是以空調(diào)房間內(nèi)的空氣溫度和相對濕度控制為中心，通過工況轉(zhuǎn)換與空氣處理過程使每個環(huán)節(jié)緊密聯(lián)系在一起的整體控制系統(tǒng)。空調(diào)系統(tǒng)中空氣處理設(shè)備的啟停都要根據(jù)系統(tǒng)的工作程序，按照有關(guān)操作規(guī)程進行，處理過程中的各個參數(shù)調(diào)節(jié)及聯(lián)鎖控制都不是孤立進行，而是與室內(nèi)溫濕度密切相關(guān)的。
　　
　　中央空調(diào)節(jié)能控制途徑
　　
　　空調(diào)機組是智能建筑中耗能z*多的設(shè)備其運行方式不同，應(yīng)從以下幾個方面考慮空調(diào)機組的節(jié)能：
　　
　　1. 全年運行系統(tǒng)的工況自動轉(zhuǎn)換
　　
　　根據(jù)室外氣候條件和空調(diào)系統(tǒng)的不同結(jié)構(gòu)及工藝的不同要求進行丁況的轉(zhuǎn)換，一般以焙值作為轉(zhuǎn)換的判斷條件，通過調(diào)節(jié)空調(diào)運行參數(shù)來實現(xiàn)。
　　
　　2. 控制器參數(shù)選擇
　　
　　合理選擇每個回路的PID參數(shù)，使之具有良好的響應(yīng)性能，或選擇各種先進的控制算法，提高控制系統(tǒng)的性能指標。避免控制回路總處于不斷調(diào)節(jié)或響應(yīng)過程慢等不利影響，既浪費能量又影響執(zhí)行器的壽命。
　　
　　3. 多級控制的有效配合
　　
　　對有些系統(tǒng)具有中央空調(diào)機組外，在房間配有再加熱盤管(特別是工藝空調(diào))實現(xiàn)單獨調(diào)節(jié)。此時，應(yīng)合理選擇控制方法及配合關(guān)系，控制送風溫度，防止中央空調(diào)送風的溫度過低，造成房間再加熱的浪費能量現(xiàn)象發(fā)生。
　　
　　4. 選用高質(zhì)量溫度傳感器
　　
　　室內(nèi)空氣每相差1℃的調(diào)節(jié)都要消耗很多的能量，選用傳感器的精度高，產(chǎn)生的節(jié)能效益遠大于傳感器的價格。
　　
　　5. 溫度設(shè)定值應(yīng)隨室外溫度自動調(diào)節(jié)
　　
　　對于舒適性空調(diào)系統(tǒng)，可在夏季隨室外溫度的升高，適當提高溫度的設(shè)定值，減小室內(nèi)、外的溫差，既能保證人的舒適度的要求，又能實現(xiàn)節(jié)能。冬季也適合類似控制。
　　
　　冷水機組
　　
　　通過計算機對樓宇內(nèi)外環(huán)境溫度、濕度實時測量及對樓宇熱慣性的預(yù)v測，確定z*優(yōu)化的設(shè)備啟、停時間。此項措施預(yù)計可使主機、水泵、冷卻塔風機平均每天減少運行時間。同時根據(jù)樓宇冷負荷變化，通過變頻裝置調(diào)節(jié)冷凍水、冷卻水的流量及風機類設(shè)備的風量，也可使主機負荷下降，從而控制機組運行臺數(shù)。
　　
　　一、 熱水系統(tǒng)
　　
　　1. 鍋爐系統(tǒng)
　　
　　s*先，根據(jù)供暖需求量，通過開關(guān)鍋爐的臺數(shù)進行控制;其次，根據(jù)室外溫度對供水水溫重新進行設(shè)定，減小能量消耗;第三，采用變頻泵調(diào)節(jié)供水量，以適合負荷變化。
　　
　　2. 熱交換器系統(tǒng)
　　
　　s*先，根據(jù)空調(diào)負荷的大小，通過變頻泵調(diào)節(jié)供水量：其次，通過一個室外恒溫器，當負荷減少時重新設(shè)定供水溫度，當熱水泵不運行時，通過流量開關(guān)聯(lián)鎖把兩通閥關(guān)閉。
　　
　　二、 變風量系統(tǒng)(VAV)
　　
　　變風量系統(tǒng)是當房間的熱濕負荷低于設(shè)計值時，保持送風參數(shù)不變而通過減少送風量的辦法來保持室內(nèi)的溫度不變。與定風量空調(diào)系統(tǒng)相比，它減少了再熱量及相應(yīng)的冷量;而且，隨著各房間的送風量的變化，系統(tǒng)總送風量也相應(yīng)變化，可以節(jié)省風機運行能耗。此外，根據(jù)變風量空調(diào)系統(tǒng)運行的特點，在計算空調(diào)系統(tǒng)總負荷時，可以考慮各房間負荷發(fā)生的同時性，還可適當減少風機容量。變風量系統(tǒng)控制可分為兩個部分變風量末端控制和變風量空調(diào)機組控制。一個好的變風量空調(diào)系統(tǒng)，除了精確設(shè)計計算，合理的系統(tǒng)布置，到位的施工安裝外，選擇一個z*佳的控制方法也很關(guān)鍵。在工程實際運用中，采用較多的有：定靜壓控制法、變靜壓控制法、直接數(shù)字控制法、風機總風量控制法。
　　
　　三、 電能控制程序
　　
　　電能消耗的計費主要取決兩個因素：耗電量和需求系數(shù)，即利用峰、谷電價不同，采用錯峰用電。因此，合理啟停能耗較高的暖通空調(diào)設(shè)備，以使用電量保持平穩(wěn)值，或在用電高峰期使設(shè)備的用電量低、運行時間較短;而在用電低谷期使設(shè)備的用電量高、運行時間較長，使總的電費降低。
　　
　　四、 節(jié)能方法選擇的注意事項
　　
　　1. 任何節(jié)能方法必須與現(xiàn)場設(shè)備配置情況相適應(yīng)，在滿足要求的前提下盡量選用簡單的控制方案，防止控制過程復(fù)雜，造成整個系統(tǒng)的成本過高;
　　
　　2. 各種節(jié)能方法是相互聯(lián)系的，對一個實際的系統(tǒng)必須綜合考慮整體的節(jié)能，避免相互之間產(chǎn)生的影響互相抵消，達不到z*佳的節(jié)能效果：
　　
　　3. 注意每個回路控制算法及參數(shù)的優(yōu)化調(diào)節(jié)，使控制系統(tǒng)有良好的性能;
　　
　　4. 注意設(shè)備本身的運行和限制條件，防止因采用的節(jié)能方法對設(shè)備壽命產(chǎn)生影響;
　　
　　5. 重視系統(tǒng)的在線調(diào)試、傳感器精度的校正及各種聯(lián)動功能的綜合測試，防止設(shè)計參數(shù)和實際運行情況的背離;
　　
　　6. 充分利用樓宇自控系統(tǒng)強大的軟件功能和信息的集成性，保證系統(tǒng)軟、硬件得到合理利用。
　　
　　綜上所述，中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能在整個建筑節(jié)能中占有很重要的位置，應(yīng)該引起設(shè)計人員足夠的重視。設(shè)計人員應(yīng)當從設(shè)計的高角度出發(fā)全面考慮，嚴格遵守節(jié)能規(guī)范，將節(jié)能思想貫穿于建筑領(lǐng)域的各個方面。同時，要提高公眾節(jié)能意識，大力開發(fā)推廣新的節(jié)能技術(shù)，從而實現(xiàn)社會的可持續(xù)發(fā)展。