中央空調控制特點與節能技術探析

　　當前我國建筑行業的能源消耗占到了總能源消耗的30%，而裝有中央空調的建筑物中其能源消耗占到了70%，隨著時間的推移這些數字還在不斷增長。中央空調的節能技術在降低能源消耗、創造經濟效益與社會效益中具有重要意義。
　　
　　空調系統的作用是對室內空氣進行處理，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，其相應設備有制冷機組、熱水爐、空調機組、風機盤管等。當被調房間溫濕度受內部熱源干擾或室外溫濕度變化而發生波動時，s*先由溫度與濕度傳感器把信號送給調節器，調節器與設定值進行比較后發出指令給執行器，執行器動作后，不斷調整以符合要求。在中央空調系統中，冷水機組是由設備生產廠成套供應的，它一般是根據空氣調節原理及規律等由微處理器自動控制的。冷水機組由壓縮機、冷凝器、蒸發器與節流元件組成，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過節流元件進入蒸發器進行蒸發吸收，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。如此循環不已，把房間的熱量帶出。
　　
　　空調系統按處理設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、一次回風系統與二次回風復合系統及旁路系統。按調節精度要求不同可分為高精度空調、一般精度空調及舒適性空調。舒適性空調一一般應按照等效溫度(ET)和C02濃度來進行設計。所謂等效溫度是反映人們舒適感覺的一個綜合指標，它結合干球溫度、濕球溫度和空氣流速的效應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。
　　
　　中央空調的控制特點
　　
　　1. 干擾性
　　
　　空調系統在長期運行中，由于外部條件(如風、晴、雨、雪、氣溫、太陽輻射)和內部條件(如空調房間中設備、照明的開關和投入運行的多少以及工作人員的增減等)的變化，都將對空調系統的運行形成干擾。
　　
　　2. 調節對象的特性
　　
　　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。空調自控系統的任務就是為了克服這些干擾因素，維持空調房間一定的溫、濕度和空氣品質。但溫、濕度的控制效果不但取決于白控系統，更主要的是取決于空調系統的合理性及空調的對象特性。
　　
　　3. 濕度的相關性
　　
　　在空調的控制中，大多數情況下主要是對空調房間內溫度與濕度的控制。這兩個參數常常是在一個調節對象里同時進行調節的兩個被調量，兩個參數在調節過程中又相互影響。如果由于某些原因使空調房間內溫度升高，引起空氣中水蒸氣的飽和分壓力發生變化，在含濕量不變的情況F，就引起了室內相對濕度的變化;溫度升高相對濕度就會降低，溫度降低相對濕度就會增加;在調節過程中，對某一參數進行調節時，同時也引起另一參數的變化。
　　
　　4. 多工況運行及轉換控制
　　
　　由于空調系統是在全年的室內外條件變化下，按照一定的運行方式(即工況)進行調節的;同時在內外條件發生顯著變化時要改變運行調節方式，即進行運行工況的轉換。
　　
　　5. 整體控制性
　　
　　空調自動控制系統一般是以空調房間內的空氣溫度和相對濕度控制為中心，通過工況轉換與空氣處理過程使每個環節緊密聯系在一起的整體控制系統。空調系統中空氣處理設備的啟停都要根據系統的工作程序，按照有關操作規程進行，處理過程中的各個參數調節及聯鎖控制都不是孤立進行，而是與室內溫濕度密切相關的。
　　
　　中央空調節能控制途徑
　　
　　空調機組是智能建筑中耗能z*多的設備其運行方式不同，應從以下幾個方面考慮空調機組的節能：
　　
　　1. 全年運行系統的工況自動轉換
　　
　　根據室外氣候條件和空調系統的不同結構及工藝的不同要求進行丁況的轉換，一般以焙值作為轉換的判斷條件，通過調節空調運行參數來實現。
　　
　　2. 控制器參數選擇
　　
　　合理選擇每個回路的PID參數，使之具有良好的響應性能，或選擇各種先進的控制算法，提高控制系統的性能指標。避免控制回路總處于不斷調節或響應過程慢等不利影響，既浪費能量又影響執行器的壽命。
　　
　　3. 多級控制的有效配合
　　
　　對有些系統具有中央空調機組外，在房間配有再加熱盤管(特別是工藝空調)實現單獨調節。此時，應合理選擇控制方法及配合關系，控制送風溫度，防止中央空調送風的溫度過低，造成房間再加熱的浪費能量現象發生。
　　
　　4. 選用高質量溫度傳感器
　　
　　室內空氣每相差1℃的調節都要消耗很多的能量，選用傳感器的精度高，產生的節能效益遠大于傳感器的價格。
　　
　　5. 溫度設定值應隨室外溫度自動調節
　　
　　對于舒適性空調系統，可在夏季隨室外溫度的升高，適當提高溫度的設定值，減小室內、外的溫差，既能保證人的舒適度的要求，又能實現節能。冬季也適合類似控制。
　　
　　冷水機組
　　
　　通過計算機對樓宇內外環境溫度、濕度實時測量及對樓宇熱慣性的預v測，確定z*優化的設備啟、停時間。此項措施預計可使主機、水泵、冷卻塔風機平均每天減少運行時間。同時根據樓宇冷負荷變化，通過變頻裝置調節冷凍水、冷卻水的流量及風機類設備的風量，也可使主機負荷下降，從而控制機組運行臺數。
　　
　　一、 熱水系統
　　
　　1. 鍋爐系統
　　
　　s*先，根據供暖需求量，通過開關鍋爐的臺數進行控制;其次，根據室外溫度對供水水溫重新進行設定，減小能量消耗;第三，采用變頻泵調節供水量，以適合負荷變化。
　　
　　2. 熱交換器系統
　　
　　s*先，根據空調負荷的大小，通過變頻泵調節供水量：其次，通過一個室外恒溫器，當負荷減少時重新設定供水溫度，當熱水泵不運行時，通過流量開關聯鎖把兩通閥關閉。
　　
　　二、 變風量系統(VAV)
　　
　　變風量系統是當房間的熱濕負荷低于設計值時，保持送風參數不變而通過減少送風量的辦法來保持室內的溫度不變。與定風量空調系統相比，它減少了再熱量及相應的冷量;而且，隨著各房間的送風量的變化，系統總送風量也相應變化，可以節省風機運行能耗。此外，根據變風量空調系統運行的特點，在計算空調系統總負荷時，可以考慮各房間負荷發生的同時性，還可適當減少風機容量。變風量系統控制可分為兩個部分變風量末端控制和變風量空調機組控制。一個好的變風量空調系統，除了精確設計計算，合理的系統布置，到位的施工安裝外，選擇一個z*佳的控制方法也很關鍵。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，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設備，以使用電量保持平穩值，或在用電高峰期使設備的用電量低、運行時間較短;而在用電低谷期使設備的用電量高、運行時間較長，使總的電費降低。
　　
　　四、 節能方法選擇的注意事項
　　
　　1. 任何節能方法必須與現場設備配置情況相適應，在滿足要求的前提下盡量選用簡單的控制方案，防止控制過程復雜，造成整個系統的成本過高;
　　
　　2. 各種節能方法是相互聯系的，對一個實際的系統必須綜合考慮整體的節能，避免相互之間產生的影響互相抵消，達不到z*佳的節能效果：
　　
　　3. 注意每個回路控制算法及參數的優化調節，使控制系統有良好的性能;
　　
　　4. 注意設備本身的運行和限制條件，防止因采用的節能方法對設備壽命產生影響;
　　
　　5. 重視系統的在線調試、傳感器精度的校正及各種聯動功能的綜合測試，防止設計參數和實際運行情況的背離;
　　
　　6. 充分利用樓宇自控系統強大的軟件功能和信息的集成性，保證系統軟、硬件得到合理利用。
　　
　　綜上所述，中央空調系統節能在整個建筑節能中占有很重要的位置，應該引起設計人員足夠的重視。設計人員應當從設計的高角度出發全面考慮，嚴格遵守節能規范，將節能思想貫穿于建筑領域的各個方面。同時，要提高公眾節能意識，大力開發推廣新的節能技術，從而實現社會的可持續發展。