新型中央空调节能控制系统研究

冯锋

【摘要】电能作为重要的能源，很大程度上的支撑着我国工业的发展以及人民的日常生活，然而，中央空调等电器的使用消耗了大量的电能，并且与可持续发展道路相悖。本文首先简单介绍了现阶段的节能方案，然后阐述了中央空调变频节能技术的原理，最后对新型中央空调节能控制系统进行了研究，希望能够为我国的节能减排作出贡献。

【关键词】节能；新型中央空调；原理；变频；控制系统

前言

随着我国经济的迅速发展，居民生活以及工业生产对电能的需求越来越大。电能紧缺问题的日渐严重，而现阶段我国现代高层大厦飞速发展，中央空调的高耗能特点造成了诸多电能的浪费。因此，熟悉现阶段的节能方案，了解中央空调变频节能技术的原理，并对新型的中央空调节能控制系统进行研究具有十分重要的意义。

1现阶段的节能方案

一般来说，根据节能技术的原理及其不同的适用情况，目前的节能方案主要可以分为以下几种：

（1）水（冰）蓄冷型，该节能方案的原理是在夜间把空调的冷冻水制冷并且储存起来，白天不打开空调的主机而仅仅使用水系统循环进行制冷，其特点是避峰但是无法节电；

（2）热交换型（余热利用），该方案主要是利用平隔板来实现空调回风以及新风透过型全热交换的，这种节能方案的缺点是节能的幅度比较低；

（3）通用变频器型，该方案是利用通用变频器来完成对水泵和风机运转的PID控制，这种方案的局限性在于只要选定了微分时间常数TD、积分时间常数Tl和比例常数KP之后，其控制方式就已确定，无法随受控量值变化而自动调整，进而无法达到最佳节能效果。

2中央空调变频节能技术的原理

2.1中央空调及电控系统基本组成

中型的中央空调以及大型的中央空调一般都由三个部分构成：空调水管网系统、制热/制冷站、空调末端装置（包括新风机组，风机盘管和空调机组等）。

中央空调的变频调速系统控制依据是：中央空调系统外部热交换是由两个循环水系统来实现的。循环水系统的进（出）水与回水的温度差，是需要进行的热交换热量的一种反映。所以，以进（出）水与回水的温度差为依据来实现对循环水流动速度的控制，进而控制好热交换速度，是一种较为合理的控制方法。与此同时，还可以将循环水的进出口压差当作控制的一种参数。

中央空调系统的耗能拖动设备主要有：冷冻泵拖动系统（主要由多台水泵组成）；冷水机组拖动系统（即常说的中央空调主机）；风机拖动系统（该系统主要包括若干冷却塔风机和若干室内风机）；冷却泵拖动系统（主要由多台水泵构成）。

中央空调的电控系统主要由冷却水子系统、冷冻水子系统和主机系统等构成。其中冷却水子系统和冷冻水子系统的节能潜力比较大。因为昼夜气温以及客流量的变化比较大，再加上每时每刻所需的热（冷）量的变化也比较大。而电机无法调速，外界的客流量和气温变化不受人为控制，为满足最大客流量的要求，冷却风机、冷却水泵、冷冻水泵（热泵）都要长期在满载荷的状态下运行。在这种情况下容易导致压缩机组和泵机电能的冷量浪费巨大。

2.2中央空调变频节能技术的基本原理

选用冷却风机变频子系统、冷却泵变频子系统、冷冻泵变频子系统，对冷冻水及其温度进行自动检测，对冷却风机、冷却水泵、冷冻水泵（热泵）进行自动调节，使它处在最好的运行状态，并减少冷（热）量在管道循环里面的浪费。

3新型的中央空调节能控制系统

新型的中央空调节能控制系统要求能随时跟踪系统对负荷量进行实时变换，并调节系统中的各能耗设备的输出功率从而顺应空调负荷变化，确保主机系统从始至终的都位于优化的最佳工作点上，并且使空调系统的效率（COP值）保持为最大值。因此系统既要采用一般的变频节能技术，还要综合运用计算机技术、模糊控制技术、最优化控制原理，最终形成一种具备负荷随动跟踪节能控制功能的新型的中央空调节能控制系统。

3.1新型的中央空调节能系统的简介

新型的中央空调节能系统是以变频控制为基础，利用模糊控制、最优化的控制原理等现代化的控制理论技术，并结合机电一体化技术以及当代计算机技术的一个智能化控制系统。它能够以空调末端的负荷变化以及空调的主机运行工况为依据，对中央空调的水系统参数（压力、流量、温度等）进行自动完整采样和控制，进而使系统的冷媒流量随负荷变化而变化，与此同时对主机的运行环境进行优化，最终大幅度的降低能耗。

3.2负荷随动跟踪节能控制技术

对中央空调的各部分进行全面的控制，并且利用系统集成技术把各控制子系统在逻辑上、功能上和物理上互相连接起来，使它们能够实现信息综合以及彼此之间的资源共享，进而在同一个计算机平台上实现集中控制以及统一管理。此外，还要以制冷工作的参数变化以及系统运行工况为依据，利用模糊控制器来动态调整空调系统运行的参数，保证空调主机从始至终处在最佳工作点上，并使主机保持高的热转换效率。

3.3中央空调的管理专家系统

新型的中央空调节能系统是一个集成大系统，应该以其规模大小为依据配置相应规模的成套设备进行控制。为方便用户对系统运行状况进行实时监控，基于组态软件技术和系统集成技术的中央空调管理专家系统能够胜任该工作。一般来说，中央空调管理专家系统由以下几个子系统构成：

（1）系统组态：以用户的规模大小和需求为依据对系统的控制对象规模和连接方式进行灵活配置。

（2）运行策略：以用户特点及需求为依据选择最好的运行策略，其中包括联动控制对象、服务质量控制、系统控制模式等。

（3）状态监控：全面采集运行参数，并利用图形化的组态软件全面、动态、实时、形象地对系统运行状态进行监视与控制，其中包括阀门系统、一次冷温水系统、主机系统、二次冷温水系统、冷却塔系统、冷却水系统、器件系统等。

（4）数据分析：对系统运行主要参数进行记录、统计和分析，并且将其提供给用户作为用户的决策判断依据，其中包括电耗累计值、能耗曲线、主机效率曲线、故障记录、操作记录、等。

（5）系统管理：用来给系统及企业管理者提供管理平台和信息平台。

安装了中央空调管理专家系统之后，不仅仅操作人员可以在计算机上面实时监控冷冻水泵机组、冷水机组、冷却水泵机组、楼层风柜、冷却水塔、新风机、排风机、送风机等工作状态，楼宇内外环境湿度、温度、空气品质、楼层温度等上百个工艺参数，以降低设备运行盲目性，且大厦的管理人员还能够利用计算机网络实时监控整个中央空调系统运行状况，提升楼宇管理的水平。中央空调的管理专家系统可以把整个中央空调系统设备的运行状态、工艺参数以及故障报警无限期的保存下来并打印，方便管理人员查阅，还可以对空调设备的累计运行时间进行自动记录，为设备的检修提供依据。

4结语

坚持走可持续发展的道路，必须重视节能减排的问题。新型中央空调节能控制系统是基于变频技术，并且结合最优化控制、模糊控制、现代化的计算机技术以及专用管理专家系统软件，成为了中央空调系统节能控制领域发展的趋势。新型中央空调节能控制系统的推广既能够给企业带来的经济效益又能够给企业带来社会效益，而且符合我国科学发展观的理念。因此相关单位和企业应当大力使用该系统，促进我国节能减排事业的发展。

参考文献：

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