中央空调的自动化控制设计问题分析与优化

【摘 要】随着社会经济的发展和节能减排的要求，小型独立式空调逐步被替代，中央空调在大型商场、车站医院和企业等大型公共场所中的应用越来越普及。与此同时，对中央空调的自动化控制要求也越来越高，中央空调的应用也正朝着智能化的方向发展，本文就中央空调的自动控制系统的原理和实现方法进行了研究和分析，并且对空调自动化控制的节能提出了行之有效的方法和思路。

【关键词】中央空调 自动控制 节能

1 概述

中央空调的自动化控制系统不仅能够为用户提供一个舒适、安全和便利的生活环境，而且可以使能源的消耗大大减少，物业管理的成本大大降低，从而使建筑物整体的经济效益得到提高。

2 中央空调自动控制系统的构成和设计原则

当今，我国中央空调的自动控制系统往往应用模块化设计和集散控制方式。其主要由中央控制中心、现场控制部分和终端设备等部分组成。中央控制中心设置在建筑物的监控中心，对中央空调控制系统进行统一管理。控制中心往往安装计算机并配备打印机，在对系统设备运行状况和现场数据进行监控的同时，又可以通过网络对现场空调的进行数据设定和启停控制。通过对现场数据的分析，使空调按照事先设定的程序和参数运作。[1]中央控制中心的配置一般为：

（1）控制中心计算机应使用Intel i3及以上处理器的电脑，2M以上内存，160G以上硬盘16寸以上显示器，两个RS232通讯口，一个RS442通讯口，一台针式彩色打印机。

（2）电脑操作系统可配置微软win7操作系统和与之相兼容的自动化控制监控软件，并采用TCP/IP协议与设备进行通讯。

（3）中央空调自控系统的正常运作是系统配置的前提条件，同时系统必须可以对系统故障和突发事故有应急措施和处理方法，以保证整个系统的安全。

（4）系统的设置应尽量减少不必要的故障，对于可能发生的故障应采取措施使故障可能的影响范围尽量小，从而使系统部分环节出现问题时，尽量不影响整体的使用。

（5）系统设计应尽量降低成本，同时系统应保留必要的端口，方便日后系统功能和规模的扩展。

3 中央空调自动控制系统的结构特点和节能需求

设计中央空调自动控制系统时可以从以下几方面入手：

（1）供水管道和主机调节的；自动控制和装置的运行和停止；

（2）空调机组、管道基本数据的检测；

（3）能量的常规调整控制

（4）节能节电控制。

如今，建筑物的中央空调主要由主机、能量传输、供风机组、风机管路等装置、阀门和对应的管道构成。通常，中央空调的电机设备的能耗大约为建筑物能耗的一半，而设备的能耗往往消耗在主机和传输系统，因此，空调主机和输送设备是中央空调节能设计的核心部分。

3.1中央空调的主机系统

空调的主机系统主要由冷冻设备、热泵、热水机组成，同时配有各种水泵、冷却设备、热交换设备、膨胀水槽、控制阀门等。主机系统是空调系统的核心，同时也是其主要的能量消耗部分。主机系统一般自带CPU与其他装置形成连锁控制，接受控制中心的动作指令，从而达到最优的节能状态。

在春秋两节，早晚温差变化往往比较大，负荷变化也很大，所以对主机和水泵运行数量的控制可以达到显著的节能效果。同时根据实际应用发现，应用回水温度控制主机数量比传统的根据供回水压差控制有着明显的节能优势。同时，我们也应该注意到当冷冻水温度达到预设值时，主机会停止运行，如果此时负荷比较小，主机可能不必再继续工作，此时，我们可以经过一段时间的延时，使与主机相对应的水泵和冷却设施风机停止运行，并且关闭对应的电动阀门。从而达到节能的效果。但是，当主机发生停机故障导致主机和冷却设施停止运行时，若故障是低温停机，为了蒸发器的安全，水泵应继续运行。另外，冷冻机额定运行的能量消耗大约为整体设备的60%。因此，冷冻机性能的优化同样是节能控制的重要手段。即当冷冻机主机负荷达到90%时，启动辅助冷冻机，负荷小于80%时关闭辅助机组，并且冷冻机叶片根据水温控制。[2]

3.2中央空调的能量输送部分

此部分主要由冷冻、热水和传输管路等部分组成。实现此部分的自动控制和节能，控制流量是核心。设计重点为：（1）增加供水和回水的温度差；（2）采用变频控制，调节风机水泵，以减少流量损失和电能消耗；（3）对系统整体参数进行分析，制定最优运行参数；（4）根据室外温度，在安全范围内，尽可能降低冷凝进口水温度，使冷冻机的COP得到提高。

3.3供风机组控制

供风机组的控制每天应至少分三个时段进行。过滤器两侧应有压差检测，进行滤网堵塞警报。供风机组应可以根据气温控制启停，在冬季运行时，应有防冻动作。当建筑内部有显著的人员变化时，其风量应可以自动控制。

4 中央空调的自动化控制和节能新技术

中央空调是在扰动环境中运行工作的，外界环境时刻变化，难以预测。为了使整个系统能够更好满足用户要求。科研人员进行了不懈的研究，研究出更多的新技术。

（1）应用微计算机处理器进行控制调节，采用模糊控制的数学模型，应用神经网络控制系统，对系统进行控制和调节，在反应速度和精度上使系统呈现出更加卓越的控制效果。

（2）采用PID自动闭环控制和变频调节技术，使系统控制更加简单，能耗变得更低。

（3）可编程控制器得到更加广泛的应用，使系统的配置更加灵活，控制愈发简便可靠。[3]

5结语

随着计算机技术的发展和新思路的不断产生，中央空调的控制系统自动化控制日趋完善，节能效果更加明显。作为相关系统的设计者，应不断研究，努力探索，并且兼容并包，吸取他人经验。使我国中央空调自动化系统等到更加长足的进步和发展。

参考文献：

[1]空气调节设计手册.电子工业部第十设计研究院主编.

[2]陈之启.可编程序控制器在空调冷水机组自动控制中的应用.

[3]梁华编.实用建筑弱电工程设计资料集.中国建筑工业出版社，1999年.

作者简介：石明炜（1983-），男，江苏镇江人，工学学士，工程师，主要从事建筑节能及调适相关工作。