智能建筑中央空调系统的控制

文/葛宁 江苏金陵科技集团有限公司 江苏南京 210008

智能建筑中央空调系统的控制

文/葛宁 江苏金陵科技集团有限公司 江苏南京 210008

对于智能建筑工程，中央空调系统的控制具有极其重要的作用，因而应该引起相关人员的高度重视。有关技术人员应该从节能和安全的角度出发，不断提升技术水平，引入先进理论和实践经验。同时有关人员还应该注重提升公众的能源意识，为节能型、环保型社会的建设贡献力量。本文主要就智能建筑中央空调系统的控制进行讨论。

中央空调系统；智能建筑；节能控制

在智能建筑中，空调系统的耗电量约占全部总耗电量的50%左右，其监控点数常占到全部总监控点数的50%以上。因此，对智能建筑工程中央空调系统的控制进行分析具有重要意义。

1、当前中央空调节能控制存在的问题

1.1 控制方式单一

在目前应用的中央空调系统中，控制方式基本上采用多回路的PID控制。因中央空调是一个干扰大、高度非线性的复杂系统，而且各个单回路之间的耦合强烈所以PID控制往往在动态特性上满足不了性能要求，通常针对单个参数或工况设备的控制这就造成空调系统运行过程中节能效果不佳。

1.2 对动态负荷的考虑不够

空调负荷是空调系统设计的基本依据它直接影响着空调设备容量的确定。现行夏季空调负荷计算方法中没有考虑新风状态的变化，可以看出计算所得的新风为一量值这种方法无法求得空调系统设备的动态负荷，不利于空调设备的节能运行。考虑新风状态变化计算空调系统的动态冷负荷使空调运行时设备的出力与空调系统逐时负荷相当，这种处理方法更科学、更节能。

1.3 没有考虑外部环境变化对空调启停时间的影响

对于间歇运行的空调系统，在停机以后，由于外部环境的变化、围护结构传热的影响，室温会发生变化，又由于房间热惯性的影响所以在次日开始使用之前必须进行预冷这就必须提前启动空调系统，使房间降温以保证开始使用时室温处于要求范围内。

2、中央空调系统的节能运行

2.1 新风机控制

新风的作用是为建筑物提供清洁、卫生的新鲜空气，保障楼宇环境的健康舒适，但同时也要综合考虑温湿度、废气和粉尘等其他污染因素的影响，比如，在夏季中央空调运行过程中，白天一般空气温湿度大，因此主机40%的能耗用于冷却新风。而在夜间室外气温达到最低点(接近或低于日间空调室温值)，于是开启新风机可对全楼空气进行全新风换气、净化，而随着时间推移室外气温回升到不利于预冷的数值时，自动停止夜间净化运行。这一方式既可实现改善大楼内空气的品质，又减少了预冷的能量消耗。

2.2 水系统节能

在中央空调系统中冷冻水泵和冷却水泵的容量是按照建筑物最大设计负载选定的，一般留有余量，而在实际运行过程中由于季节、昼夜和用户负荷的变化，实际空调负载在绝大部分时间内远比设计负载低。而建筑物的负载变化情况决定了水泵流量和压力变化，在实际测量中，我们发现一年中绝大部分运行时间都在低温差、大流量情况下工作，从而增加了管路系统的能量损失，浪费了水泵运行的输送能量，一般空调水泵的耗电量约占总空调系统耗电量的20%～30%，故节约低负载时水系统的输送能量，具有很重要的意义。

冷冻水泵：楼宇内的冷冻水需求量是一个随楼宇内外环境温度、及冷负荷而变化的量。通过DDC(现场控制器)对冷冻水供回水温度、压差和流量的实时监测，在保证足够冷冻水的前提下，采用变频装置调节水泵转速，可以使冷冻水泵节电。

冷却水泵：采用和冷冻水泵同样的控制手段，通过DDC(现场控制器)自动监测冷却水温度和压力，计算出冷却水需求量，根据需求量来调节冷却水泵转速，可以使冷却水泵节电。

2.3 变风量空调系统的控制

变风量空调系统的控制结构如图1所示，其控制内容主要有送风量的自动调节、回风机的自动调节、相对湿度的自动控制、新风阀、回风阀和排风阀的比例控制以及变风量末端装置的自动调节等。

送风量的自动调节：在变风量系统中，通常把系统送风主干管末端的风道静压作为变风量系统的主调节参数，根据主参数的变化来调节被调风机转速，以稳定末端静压。稳定末端静压的目的就是要使系统末端的空调房间有足够的风量来进行调节，风量能够满足末端房间对冷热负荷的要求。系统其他部位的房间也就自然满足要求。

图1 变风量空调系统的控制结构

系统的调节过程为：当房间内负荷需要风量增加或减少时，管道静压降低(升高)，传感器把静压变化量±△P检出，反馈给DDC，经控制规律运算后控制信号输出至变频器，变频器根据此信号调节风机转速，当风量与所需负荷平衡时，静压恢复稳定，系统在新平衡点工作。

回风机自动调节：在变风量系统中，调节回风机风量是保证送风、回风平衡运行的重要手段。在正常工况下运行时回风机随送风机而动，也就是送风量改变时回风量也要求改变，并且在数量上回风量小于送风量。若两个风机功率相等，特性相同，则要求回风机转速小于送风机转速。在实际应用中，一般采用风道静压控制或风量追踪控制两种方式来调节回风机的转速。

相对湿度控制：为保证空调房间内有良好的舒适性，室内的相对湿度可以通过改变送风含湿量来实现。在工程中一般采用回风管道内的相对湿度作为调节参数。根据该参数的变化调节蒸汽加湿阀的开度，以获得稳定的系统相对湿度。

新风阀、回风阀和排风阀的比例控制：把回风温湿度传感器和新风温湿度传感器所测值送入控制器进行回风及新风焓值计算，按照新风和回风的焓值比例控制新风阀和回风阀的比例开度。

2.4 空调机组最佳启停时间

最佳启动控制是根据传感器测定室外气温、室内气温判断何时启动空调以确保空调区域人员按规定时间进入建筑物时，室内温度恰好达到设定值。这种方式既可以保证工作环境的舒适性要求，又可减少不必要的、过长的提前启动时间。而最佳停机控制，则是在要保证空调区域结束使用时仍然保证舒适环境的前提下，应用惯性蓄能原理，使供热和制冷负荷利用热惯性持续一段时间。通过计算把这段时间作为空调停机的最佳时间。最佳启停控制对于非连续使用的空调设备具有显著的节能效果。

无论从控制的角度还是从节能的角度来看，中央空调系统在智能建筑中都具有重要的地位，研究中央空调系统的控制对智能建筑具有特殊意义。

[1]范仲海.中央空调水系统应用变频调节的节能实测与分析[J].制冷-2013年5期：124.

[2]何耀东.中央空调实用技术[M].北京：冶金工业出版社-2013年2月：171-172.

[3]沈浩浩.智能建筑工人时代来临？[J].中国房地产业.2014.3