【百科】中央空调节能控制的设计应用
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采用楼宇自动化系统(BAS)实现对空调末端设备的节能自动控制。当空调负荷发生变化时，通过采集一组参数值，经�：怂悖谋淅渌楣ぷ髯刺�、冷冻(温)水和冷却水流量和冷却塔风机的风量，确保冷水机组始终工作在效率最佳状态，使主机始终处于高转换效率的最佳运行工况。
在智能建筑中通常采用楼宇设备自控系统，对中央空调系统末端的新风机、回风机、变风量风机、风机盘管等装置进行状态监视和使用的“精细化”控制，以实现节能的目的。它通过DDC(直接数字控制器)控制器，将检测的相关量值进行PID(比例、积分、微分)运算，实现对上述设备的PID控制，达到一定的节能效果。
这种对空调末端设备的控制可节能10％-15％，因为不能实现对空调制冷站及空调水系统的智能控制，因此，节能效果不显著。
空调末端设备的控制采用楼宇自动化系统 (BAS)，这些设备的主要特性均实现了对空调末端设备的节能自动控制，并为动态变流量空调节能控制系统的运行创造了更为良好的外部条件。
为降低中央空调系统的能源浪费，宜采用通用变频器来控制空调系统的水泵和风机，通过对供、回水压差或温差的采集，对水泵和风机进行PID调节，以达到节能效果。这种控制方法通�？梢越谠妓煤头缁鹊缁隙低车牡缒茉�20％，最高可达30％。
当空调负荷发生变化时，通过采集一组参数值经�：怂悖笆钡鹘诶渌�、各水泵和冷却塔风机的运行工作参数，从而改变冷水机组工作状态、冷冻 (温)水和冷却水流量，改变冷却塔风机的风量，确保冷水机组始终工作在效率最佳状态，使供回水温度始终处于设定值，从而使主机始终处于高转换效率的最佳运行工况。
动态变流量控制的核心是变流量控制器，在控制器中建立了知识库、模糊控制模型和�：怂愎嬖颍纬芍悄苣：刂�。通过采集影响冷水机组运行的各种参数，经模 糊运算，得出相应的控制参数，这些控制参数被送到冷水机组、冷冻(温)水控制子系统、冷却水控制子系统、冷却塔风机控制子系统。这些子系统根据控制参数的 变化，利用现代变频控制技术，改变空调系统循环水的流量和温度，以保证整个系统在满负荷和部分负荷情况下，均处于最佳工作状态，从而最终达到综合节能的目的。
2.2.1 变流量冷却水泵系统 当末端空调负荷减少时，反映到冷水机组将出现冷却水出水温度降低的现向，温度传感器检测出这种变化趋势后，�：刂葡低辰远档屠淙此玫墓ぷ髌德剩档屠淙此髁浚岣呃淙此鏊露龋⑹菇�、出水温差控制在最佳设定值上，维持冷水机组的高效率运行。
2.2.2 一次泵变流量系统 当末端空调负荷变小时，末端空调设备前的两通阀将会关闭或减�。汉刹嗷芈饭苈返淖枇υ龃螅涠乘�、回水温差将出现减小，供回水管的压差将出现增高的趋势。水温传感器及水流压差器检测出这种趋势后，�：刂葡低辰远档屠涠乘玫墓ぷ髌德剩跎倮涠乘髁浚⑹构┗厮虏罴肮┗厮共羁刂圃谧罴焉瓒ㄖ瞪希掷渌榈母咝试诵�。
2.2.3 二次泵变流量设计 二次泵变流量系统分为一级泵变流量系统和二级泵变流量系统。其控制原理及效果与一次泵变流量大致相同(在这里不再一一赘述)。而一级泵系统负责确保冷水机组的安全运行，一级泵系统的旁通管路一般设计为直通管，管径按一台冷水机组额定流量设计。一次泵变流量系统跟踪二级泵环路的流量变化，并保证一级泵环路的流量大于二级泵环路的流量，使 旁通冷冻水管保持从供水管流向回水总管。当旁通管的流量超出设定值的范围时，变流量控制器将�：齈ID调节一级泵的工作频率，使旁通管的流量返回设定值。
通用变频器控制是采用通用变频器对受控的水泵电机、风机电机进行单独的控制。当其控制系统检测到某一受控量值时，就按这个量值与给定值之间的误差进行比例 (P)、积分(1)和微分(D)之间的线性组合进行控制，即PID控制。这种控制方法只适合于线性系统中，并对单一控制对象实施控制。
动态变流量节能控制系统是采用模糊控制技术与变频技术相结合的控制原理，虽然也使用了通用变频器(VVVF)，但它不是采用PID控制方式，而是采用�：刂品椒�。 也就是在整个系统控制过程中，以语言描述人类知识，并把它表示成�：嬖蚧蚬叵担ü评�、利用知识库，把某些知识与过程状态结合起来的控制行为。它并不具有明显的PID结构，但也可以称为非线性PID控制器，它是根据系统的误差信号和误差的微分或差分来决定控制器的参数，尤其适合非线性和时变性的被控对象。
中央空调系统的受控参数受季节变化、环境变化、使用时间、人流量等多种因素的综合影响，是一个随机变量，而不是一个线性系统，只是一个非线性系统。因此，决定中央空调系统冷冻(温)水流量和温度、冷却水流量和温度的需求量也是一个随机变量。
通用变频器所采用的最重要的控制参数，如比例系数K、积分时间常数T1和微分时间常数Td都是使用经验数据或试验数据确定的，一旦选定就不能自动调节。因 此，PID控制系统只适合于线性系统，对于非线性系统不可能达到最佳控制，即选用比例系数和时间常数后，采用同一种控制方法对付各种不同的负荷状态，效果 当然是不理想的。
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通用变频器用PID控制方法，控制非线性系统时，很容易引起中央空调系统的强烈振荡，使控制范围在较大范围内波动，增加了系统的能耗，也很容易使系统长时间 都不能达到给定值的稳定状态，控制效果不理想，对于主机所配套的冷冻水泵和冷却水泵以及冷却塔风机等设备的节能最多在20％-30％之间。因其采取了保障 冷水机组工作状态的措施，不可能节约燃料和主机电能。当然，也不能实现资源共享和无人值守管理。
而动态变流量节能控制系统由于建立了优化模糊控制 模型，对于中央空调系统可能出现的问题都给出充分的估计，因此，在计算中存储的总决策表能提供最佳的控制方案，系统稳定性好，极少出现振荡现象，系统很快 就能达到稳态。可采用准确调节流量的方法去实现节能，水泵以及冷却塔等平均节能达60％-80％。由于采取了特殊措施保障中央空调主机的高转换效率，机组 COP值始终处于最佳值，因此对于吸收式溴化锂机组可节约燃料20％-40％，对于电制冷主机可节电10％-30％。
动态变流量控制器具有强大的节能功能，在系统设计时就进行了系统集成，实现了各子系统的联动和互操作，达到了资源的共享的目的。由于自动功能非常强大，从而实现了无人值守管理和联网管理等，节省了人力、物力。这些都是通用变频控制系统无法实现的。
动态变流量空调节能控制系统在很多工程中得到实际运行考核，验证了动态变流量空调节能控制系统的节能效果。
实践证明：变流量中央空调系统与定流量中央空调系统相比较，水泵以及冷却塔等平均节能达60％~80％；对于吸收式溴化锂机组可节约燃料20％- 40％；对于电制冷主机可节电10％-30％。
基于动态变流量空调节能控制系统的节能效果，以建筑面积30000m2，采用电制冷主机和建筑面积40000m2，采用吸收式溴化锂机组为例，在设计中采用动态变流量空调节能控制系统，预计每项工程每年节约中央空调总运行费用达50-80万元。
中央空调系统节能的潜力巨大，动态变流量空调节能控制系统给空调水系统的控制带来一场革命，同时，给空调系统节能带来前所未有的效果，具有广阔的应用前景，值得大力推广。
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