中央空調(diào)節(jié)能控制技術(shù)探討

1、中央空調(diào)節(jié)能控制技術(shù)探討        摘 要:就中央空調(diào)節(jié)能控制技術(shù)進(jìn)行分析,主要分析中央空調(diào)的控制特點(diǎn),即干擾性,調(diào)節(jié)對象的特性,濕度的相關(guān)性,多工況運(yùn)行及轉(zhuǎn)換控制和整體控制等幾個(gè)方面。然后,分析了中央空調(diào)節(jié)能控制途徑和節(jié)能方法的選擇,以保證在滿足要求的前提下最大限度的節(jié)約能源,真正發(fā)揮樓宇自控系統(tǒng)的作用 關(guān)鍵詞:中央空調(diào)系統(tǒng);節(jié)能技術(shù);控制技術(shù) 1 引言 空調(diào)系統(tǒng)的作用就是對室內(nèi)空氣進(jìn)行處理,使空氣的溫度、濕度、流動(dòng)速度及新鮮度、潔凈度等指標(biāo)符合場所的使用要求。為此必須對空氣進(jìn)行冷卻或加熱、減濕或加濕以及過濾

2、等處理措施。其相應(yīng)設(shè)備有制冷機(jī)組、熱水爐、空調(diào)機(jī)組、風(fēng)機(jī)盤管等。當(dāng)被調(diào)房間溫度與濕度受內(nèi)部熱源干擾或室外溫濕度變化而發(fā)生波動(dòng)時(shí),首先由溫度與濕度傳感器把信號送給調(diào)節(jié)器,調(diào)節(jié)器與設(shè)定值進(jìn)行比較后發(fā)出指令給執(zhí)行器,執(zhí)行器動(dòng)作后,不斷調(diào)整以符合要求。在中央空調(diào)系統(tǒng)中,冷水機(jī)組是由設(shè)備生產(chǎn)廠成套供應(yīng)的,它一般是根據(jù)空氣調(diào)節(jié)原理及等由微處理器自動(dòng)控制的。冷水機(jī)組由壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器與節(jié)流元件組成,壓縮機(jī)把制冷劑壓縮,壓縮后的制冷劑進(jìn)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(jīng)過節(jié)流元件進(jìn)入蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)吸收,使冷凍水降溫,然后冷凍水進(jìn)入水冷風(fēng)

3、機(jī)盤管吸收空氣中的熱量,如此循環(huán)不已,把房間的熱量帶出。 空調(diào)系統(tǒng)按處理設(shè)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(fēng)直流系統(tǒng)、一次回風(fēng)系統(tǒng)與二次回風(fēng)復(fù)合系統(tǒng)及旁路系統(tǒng)。按調(diào)節(jié)精度要求不同可分為高精度空調(diào),一般精度空調(diào)及舒適性空調(diào)。舒適性空調(diào)一般應(yīng)按照等效溫度(ET)和CO2濃度來進(jìn)行設(shè)計(jì)。所謂等效溫度是反映人們舒適感覺的一個(gè)綜合感覺的一個(gè)綜合指標(biāo),它結(jié)合干球溫度、濕球溫度和空氣流速的效應(yīng)來反映人的冷熱感覺。因此等效溫度隨四季變化有較大變化。 2 中央空調(diào)的控制特點(diǎn) 空調(diào)系統(tǒng)的特性可以歸納如下:(1)干擾性。空調(diào)系統(tǒng)在全年或全天的運(yùn)行中,由于外部條件(如氣溫、太陽輻射

4、、風(fēng)、晴、雨、雪)和內(nèi)部條件(如空調(diào)房間中設(shè)備、照明的啟、停和投入運(yùn)行的多少,以及工作人員的增減等)的變化,都將對空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行形成干擾。(2)調(diào)節(jié)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(shí)間的變化過程也并不一樣?？照{(diào)自控系統(tǒng)的任務(wù)就是為了克服這些干擾因素,維持空調(diào)房間一定的溫、濕度和空氣品質(zhì)。但溫、濕度的控制效果不但取決于自控系統(tǒng),更主要的是取決于空調(diào)系統(tǒng)的合理性及空調(diào)的對象特性。(3)濕度的相關(guān)性。在空調(diào)的控制中,大多數(shù)情況下主要是對空調(diào)房間內(nèi)溫度和濕度的控制,這兩個(gè)參數(shù)常常是在一個(gè)調(diào)節(jié)對象里同時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)的兩個(gè)被調(diào)量兩個(gè)參數(shù)在調(diào)節(jié)過程中又相互影響。如果由于某些原因使空調(diào)房間

5、內(nèi)溫度升高,引起空氣中水蒸氣的飽和分壓力發(fā)生變化,在含濕量不變的情況下,就引起了室內(nèi)相對濕度的變化溫度升高相對濕度就會(huì)降低,溫度降低相對濕度就會(huì)增加,在調(diào)節(jié)過程中,對某一參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí),同時(shí)也引起另一參數(shù)的變化。(4)多工況運(yùn)行及轉(zhuǎn)換控制,由于空調(diào)系統(tǒng)是在全年的室內(nèi)外條件變化下,按照一定的運(yùn)行方式(即工況)進(jìn)行調(diào)節(jié)的。同時(shí)在內(nèi)外條件發(fā)生顯著變化時(shí)要改變運(yùn)行調(diào)節(jié)方式,即進(jìn)行運(yùn)行工況的轉(zhuǎn)換。(5)整體控制性,空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)一般是以空調(diào)房間內(nèi)的空氣溫度和相對濕度控制為中心,通過工況轉(zhuǎn)換與空氣處理過程每個(gè)環(huán)節(jié)緊密聯(lián)系在一起的整體控制系統(tǒng)?？照{(diào)系統(tǒng)中空氣處理設(shè)備的啟停都要根據(jù)系統(tǒng)的工作程序,按照有關(guān)的

6、操作規(guī)程進(jìn)行,處理過程的各個(gè)參數(shù)調(diào)節(jié)及聯(lián)鎖控制都不是孤立進(jìn)行,而是與室內(nèi)溫、濕度密切相關(guān)的。 3 中央空調(diào)節(jié)能控制途徑 3.1 空調(diào)機(jī)組 空調(diào)機(jī)組是智能建筑中耗能最多的設(shè)備,其運(yùn)行方式不同,應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮空調(diào)機(jī)組的節(jié)能:(1)全年運(yùn)行系統(tǒng)的工況自動(dòng)轉(zhuǎn)換。根據(jù)室外氣候條件和空調(diào)系統(tǒng)的不同結(jié)構(gòu)及其工藝的不同要求進(jìn)行工況的轉(zhuǎn)換,一般以焙值作為轉(zhuǎn)換的判斷條件,通過調(diào)節(jié)空調(diào)運(yùn)行參數(shù)來實(shí)現(xiàn)。(2)控制器參數(shù)選擇。合理選擇每個(gè)回路的PID參數(shù),使之具有良好的響應(yīng)性能,或選擇各種先進(jìn)的控制算法,提高控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)。避免控制回路總處于不斷調(diào)節(jié)或響應(yīng)過程慢等不利影響,既浪費(fèi)能量又影響執(zhí)行器的壽命。(3)

7、 多級控制的有效配合。對有些系統(tǒng)具有中央空調(diào)機(jī)組外,在房間配有再加熱盤管(特別是工藝空調(diào))實(shí)現(xiàn)單獨(dú)調(diào)節(jié),此時(shí)應(yīng)合理地選擇控制方法及配合關(guān)系控制送風(fēng)溫度,防止中央空調(diào)送風(fēng)的溫度過低,而房間再加熱的能量浪費(fèi)現(xiàn)象發(fā)生,應(yīng)考慮整體系統(tǒng)的節(jié)能效果。(4) 選用高質(zhì)量溫度傳感器。室內(nèi)空氣每相差1的調(diào)節(jié)都要消耗很多的能量,選用傳感器的精度差,產(chǎn)生的節(jié)能效益遠(yuǎn)大于傳感器的價(jià)格。(5)溫度設(shè)定值應(yīng)隨室外溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)。對于舒適性空調(diào)系統(tǒng),可在夏季隨室外溫度的升高,適當(dāng)提高溫度的設(shè)定值,減小室內(nèi)、外的溫差,既能保證人的舒適度的要求,又能實(shí)現(xiàn)節(jié)能同樣也適合冬季情況。 1     

8、;    3.2 冷水機(jī)組 通過機(jī)對樓宇內(nèi)外環(huán)境溫度、濕度實(shí)時(shí)測量及對樓宇熱慣性的預(yù)測,確定最優(yōu)化的設(shè)備啟、停時(shí)間。此項(xiàng)措施預(yù)計(jì)可使主機(jī)、水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)平均每天減少運(yùn)行時(shí)間。同時(shí)根據(jù)樓宇冷負(fù)荷變化,通過變頻裝置調(diào)節(jié)冷凍水、冷卻水的流量及風(fēng)機(jī)類設(shè)備的風(fēng)量,也可使主機(jī)負(fù)荷下降,從而控制機(jī)組運(yùn)行臺(tái)數(shù)。 3.3 熱水系統(tǒng) (1)鍋爐系統(tǒng)。首先,根據(jù)供暖需求量,通過開關(guān)鍋爐的臺(tái)數(shù)進(jìn)行控制;其次,根據(jù)室外溫度對供水水溫重新進(jìn)行設(shè)定,減小能量消耗;第三,采用變頻泵調(diào)節(jié)供水量,以適合負(fù)荷變化。 (2)熱交換器系統(tǒng)。首先,根據(jù)空調(diào)負(fù)荷的大小,通過變頻泵調(diào)節(jié)供水量;其次,

9、通過一個(gè)室外恒溫器,當(dāng)負(fù)荷減少時(shí)重新設(shè)定供水溫度,當(dāng)熱水泵不運(yùn)行時(shí),通過流量開關(guān)聯(lián)鎖把兩通閥關(guān)閉。 3.4 變風(fēng)量系統(tǒng)(VAV) 變風(fēng)量系統(tǒng)是當(dāng)房間的熱濕負(fù)荷低于設(shè)計(jì)值時(shí),保持送風(fēng)參數(shù)不變而通過減少送風(fēng)量的辦法來保持室內(nèi)的溫度不變。與定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)相比,它減少了再熱量及相應(yīng)的冷量,而且,隨著各房間的送風(fēng)量的變化,系統(tǒng)總送風(fēng)量也相應(yīng)變化,可以節(jié)省風(fēng)機(jī)運(yùn)行能耗。此外,根據(jù)變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的特點(diǎn),在計(jì)算空調(diào)系統(tǒng)總負(fù)荷時(shí),可以考慮各房間負(fù)荷發(fā)生的同時(shí)性,還可適當(dāng)減少風(fēng)機(jī)容量。 變風(fēng)量系統(tǒng)控制可以分為兩個(gè)部分變風(fēng)量末端控制和變風(fēng)量空調(diào)機(jī)組控制。一個(gè)好的變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng),除了精確的設(shè)計(jì)計(jì)算,合理的系統(tǒng)布置

10、,到位的施工安裝外,選擇一個(gè)最佳的控制方法也很關(guān)鍵。在工程實(shí)際運(yùn)用中,采用較多的有:定靜壓控制法;變靜壓控制法;直接數(shù)字控制法;風(fēng)機(jī)總風(fēng)量控制法。 3.5 電能控制程序 電能消耗的計(jì)費(fèi)主要取決兩個(gè)因素耗電量和需求系數(shù),即峰、谷電價(jià)不同,因此,合理地啟動(dòng)或停止能耗較高的暖通空調(diào)設(shè)備,以使用電量保持平穩(wěn)值,或在用電的高峰期使設(shè)備的用電量低、運(yùn)行時(shí)間較短,而在用電低谷期設(shè)備的用電量高、運(yùn)行時(shí)間較長,使總的電費(fèi)最低。 4 節(jié)能方法的選擇 (1)任何節(jié)能方法必須與現(xiàn)場設(shè)備配置情況相適應(yīng),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(fù)雜,造成整個(gè)系統(tǒng)的成本過高。 (2)各種節(jié)能方法是相互聯(lián)系的,對一個(gè)實(shí)際的系統(tǒng)必須綜合考慮整體的節(jié)能,避免相互之間產(chǎn)生的影響可能抵消,達(dá)不到很好的節(jié)能效果。 (3)注意每個(gè)回路控制算法及參數(shù)的優(yōu)化調(diào)節(jié),使控制系統(tǒng)有良好的性能。 (4)注意設(shè)備本身的運(yùn)行和限制條件,防止因采用的節(jié)能方法對設(shè)備壽命產(chǎn)生影響。 (5)重視系統(tǒng)的在線調(diào)試、傳感器精度的校正及各種聯(lián)動(dòng)功能等的綜合測試,防止設(shè)計(jì)參數(shù)和實(shí)際運(yùn)行情況的背離