智能建筑中空調(diào)系統(tǒng)及節(jié)能方法

1、 中央空調(diào)是現(xiàn)代建筑中不可缺少的能耗運(yùn)行系統(tǒng)，它在給人們提供舒適的生活和工作環(huán)境的同時(shí)，又消耗掉了大量的能源。近年來(lái)，我國(guó)空調(diào)事業(yè)得到了迅猛地發(fā)展，中央空調(diào)的應(yīng)用日益廣泛，隨之而來(lái)的能量供需矛盾也越來(lái)越突出。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)建筑物能耗約占能源總消耗量的30%。在有中央空調(diào)的建筑物中，中央空調(diào)的能耗約占總能耗的70%，而且呈逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)1。因此，如何高效利用中央空調(diào)系統(tǒng)的能源和節(jié)能就成為迫切需要解決的問題。對(duì)中央空調(diào)的能耗系統(tǒng)進(jìn)行控制，可以減少無(wú)效能耗、減少熱量排放，對(duì)于提高能源利用效率具有重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，尤其是對(duì)于我國(guó)這樣一個(gè)能源并不十分豐富的國(guó)家，是非常有意義的事情。1溫濕度控制從中

2、央空調(diào)系統(tǒng)空氣處理過程可以看出，夏季室內(nèi)溫度越低、相對(duì)濕度愈低，系統(tǒng)設(shè)備耗能愈大；冬季室內(nèi)溫度越高、相對(duì)濕度愈高，系統(tǒng)設(shè)備耗能愈大，相應(yīng)的初期投資和運(yùn)行費(fèi)用也隨之增大。 由于每個(gè)人對(duì)舒適感的要求標(biāo)準(zhǔn)差別很大，故對(duì)民用中央空調(diào)可有一個(gè)范圍較寬的舒適區(qū)。在該舒適區(qū)范圍內(nèi)，夏季降溫時(shí)，取較高的溫濕度值，溫度保持在2527，濕度在50%60%比較合適；冬季采暖時(shí)，取較低的溫濕度值，溫度保持在1620，濕度在4050%，人的感覺比較好；這樣可獲得一定的節(jié)能效果。建筑內(nèi)溫濕度的變化與建筑節(jié)能有著緊密的相關(guān)性，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)資料表明，如果在夏季將設(shè)定值溫度下調(diào)1，將增加9%的能耗；如果在冬季將設(shè)定值溫度上調(diào)1

3、，將增加12%的能耗。因此將建筑內(nèi)溫濕度控制在設(shè)定值精度范圍內(nèi)是大樓中央空調(diào)節(jié)能的有效措施。 為降低能耗，空調(diào)房間室內(nèi)溫濕度基數(shù)，在滿足生產(chǎn)需要和人體健康的情況下，夏季盡可能提高，冬季應(yīng)盡可能降低?，F(xiàn)在有些業(yè)主盲目追求“夠冷”境界，大幅度提高室內(nèi)溫濕度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，這樣做，不僅無(wú)謂地浪費(fèi)大量能源，而且還會(huì)產(chǎn)生舒適感的負(fù)面效應(yīng)。 空調(diào)系統(tǒng)溫濕度控制精度越高，舒適性越好，同時(shí)節(jié)能效果也越明顯。而空調(diào)系統(tǒng)前端所測(cè)信號(hào)準(zhǔn)確性直接影響到中央空調(diào)系統(tǒng)的精確控制程度。所以，所測(cè)信號(hào)，尤其是象溫濕度這樣的模擬信號(hào)，必須盡可能準(zhǔn)確。為此，可采取以下措施：（1） 合理配置前端傳感器數(shù)量。探測(cè)點(diǎn)數(shù)設(shè)置過少，則無(wú)法取得精

4、確的前端信號(hào)；而前端傳感器數(shù)量（點(diǎn)數(shù)表）過多的話，易造成信號(hào)之間耦合，也使系統(tǒng)成本增大。根據(jù)空間的使用情況來(lái)決定探測(cè)點(diǎn)的數(shù)量，若空間有較大隔斷時(shí)則保證每個(gè)隔斷內(nèi)至少有一個(gè)探測(cè)點(diǎn)，若是大空間則每間隔約20m左右一個(gè)探測(cè)點(diǎn)較為合適。（2） 正確選擇傳感器的安裝位置。舉例來(lái)說(shuō)，安裝于送風(fēng)管道內(nèi)的溫度傳感器如果安裝在靠近機(jī)組送風(fēng)口處，則傳感器檢測(cè)得到的溫度值可能偏低；如果安裝在離送風(fēng)口較遠(yuǎn)，則傳感器測(cè)得溫度值可能要高一些。這就必須根據(jù)風(fēng)管的實(shí)際情況合理 選擇傳感器安裝位置。風(fēng)管溫度傳感器位置選擇在溫度能夠被準(zhǔn)確檢測(cè)的區(qū)域，一般來(lái)說(shuō)，安裝在送風(fēng)風(fēng)道上，安裝位置距離送風(fēng)機(jī)23m處。安裝在回風(fēng)風(fēng)道上，安裝位

5、置可以在回風(fēng)風(fēng)道任意處，一般在接近空調(diào)箱的回風(fēng)風(fēng)道上。 此外，一定要選用高控制精度的BAS對(duì)中央空調(diào)進(jìn)行控制。因?yàn)?，BAS采用DDC（直接數(shù)字控制器）直接控制電動(dòng)水閥閥門的開度，而無(wú)須中間調(diào)節(jié)器；另外，DDC內(nèi)含有豐富的計(jì)算控制軟件，如比例積分微分（PID）算法、模糊控制算法、遺傳算法等，來(lái)保證控制的精確度。 2 分區(qū)域控制根據(jù)不同功能分區(qū)對(duì)溫濕度的要求，進(jìn)行合理的溫濕度控制區(qū)域的劃分，實(shí)行分區(qū)中央空調(diào)控制，不但舒適性好，而且節(jié)能效果明顯。對(duì)于公共區(qū)域主要提供一個(gè)過渡的區(qū)域，適當(dāng)放寬控制要求，提高設(shè)定溫度。如進(jìn)門的前廳，在夏季將溫度設(shè)定值設(shè)在2830，比室外低45，人們已感覺舒適。人們?cè)诖筇谩?/p>

6、公共休息廳、廊及其它公共區(qū)域停留時(shí)間都比較短，所以廊道的溫度設(shè)定值設(shè)在2728已滿足要求。而且，夏季無(wú)濕度要求，不設(shè)置再熱盤管?？紤]到冬季，如濕度過高，殼體和水下通廊的玻璃易結(jié)露，所以可不設(shè)置加濕器。資料室、檔案室、設(shè)備儀器室等空調(diào)區(qū)域，由于較高標(biāo)準(zhǔn)的溫濕度要求，尤其是濕度的嚴(yán)格要求，應(yīng)設(shè)置全空氣空調(diào)系統(tǒng)。夏季可采用控制露點(diǎn)溫度再根據(jù)室內(nèi)負(fù)荷變化進(jìn)行二次加熱的方案，冬季可采用能夠較精確控制加濕量的電蒸汽加濕器。而對(duì)于辦公室、會(huì)議室等小空間空調(diào)區(qū)域，其溫濕度要求不嚴(yán)格。為提高節(jié)能效率，辦公區(qū)溫度定在26左右，同樣令人感覺舒適。該區(qū)域?yàn)榭刂旗`活，可采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)，考慮到人員長(zhǎng)期停留，新風(fēng)空

7、調(diào)機(jī)組可設(shè)置價(jià)格較便宜、使用壽命較長(zhǎng)且節(jié)電的高壓噴霧加濕器。3 新風(fēng)量控制由于新風(fēng)負(fù)荷占建筑物總負(fù)荷的20%30，控制和正確使用新風(fēng)量是空調(diào)系統(tǒng)最有效的節(jié)能措施之一。除了嚴(yán)格控制新風(fēng)量的大小之外，還要合理利用新風(fēng)。對(duì)夏季需供冷、冬季需供熱的中央空調(diào)房間，室外新風(fēng)量越大，系統(tǒng)耗能越大。在這種情況下，室外新風(fēng)應(yīng)該控制到滿足衛(wèi)生要求的最小值。根據(jù)季節(jié)變化，進(jìn)行合理的新風(fēng)量有效調(diào)節(jié)是節(jié)能的另一個(gè)措施。例如：春秋季或冬季，有些房間仍需供冷，此時(shí)當(dāng)室外空氣焓值小于室內(nèi)空氣設(shè)計(jì)狀態(tài)的焓值時(shí)，可采用室外新風(fēng)為室內(nèi)降溫，可減少冷機(jī)的開啟量，節(jié)省能耗。所以，充分利用室外空氣作為冷源，過渡季可使用全新風(fēng)，冬季可調(diào)節(jié)

8、新風(fēng)量，對(duì)于大型樓宇建筑，其節(jié)能效果會(huì)非常明顯。以上海地區(qū)為例，在設(shè)計(jì)工況（夏季室溫26，相對(duì)濕度60%；冬季室溫22，相對(duì)濕度55%）下，處理1kg室外新風(fēng)量需冷量6.5kw，熱量12.7kW，故在滿足室內(nèi)衛(wèi)生的前提下，適當(dāng)減少新風(fēng)量，有顯著地節(jié)能效果。新風(fēng)量的大小主要根據(jù)室內(nèi)允許CO2濃度來(lái)確定，CO2允許濃度值取0.1%(1000ppm)，每人所需新風(fēng)量約為30m3/h左右?？梢詫?shí)現(xiàn)新風(fēng)量控制的措施有以下方法：（1）在回風(fēng)位置設(shè)置CO2檢測(cè)器，根據(jù)回風(fēng)中CO2氣體濃度自動(dòng)調(diào)節(jié)新風(fēng)風(fēng)門的開啟度。（2）根據(jù)不同季節(jié)的新風(fēng)溫度濕度計(jì)算焓值，自動(dòng)調(diào)節(jié)新風(fēng)與回風(fēng)比，在冬夏兩季采用最小新風(fēng)運(yùn)行，過度

9、季則全新風(fēng)運(yùn)行。保證回風(fēng)溫度為設(shè)定值。（3）根據(jù)室內(nèi)人員變動(dòng)規(guī)律，并采用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法，建立新風(fēng)風(fēng)閥控制模型，以相應(yīng)的時(shí)間而確定的運(yùn)行程式進(jìn)行程序控制新風(fēng)閥，以達(dá)到對(duì)新風(fēng)的控制。4 冷源效率控制評(píng)價(jià)冷源制冷效率的性能指標(biāo)是制冷系數(shù)（COP，Coefficient Of Performance ）。制冷系數(shù)指單位功耗所能獲得的冷量。制冷系數(shù)與制冷劑的性質(zhì)無(wú)關(guān)，僅取決于被冷卻物的溫度T0和冷卻劑溫度Tk， T0越高，Tk越低，制冷系數(shù)越高。所以空調(diào)系統(tǒng)冷機(jī)的實(shí)際運(yùn)行過程中不要使冷凍水溫度太低、冷卻水溫度太高，否則制冷系數(shù)就會(huì)較低，產(chǎn)生單位冷量所需消耗的功量多，耗電量高，增加建筑的能耗。提高冷源效率可

10、采取以下措施：（1）降低冷卻水溫度由于冷卻水溫度越低，冷機(jī)的制冷系數(shù)就越高。冷卻水的供水溫度每上升1，冷機(jī)的COP下降近4%。降低冷卻水溫度就需要加強(qiáng)冷卻塔的運(yùn)行管理。首先，對(duì)于停止運(yùn)行的冷卻塔，其進(jìn)出水管的閥門應(yīng)該關(guān)閉。否則，因?yàn)閬?lái)自停開的冷卻塔的水溫度較高，混合后的冷卻水水溫就會(huì)提高，冷機(jī)的制冷系數(shù)就減低了。其次，冷卻塔使用一段時(shí)間后，應(yīng)及時(shí)檢修，否則冷卻塔的效率會(huì)下降，不能充分地為冷卻水降溫。（2）提高冷凍水溫度由于冷凍水溫度越高，冷機(jī)的制冷效率就越高。冷凍水供水溫度提高1，冷機(jī)的制冷系數(shù)可提高3，所以在日常運(yùn)行中不要盲目降低冷凍水溫度。首先，不要設(shè)置過低的冷機(jī)冷凍水設(shè)定溫度。其次，一定

11、要關(guān)閉停止運(yùn)行的冷機(jī)的水閥，防止部分冷凍水走旁通管路，否則，經(jīng)過運(yùn)行中的冷機(jī)的水量就會(huì)減少，導(dǎo)致冷凍水的溫度被冷機(jī)降到過低的水平。5 運(yùn)行規(guī)律控制建筑內(nèi)部各區(qū)域溫濕度控制的設(shè)備運(yùn)行有很強(qiáng)的規(guī)律性。如上、下班，白天、夜晚，節(jié)假日等。根據(jù)時(shí)間的不同，通過事先排定的工作表自動(dòng)啟停中央空調(diào)系統(tǒng)，自動(dòng)確定投入運(yùn)行的制冷機(jī)臺(tái)數(shù)，同時(shí)平均分配各冷水機(jī)組的工作時(shí)間；另外，根據(jù)時(shí)間表，得出中央空調(diào)負(fù)荷的時(shí)間分布規(guī)律，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法計(jì)算調(diào)節(jié)量。這樣，可使中央空調(diào)系統(tǒng)有顯著的節(jié)能效果。具體控制方式如下：（1）最佳啟動(dòng)時(shí)間：通過對(duì)中央空調(diào)設(shè)備進(jìn)行預(yù)冷時(shí)間的計(jì)算和控制，以縮短不必要的預(yù)冷時(shí)間，達(dá)到節(jié)能的目的。在保證人

12、員進(jìn)入時(shí)環(huán)境舒適的前提下，提前時(shí)間最短為最佳啟動(dòng)時(shí)間。最佳啟動(dòng)在工作時(shí)間開始前，先啟動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)，以便先行改變工作區(qū)內(nèi)溫度，令其到工作時(shí)間時(shí)室內(nèi)環(huán)境進(jìn)入舒適（或要求）范圍內(nèi)，按一定的時(shí)間間隔不停地采樣溫度計(jì)算到達(dá)設(shè)定的舒適極限所需的時(shí)間，以此確定最佳啟動(dòng)時(shí)間。（2）最佳關(guān)機(jī)時(shí)間：根據(jù)人員使用情況，在人員離開之前的最佳時(shí)間胡安娣4 ，關(guān)閉中央空調(diào)設(shè)備，既能在人員離開之前空間維持舒適的水平，又能盡早地關(guān)閉設(shè)備，減少設(shè)備能耗。最佳停止在工作結(jié)束前的某一時(shí)間切斷系統(tǒng)，這一時(shí)間既不能太早，也不能太遲，太早了就難以保證環(huán)境的舒適水平，太遲則達(dá)不到節(jié)能的目的。這一最佳停止時(shí)間的計(jì)算要根據(jù)具體設(shè)備、空間、人員等

13、因素的綜合使用情況統(tǒng)計(jì)得出。（3）設(shè)定值再設(shè)定：根據(jù)室外空氣的溫度、濕度的變化對(duì)新風(fēng)機(jī)組和中央空調(diào)機(jī)組的送風(fēng)或回風(fēng)溫度設(shè)定值進(jìn)行再設(shè)定，使之恰好滿足區(qū)域的最大需要，以將中央空調(diào)設(shè)備的能耗降至最低。（4）負(fù)荷間隙運(yùn)行：在滿足舒適性要求的極限范圍內(nèi)，按實(shí)測(cè)溫度和負(fù)荷，確定循環(huán)周期與分段時(shí)間，通過固定周期性或可變周期性間隙運(yùn)行某些設(shè)備來(lái)減少設(shè)備開啟時(shí)間，減少能耗。（5）分散功率控制：在需要功率峰值到來(lái)之前，關(guān)閉一些事先選擇好的設(shè)備，以減少高峰功率負(fù)荷。（6）夜間循環(huán)程序：分別設(shè)定低溫極限和高溫極限，按采樣溫度決定是否發(fā)出“制冷”命令，實(shí)現(xiàn)冷卻循環(huán)控制。在涼爽季節(jié)，夜間只送新風(fēng)，以節(jié)約中央空調(diào)能耗。（7）夜間空氣凈化程序：采樣測(cè)定室內(nèi)、外空氣參數(shù)，并與設(shè)定值進(jìn)行比較，依據(jù)是否節(jié)能，發(fā)出（或不發(fā)出）凈化執(zhí)行命令。冷水機(jī)組群控模式