陸華龍

摘 要：中央空調在大型建筑中對房間溫度舒適性調節(jié)方面的應用，使得中央空調逐漸成為人們生活的必需品。與此同時，中央空調能耗占建筑能耗總量比例也在持續(xù)增加。對此，為了降低中央空調的能源消耗，實現節(jié)能優(yōu)化，詳細分析了中央空調系統(tǒng)末端設備節(jié)能優(yōu)化控制措施。

關鍵詞：中央空調；末端設備；節(jié)能；優(yōu)化控制

中圖分類號：TB657.2 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.05.084

中央空調系統(tǒng)主要由2部分組成，分別是制冷主機機組控制系統(tǒng)和末端空氣處理設備。末端空氣處理設備主要包含風柜、風機盤管以及新風處理機組等多個類型的設備。當前，對中央空調末端設備的節(jié)能控制方式主要是借助檢測空調房間的回風溫度，并將其與房間的設定溫度值相比，通過單變風量或單冷凍水流量達到節(jié)能的目的。但是仍然存在許多問題。對此，研究中央空調系統(tǒng)末端設備節(jié)能優(yōu)化控制具有顯著的節(jié)能意義。

1 末端設備優(yōu)化控制措施

表冷器的換熱原理主要是通過里面流動的空調冷凍水（冷媒水）把流經管外換熱翅片的空氣冷卻，風機將降溫后的冷空氣送到使用場所供冷，冷媒水從表冷器的回水管道將所吸收的熱量帶回制冷機組，放出熱量、降溫后再被送回表冷器吸熱、冷卻流經的空氣，不斷循環(huán)。從表冷器換熱原理可以發(fā)現，調節(jié)送風量以及調節(jié)冷凍水流量都會對表冷器的換熱量形成干擾，也就是存在耦合。但是，想要從物理層面實現解耦具有較高的難度。對此，在實際的工程當中，普遍是采用空調房間溫度設置以及空調房間回風溫度的差值設計，對表冷器實行單邊冷凍水流量以及單變風量的調控。但是，一般的控制策略都是按照空調房間溫度的實時改變來調節(jié)冷凍水的流量和單邊風機的風量。單變的調控方式雖然操作起來相對而言較為簡單，但是空調房間的熱穩(wěn)定所需要的時間卻非常長，而表冷器的換熱過程所需要的時間比較短，兩者之間相差過大，導致在流量和風量被調節(jié)之后的數值并不符合房間的具體情況，促使調節(jié)效果存在問題，甚至是在一些溫度變化較大的房間中無法發(fā)揮調節(jié)作用。中央空調系統(tǒng)是根據設計負荷來工作的，在實際的工作中，負荷只能夠達到設計負荷的60%左右。相關研究顯示，冷凍水流量在實現額定流量的60%時，表冷器的換熱量將會達到額定流量的80%，再繼續(xù)提升冷凍水流量對表冷器的數值并不會形成較大影響。與此同時，這一狀態(tài)下調節(jié)表冷器送風量能夠非常良好的改善表冷器換熱量的目的。按照這一原理特點，對中央空調系統(tǒng)的末端應用雙向反饋回路的方式優(yōu)化設計風、水聯(lián)合調控，可以在一定程度上采用單變量的方式來處理冷凍水流量與送風量對表冷器換熱的耦合影響，從而達到節(jié)能目的。

優(yōu)化控制中所采用的控制器都應用了PI控制器，因為設定溫度和回風溫度都采用了梯度的方式，調節(jié)風機的轉速，可改善表冷器的換熱量和送風量，將室內的溫度控制在相應的范圍之內。水閥的控制器也可以采用PI的控制方式，按照室內設計的溫度和回風溫度的差值來調整水閥的開關程度，從而改善表冷器的換熱量，通過最低的能源消耗將溫度控制在適當范圍內。

除此之外，伴隨著物聯(lián)網技術的不斷發(fā)展，一些關于網絡控制空調末端出風的技術也越發(fā)成熟，借助在空調末端安裝盤管風機控制器，可以按照每一個房間的實際環(huán)境、濕度等數據調整房間的需冷量，達到以房間為單位的送風溫度、風速等精細化管理的效果，從而實現優(yōu)化中央空調系統(tǒng)末端設備節(jié)能性能的目標。

2 控制器的控制策略

回風溫度可以由溫度傳感器檢測，冷凍水流量由流量傳感器檢測，送風量由風量傳感器檢測，CO2濃度由相應的傳感器檢測，并在檢測到上述數據之后將數值傳輸到智能控制器當中，從而實現系統(tǒng)自動調節(jié)的目標。控制程序可以先讀取相應的數據，然后按照讀入的輸入量進行預定化計算，并對當前系統(tǒng)所呈現的工作狀態(tài)進行判斷，達到相應的控制目的。對空調系統(tǒng)末端的冷凍水流量和送風量同時進行調節(jié)控制時，能夠獲得最大化的節(jié)能效益。但是，因為冷凍水流量和送風量對表冷器的換熱量會形成耦合作用，假設對2個變量實行持續(xù)性的調節(jié)，對送風量和冷凍水量的調節(jié)必然需要有參數依據，從而才可以實現最大化的節(jié)能效益和溫度控制效果。

在冷凍水相對流量在60%以上時，表冷器的吸濕系數和表冷器換熱量受影響程度都會相對較低，同時相對流量在低于60%時，對表冷器的吸濕系統(tǒng)的影響最大。對此，應當將控制器的冷凍水流量維持在60%，在空氣處理機組的流量調節(jié)當中進行控制，盡量不改變冷凍水的流量，促使其維持在60%左右，借助改善送風量來實現調節(jié)室內溫度、熱負荷以及濕度等目的。通過這樣的控制策略，可以規(guī)避因為頻繁變動冷凍水的流量所導致的冷水機組性能改變以及空調系統(tǒng)冷凍水管網水力失衡的情況。因為這2種情況的發(fā)生都會帶來較大的能源消耗，在穩(wěn)定回來時也會形成額外的能源損耗。除此之外，彭彥平的“中央空調冷卻水系統(tǒng)雙機變頻節(jié)能控制研究”研究顯示，在表冷器的冷凍水流量和送風量同時進行調節(jié)控制的情況下和冷凍水的流量設計相比，換熱量已經能夠達到80%～85%，對表冷器的換熱性能不會形成較大的影響。這也就間接地降低了冷凍水側應用在輸送方面的能源消耗，促使空調系統(tǒng)的運行更加穩(wěn)定。

3 結論

綜上所述，雖然中央空調能夠實現非常顯著的生活環(huán)境優(yōu)化，為人們營造舒適的環(huán)境，但是中央空調在運行時存在嚴重的能源消耗問題。這也導致中央空調的社會價值不斷下降。對此，應當合理分析中央空調的經濟性、節(jié)能性、美觀性、舒適性和安全性等多元化的性能，并在中央空調系統(tǒng)的末端設備方面，采取合理的節(jié)能控制措施，在多方面實現能源控制，從而降低中央空調工作時所消耗的能源。

參考文獻

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〔編輯：劉曉芳〕