空调节能控制

空调节能控制（精选12篇）

空调节能控制 篇1

随着我国社会经济的不断增长和人民生活水平的不断提高,空调已经十分普及,产量与日俱增。空调在给人们带来舒适的室内环境的同时,也带来了严峻的电力紧张和环境污染问题[1]。尤其对于像我国这种主要依靠火力发电的国家,经济的高速增长背后是能源的高消耗,而能源的消耗使得环境污染日益严重,因此,节能是我国社会发展中需要重点考虑的问题。节能不仅要从转变生产方式、淘汰高耗能技术等大层次上入手,也应该在日常生活中的点点滴滴中体现节能意识,舒适、节能也就成了空调的流行主题。

医院机房及病房是空调耗电较大的部门,往往温度被人为设定得很低,致使空调长期处于高负荷运行状态。普通空调在到达设定制冷温度后,停止工作,但当环境温度升高1℃左右时,空调室外机就重新启动。普通空调室外机的通常状态下的开启与停止,虽然有一定的节能效果,但是由于开启与停止间隔时间不长,节能效果不明显,且室外机的频繁启动,也减少了空调的使用寿命。

本文设计的空调节能控制器,采用实时自动温度补偿技术和温度区间控制技术,可通过键盘设定温度的上限和下限温度区间开闭空调,体现仿人控制理论,实现控制过程的优化,将节能体现在每一个细节,力求实现最大限度的节能。

1 硬件设计

空调节能控制器选用ATmega16作为控制芯片,系统由液晶显示、红外发射接收、外部存储、温度检测、实时时钟、按键等组成(图1)。其中,选用1602字符型液晶进行信息显示、24C256作为外部E2PROM进行遥控器指令存储,并配有DS1302实时时钟提供精确时间及DS18B20对环境温度进行检测。

1.1 红外指令学习与发射

医院装备的空调厂家、型号各异,要对各种空调都能实现精确的控制,空调节能控制器必须要获得并“学习”到其红外遥控指令代码,并在需要的时候将指令“播放”出去,从而实现对空调的控制[2,3,4]。

红外指令接收与发射电路(图2)的红外接收头型号是HS0038B,其环氧包装可以作为红外过滤片,即使在强干扰环境中,也能够很稳定地输出。发射电路采用2个850nm红外二极管,由9013三极管进行驱动。

当接收到红外脉冲调制信号时,HS0038B内的红外敏感元件将红外脉冲调制光信号转换成电信号,然后通过内部的前置放大器和自动增益控制电路进行放大处理,再通过带通滤波器进行滤波,对滤波后的信号进行解调,最后由输出电路进行反向放大并输出低电平。没有接收到载波信号时,电路HS3008B输出高电平,这样就将脉冲调制信号解调成一列连续的方波信号,单片机再通过内部计时器计算这列方波各高、低电平的宽度并将方波时序和方波个数保存在E2PROM中,红外遥控指令也就被“学习”到控制器中。控制器预留了足够大的存储空间,适用于遥控指令长度不同的各种空调[5,6,7]。

发射遥控指令时,单片机通过内部定时器模拟生成一列38kHz的载波信号,先读取遥控指令方波个数n,再将记录在E2PROM中的时序保存在数组InfraCode[n]中,然后进行还原原始脉冲信号:若n%2为0,表示原始信号中为高电平,红外二极管持续发送38kHz方波直到计时器从0变化到InfraCode[n];若n%2为1,表示原始信号中为低电平,红外二极管保持关闭直到计时器从0变化到InfraCode[n]。

1.2 液晶显示电路

液晶用于显示设定的上下限温度、当前温度、时间等信息。由于信息量较少,因此采用了1602字符型液晶,能够同时显示2行共计32个字符。其内部的字符发生存储器(CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形,包括阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号和日文假名等。每一个字符都有1个固定的代码,1602识别的是ASCII码,可以用ASCII码直接赋值,在单片机编程中也可以用字符型常量或变量赋值。

为了达到最大限度的节能,在在液晶显示电路中添加了一个NE555定时电路(图3)。通过调节图中电阻R2和电容E3的值可以改变液晶的背光时间,本文设置的液晶背光时间为20s,超过20s没有任何操作控制器将自动关闭液晶背光灯,如遇按键操作,控制器将再次点亮液晶背光,这样就可以保证在液晶背光仅在需要的时候才点亮,从而达到节能的目的。

1.3 实时时钟电路

除了根据设定的上下限温度进行开关机控制外,还可以针对某些夜间不需要制冷的场合进行时间层面上的开关机控制,如公共场所、大厅等。因此,需要由实时时钟保证控制器运行。

实时时钟芯片选用美国DALLAS公司推出的高性能、低功耗、带RAM的DS1302,可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时,具有闰年补偿功能,工作电压为2.5~5.5V,采用3线接口与CPU进行同步通信,并可采用突发方式1次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有1个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器,具有涓流充电能力,可为掉电保护电源提供可编程的充电功能。实时时钟电路图,见图4。其中,32.768K晶振配有2个高精度6.8pF电容进行补偿,以确保时钟精确计时。在断电或者电压过低时还可以使用备用电池为其供电,保证时钟正常运行。

1.4 温度传感器

温度传感器的种类繁多,DALLAS公司生产的DS18B20具备小体积和低硬件开消,抗干扰能力强、精度高,适用于高精度、高可靠性的场合。主要特征为:全数字温度转换及输出、精度可达±0.5℃、最高12位分辨率、检测温度范围为-55~+125℃[8]等,完全满足本文设计要求。关于DS18B20的原理及应用,已有诸多文献进行了说明,这里不再赘述。

2 软件设计

控制器通电后首先进行初始化,读取E2PROM存储的系统设定信息,确定控制器的工作时间段、温度上下限等。初始化结束后,控制器读取实时时钟芯片中的时间信息,同时检测环境温度,通过LCD进行显示。然后判断是否处于用户设定的控制器工作时间段:若处于非工作时间,控制器将持续测量显示实时温度和时间;若处于工作时间,控制器先判断有没有按键操作,如果有按键操作,控制器将执行用户按键设置,此时用户可以设定控制器工作时间段、温度上下限、矫正温度及学习遥控指令。如果处于工作时间并且没有按键操作,控制器将自动检测温度来确定是否需要开启空调,当温度超过用户设定的限制时,控制器将自动开启空调,待环境温度恢复到正常的温度时再关闭空调,以此来减少空调运行时间,从而达到节能的目的。软件工作流程,见图5。

3 测试结果

通过比对院内两个机房环境温度变化情况及机房用电电流变化情况,可以发现:安装空调控制器后,机房的环境温度有明显的规律性波动(在符合设备本身对机房环境容忍度的前提下),机房电流也随着空调的运转情况有明显的上下波动。当空调停止运转,机房温度处于上升状态时,用电电流明显降低,当机房空调启动,机房温度处于下降状态,用电电流升高。而没有安装控制器的机房,由于空调自身的温度调控系统原因,机房环境温度与用电电流没有太大变化,始终处于较高状态。表1为安装控制器前、后机房用电量对比。

由表1可见,空调节能控制器,有效利用了设备本身对机房环境的容忍程度以及机房建筑物本身的保温性能,精准地对空调运转状态进行控制,有效降低了机房空调的运行时间,节约了用电支出。

4 结束语

本文研制了一种具有自学习功能的空调节能控制器,采用实时自动温度补偿技术和温度区间控制技术,能够通过键盘设定温度的上限和下限温度区间开闭空调,体现仿人控制理论,实现了控制过程的优化。实际运行表明,空调节能控制器能够精准地对空调运转状态进行控制,有效降低空调的运行时间,节约用电支出。同时,控制器操作简单、使用方便、人机交互界面友好,尤其适合大型机房、办公室等场所使用。

参考文献

[1]覃晓凡,李浩.基于PIC单片机的空调节能控制器设计[J].自动化技术与应用,2009,(11):30-33.

[2]严后选,孙健国,张天宏.无线红外智能遥控器的设计[J].测控技术,2003,(22):54-56.

[3]李楠,郑建立.基于单片机的红外遥控自学习系统的设计[J].自动化与仪器仪表,2008,(6):43-45.

[4]方宏.自学习红外遥控器的设计与实现[J].电子工程师,2003,(4):32-33.

[5]徐志,何明华,林武,等.一类基于软件载波的学习型遥控器的设计与实现[J].现代电子技术,2009(2):36-38.

[6]薛廷强,等.用于MRI设备的集成式冷却系统[J].中国医疗设备,2009,24(8):49-51.

[7]吴业正.制冷原理及设备[M].西安:西安交通大学出版社,1997.

[8]海涛,邹鸣,骆武宁,等.基于ATmega单片机的DS18B20温度采集系统[J].通信与信息技术,2010,(1):79-80.C

空调节能控制 篇2

1、爱，就在这里提升。

2、轻松由我，冷热有度。

3、谈笑风生，云散风流!

4、科技生活，让风随你动!

5、你当老鼠它当猫，红外线空调把你找。

6、感知室间冷暖情。

7、感知你我，感受呵护。

8、人性科技，让风随你动!

9、家有“红”空调，孝老又爱小。

10、风行天下，福满千万家。

11、你想到了，我做到了。

12、冷暖随心，健康省电。

13、智能空调，呵护您左右。

14、幸福家庭，来自完美配合!

15、冷暖寒暑，有它做主。

16、空气冷暖，因人而调。

17、智能的芯，知您的心。

18、智能，节能，才够健康。

19、冷热自控，风随我动。

20、新世纪，新技术，新享受。

21、新生活，心空调——新的生活方式，更有心、更懂得关爱的空调!

22、空调有心，随你而动。

23、给你最舒适的`温度!

24、与您心相印，才是好空调。

25、开创智能空调新革命。

26、随遇而安，谈笑风生。

27、好空调，随人而动。

28、时时感应，处处贴心。

29、自动调适，省电省心好选择。

30、一部真正懂得体贴的空调。

31、人性魅力，舍我其谁!

32、伴随你左右的新空调。

33、创造你所期望的空间。

34、室内分三域，节能又有趣!

35、调出好心情，调出新自我!

36、贴身的温度专家!

37、爱你动爱你动，爱必随你而动。

38、快乐生活，不一样的体验。

39、专属于您的贴心宝贝。

40、节能，舒心，新时尚。

41、好空调，懂你的心!

42、感(应、机)动科技，来自空调的体贴!

43、我的冷暖只因你的存在。

44、冷暖倍注，风随意动。

45、冷热全自动，舍我其谁?

46、每个人皆可满足。

47、智能节能，样样能。

48、红外感应空调，风随你动!

49、芯随我动，别具风度。

50、温度，因您而动!

51、因人而易，感人备至。

52、冷暖知人心，节能又省心。

53、一切尽在掌握。

54、随心所欲，动静随人。

55、有我，让您更懂家。

56、冷暖人生，心随我动，风随我动!

57、凉爽来袭，温暖逃不掉。

58、心有灵犀，智能空调。

59、知冷知热传心意，智能空调呵护您!

60、致力创新，风动随心。

61、行影不离，呵护永相随。

62、温度从此因人而控!

63、智能送风，贴心温控专家。

64、冷暖自知，风随我动!

65、会因人定温，更贴心省电。

控制系统优化带来的空调节能效益 篇3

关键词：洁净空调系统；控制方案；优化；节能效益

1.原始空调控制方案及要求

洁净室温湿度要求：

温度：25±3℃/湿度：30～70%

原设计采用DDC （Direct Digital Control） 直接数字控制，调用DDC内置专用恒温恒湿控制模块，采用温湿度定点控制，控制点设定在（25℃，50%），控制器采用 PID 控制算法进行控制，运行模式如下：

其空气处理过程i-d图：

控制器根据 PID 控制算法得出的控制量通过最大值选择（即湿度优先）把控制量转换为冷冻水电动二通阀、加热蒸汽电动二通阀、加湿蒸汽电动二通阀工程量进行控制，控制方式是按照固定设置的温度及湿度目标进行控制，所以在四季的运行中控制器为保证无限接近目标值而产生过度除湿（伴随再加热抵消）和过度加湿，引起运行费用增加。

夏季运行情况分析：

按照标准恒温恒湿控制模式，夏季运行过程如图：

（1）新风（W）和回风（N）混合，混合点（M）；

（2）混合点（M）经过表冷段制冷（除湿）到（1）点；

（3）点通过加热段再加热至送风点（S）。

空调能耗组成：

2.优化的空调控制方案

根据电子行业生产实践，电子产品的加工主要受温湿度单位时间变化率影响较大，绝对的温湿度差异小于变化率影响，本工程对温度和湿度绝对偏差的实际要求范围较宽：温度：22℃～28℃；湿度：30%～70%；房间的温湿度只要符合图示区域即可满足要求。

如为达到最佳节能效果并同时保证产品质量和人体舒适度，最佳选择是应按照控制温湿度单位时间变化率，室内温湿度目标值逐时改变的控制思路进行以达到控制产品质量的同时使节能最大化。

最终控制方案采用浮动温湿度控制策略，温度和湿度控制目标根据室外空气焓值进行相应调整，并且为消除夏季由于除湿产生再热能耗，系统增加了二次回风的自动控制方案，系统简易流程如图：

由于净化厂房围护结构保温良好，并且房间对外维持正压的空调系统，室内通常处于四季发热状态，新风和人流以及物流在冬季所产生的制热负荷极其微小，不足以抵消室内设备发热和送风机作工，基本处于四季制冷模式； 表冷器调节温差可达12℃，配合二次回风量控制可以完全消除夏季的除湿再热能量消耗，可以节省大量运行费用；

系统湿度设置方案（参考室外空气含湿量）：

由于优化后的控制系统只以室内显热量作为表冷器制冷量调节的控制依据，不存在深度除湿和再加热升温过程，系统夏季节能效果是明显的。

两种模式下能耗比較如下图：

3.控制算法的选择

PID（比例-积分-微分控制器）控制算法是经过工程验证的有效温湿度控制方法。

PID有位置式和增量式。

位置式：u（t）=kp[e（t）+1/TI∫e（t）dt+TD*de（t）/dt]

增量式：△u（k）=Kp[e（k）-e（k-1）]+Kie（k）+Kd[e（k）-2e（k-1）+e（k-2）]

由于产品质量和人体舒适度受温湿度单位时间变化率影响较大，过快的温湿度变化容易导致次品产生，为抑制变化率最好采用增量式PID。

位置式PID控制算法的缺点：当前采样时刻的输出与过去的各个状态有关，计算时要对e（k）进行累加，运算量大；而且控制器的输出u（k）对应的是执行机构的实际位置，如果计算机出现故障，u（k）的大幅度变化会引起执行机构位置的大幅度变化。

增量式PID控制算法的特点：增量式PID是指数字控制器的输出只是控制量的增量Δu（k）。采用增量式算法时，计算机输出的控制量Δu（k）对应的是本次执行机构位置的增量，而不是对应执行机构的实际位置，要求执行机构必须具有对控制量增量的累积功能，才能完成对被控对象的控制操作。执行机构的累积功能可以采用硬件的方法实现；也可以采用软件来实现，如利用算式u（k）=u（k-1）+Δu（k）程序化来完成。采用增量式PID很容易实现PID的无扰切换，只要温湿度进入预设偏差范围就可退出累积，完全符合本方案节能控制的预想。

4.控制系统的选择

控制系统并非简单的品牌堆砌，而必须根据控制的工艺过程和控制功能进行选择，品牌并不代表控制效果。

暖通空调控制系统通常可以采用DDC （Direct Digital Control） 或PLC（Programmable Logic Controller）。DDC是由PLC发展而来的，DDC的优势在于具备固化专业软件，有标准应用程序和经过严格实验的PID算法及能源管理程序等特殊的功能，使用者可以不懂空调而直接调用其固化程序模块即可完成基本的空调控制，是非专业人员的专业工具，但DDC也存在编程灵活性较差（功能块调用式编程）、控制模式，难以完成复杂的控制逻辑，并且其内置PID基本采用位置式算法，难以满足本项目要求。PLC是一种通用控制器，编程灵活，兼容性好，具备强大的浮点运算能力，但对使用者专业知识要求较高，使用者必须充分了解项目工艺过程才可以编写出符合要求的控制程序。针对本项目的特殊要求并需系统纳入厂务系统，设计中采用了PLC控制系统。

5.项目效果

中央空调节能控制技术研究 篇4

空调系统的作用就是对室内空气进行处理, 使空气的温度、湿度、流动速度及新鲜度、洁净度等指标符合场所的使用要求。为此必须对空气进行冷却或加热、减湿或加湿以及过滤等处理措施。其相应设备有制冷机组、热水炉、空调机组、风机盘管等。在中央空调系统中, 冷水机组是由设备生产厂成套供应的, 它一般是根据空气调节原理及规律等由微处理器自动控制的, 由于目前世界上的控制领域还没有统一的标准通信协议, 不同品牌的产品不能通信, 故设计中一般另外考虑安装水温、流量传感器等以监视这些主机的工作状况。冷水机组由压缩机、冷凝器、蒸发器与节流元件组成, 压缩机把制冷剂压缩, 压缩后的制冷剂进入冷凝器, 被冷却水冷却后, 变成液体, 析出的热量由冷却水带走, 并在冷却塔里排入大气。液体制冷剂由冷凝器经过节流元件进入蒸发器进行蒸发吸收, 使冷冻水降温, 然后冷冻水进入水冷风机盘管吸收空气中的热量, 如此循环不已, 把房间的热量带出。

2 中央空调的控制特点

空调系统的特性可以归纳如下:

2.1 干扰性

空调系统在全年或全天的运行中, 由于外部条件 (如气温、太阳辐射、风晴、雨、雪) 和内部条件 (如空调房间中设备、照明的启、停和投入运行的多少, 以及工作人员的增减等) 的变化, 都将对空调系统的运行形成干扰。

2.2 调节对象的特性

不同的被控对象, 在相同的干扰作用下, 被控量随时间的变化过程也并不一样。空调自控系统的任务就是为了克服这些干扰因素, 维持空调房间一定的温、湿度和空气品质。但温、湿度的控制效果不但取决于自控系统, 更主要的是取决于空调系统的合理性及空调的对象特性。

2.3 湿度的相关性

在空调的控制中, 大多数情况下主要是对空调房间内温度和湿度的控制, 这两个参数常常是在一个调节对象里同时进行调节的两个被调量.两个参数在调节过程中又相互影响。如果由于某些原因使空调房间内温度升高, 引起空气中水蒸气的饱和分压力发生变化, 在含湿量不变的情况下, 就引起了室内相对湿度的变化 (温度升高相对湿度就会降低, 温度降低相对湿度就会增加) , 在调节过程中, 对某一参数进行调节时, 同时也引起另一参数的变化。例如在夏季采用表冷器进行去湿处理时, 开大冷水阀使相对湿度控制在要求范围内, 但如果不进行送风的再热处理, 则会使送风温度过低, 这种互相影响、互相牵制关联即为互为相关性。

2.4 多工况运行及转换控制

由于空调系统是在全年的室内外条件变化下, 按照一定的运行方式 (即工况) 进行调节的。同时在内外条件发生显著变化时要改变运行调节方式, 即进行运行工况的转换。

2.5 整体控制性

空调自动控制系统一般是以空调房阳」内的空气温度和相对湿度控制为中心, 通过工况转换与空气处理过程每个环节紧密联系在一起的整体控制系统。空调系统中空气处理设备的启停都要根据系统的工作程序, 按照有关的操作规程进行, 处理过程的各个参数调节及联锁控制都不是孤立进行, 而是与室内温、湿度密切相关的。空调系统在运行过程中, 任一环节出现问题, 都将直接影响空调房间内的温、湿度调节, 甚至使系统无法工作而停运。因此空调自控系统是一个整体的控制系统。

3 中央空调节能控制途径

对于每个系统采用的节能方法是不同的, 应根据实际的设备和系统配置情况进行合理选择, 使之在充分利用现有的设备基础上达到最佳的节能效果。

3.1 空调机组

空调机组是智能建筑中耗能最多的设备, 其运行方式不同, 应从以下几个方面考虑空调机组的节能:

(l) 全年运行系统的工况自动转换。根据室外气候条件和空调系统的不同结构及其工艺的不同要求进行工况的转换, 一般以焙值作为转换的判断条件, 通过调节空调运行参数来实现。

(2) 控制器参数选择。合理选择每个回路的PID参数, 使之具有良好的响应性能, 或选择各种先进的控制算法, 提高控制系统的性能指标。避免控制回路总处于不断调节或响应过程慢等不利影响, 既浪费能量又影响执行器的寿命。

(3) 多级控制的有效配合。对有些系统具有中央空调机组外, 在房间配有再加热盘管 (特别是工艺空调) 实现单独调节, 此时应合理地选择控制方法及配合关系控制送风温度, 防止中央空调送风的温度过低, 而房间再加热的能量浪费现象发生, 应考虑整体系统的节能效果。

(4) 选用高质量温度传感器。室内空气每相差1℃的调节都要消耗很多的能量, 选用传感器的精度差, 在达到要求的设定温度时, 传感器测得的结果可能相差很多, 而产生的节能效益远大于传感器的价格。

(5) 温度设定值应随室外温度自动调节。对于舒适性空调系统, 可在夏季随室外温度的升高, 适当提高温度的设定值, 减小室内、外的温差, 既能保证人的舒适度的要求, 又能实现节能;同样也适合冬季情况。

3.2 冷水机组

通过计算机对楼宇内外环境温度、湿度实时测量及对楼宇热惯性的预测, 确定最优化的设备启、停时间。此项措施预计可使主机、水泵、冷却塔风机平均每天减少运行时间。同时根据楼宇冷负荷变化, 通过变频装置调节冷冻水、冷却水的流量及风机类设备的风量, 也可使主机负荷下降, 从而控制机组运行台数。

3.3 热水系统

(l) 锅炉系统

a) 根据供暖需求量, 通过开关锅炉的台数进行控制;

b) 根据室外温度对供水水温重新进行设定, 减小能量消耗;

c) 采用变频泵调节供水量, 以适合负荷变化。

(2) 热交换器系统。

a) 根据空调负荷的大小, 通过变频泵调节供水量;

b) 通过一个室外恒温器, 当负荷减少时重新设定供水温度, 当热水泵不运行时, 通过流量开关联锁把两通阀关闭。

3.4 变风量系统 (VAV)

变风量系统是当房间的热湿负荷低于设计值时, 保持送风参数不变而通过减少送风量的办法来保持室内的温度不变。与定风量空调系统相比, 它减少了再热量及相应的冷量, 而且, 随着各房间的送风量的变化, 系统总送风量也相应变化, 可以节省风机运行能耗。此外, 根据变风量空调系统运行的特点, 在计算空调系统总负荷时, 可以考虑各房间负荷发生的同时性, 还可适当减少风机容量。

变风量系统控制可以分为两个部分:变风量末端控制和变风量空调机组控制。一个好的变风量空调系统, 除了精确的设计计算, 合理的系统布置, 到位的施工安装外, 选择一个最佳的控制方法也很关键。在工程实际运用中, 采用较多的有:定静压控制法;变静压控制法;直接数字控制法 (DDC) ;风机总风量控制法。

3.5 电能控制程序

电能消耗的计费主要取决两个因素:耗电量和需求系数, 即峰、谷电价不同, 因此, 合理地启动或停止能耗较高的暖通空调设备, 以使用电量保持平稳值, 或在用电的高峰期使设备的用电量低、运行时间较短, 而在用电低谷期设备的用电量高、运行时间较长, 使总的电费最低。

4 节能方法的选择

(l) 任何节能方法必须与现场设备配置情况相适应, 在满足要求的前提下尽量选用简单的控制方案, 防止控制过程复杂, 造成整个系统的成本过高。

(2) 各种节能方法是相互联系的, 对一个实际的系统必须综合考虑整体的节能, 避免相互之间产生的影响可能抵消, 达不到很好的节能效果。

(3) 注意每个回路控制算法及参数的优化调节, 使控制系统有良好的性能。

(4) 注意设备本身的运行和限制条件, 防止因采用的节能方法对设备寿命产生影响。

(5) 重视系统的在线调试、传感器精度的校正及各种联动功能等的综合测试, 防止设计参数和实际运行情况的背离。

(6) 充分利用楼宇自控系统强大的软件功能和信息的集成性, 保证系统的软、硬件得到合理的利用

5 结语

空调系统节能论文 篇5

冷热负荷是空调系统最基础的数据，制冷机、供热锅炉、冷热水循环泵以及给房间送冷、送热的空调箱、风机盘管等规格型号的选择都是以冷热负荷为依据的。如果能减少建筑的冷热负荷，不仅可以减小制冷机、供热锅炉、冷热水循环泵、空调箱、风机盘管等的型号，降低空调系统的初投资，而且这些设备型号减小后，所需的配电功率也会减少，这会造成变配电设备初投资减少以及上述空调设备日常运行耗电量减少，运行费用降低。所以减少冷热负荷是商业建筑节能最根本的措施。减少冷热负荷有以下一些具体措施：

（一）改善建筑的保温隔热性能

房间内冷热量的损失是通过房间的墙体、门窗等传递出去的。改善建筑的保温隔热性能可以直接有效地减少建筑物的冷热负荷。改善建筑的保温隔热性能可以从以下几个方面着手：1。确定合适的窗墙面积比例，不要盲目追求大窗户、全玻璃幕墙。２。合理设计窗户遮阳。3。充分利用保温隔热性能好的玻璃窗。

（二）选择合理的室内设计参数

假设空调室外计算参数为定值时，夏季空调室内空气计算温度和湿度越低，房间的计算冷负荷就越大，系统耗能也越大。通过研究证明，在不降低室内舒适度标准的前提下，合理组合室内空气设计参数可以收到明显的节能效果。

1。温湿度变化对热舒适度的影响。假定人所从事的是极轻劳动（例如宾馆、商场中），穿着一般的夏季服装，空气流动速度取0。25m/s，壁面温度和空气温度相同。在相对湿度为50%的条件下，仅使室内空气温度变化时，统计不同室内温度下的PPD值和不同相对湿度下的PPD值。经分析以上数据可以看出，室内空气温度改变对室内热舒适度的影响非常大，而相对湿度的变化对人的热舒适感几乎没有影响。

2。室内设计参数的优化组合。室内空气温度对人的热舒适感影响很大，但对空调能耗的影响则比较小。而相对湿度对人的热舒适感影响很小，但是对空调的能耗影响很大。

综上所述，在确定室内设计参数时，为了保证较高的热舒适度，室内设计温度应取低一点，而在一定温度范围内，通过提高室内设计相对湿度的途径减少空调能耗。

（三）控制和正确使用室外新风量

由于新风负荷占建筑物总负荷的20％～30％，控制和正确使用新风量是空调系统最有效的节能措施之一。由于新风负荷接近总负荷的1/3，所以要严格控制新风量的大小。除了严格控制新风量的大小之外，还要合理利用新风。春秋季或冬季，有些房间仍需供冷，此时当室外空气焓值小于室内空气设计状态的焓值时，可采用室外新风为室内降温，可减少冷机的开启量，节省能耗。

减少新风负荷应从以下两方面着手：1。不要随意提高最小新风量标准；2。杜绝非正常渠道引入新风。

2、提高冷源效率

评价冷源制冷效率的性能指标是制冷系数，即单位功耗所能获得的冷量。制冷系数与制冷剂的性质无关，仅取决于被冷却物的温度T0’和冷却剂温度Tk’，T0’越高，Tk’越低，制冷系数越高。所以空调系统冷机的实际运行过程中不要使冷冻水温度太低、冷却水温度太高，否则制冷系数就会较低，产生单位冷量所需消耗的功量多，耗电量高，增加建筑的能耗。提高冷源效率可采取以下一些措施：

（一）降低冷却水温度

由于冷却水温度越低，冷机的制冷系数越高。冷却水的供水温度每上升1℃，冷机的COP下降近4%。降低冷却水温度需要加强运行管理，停止的冷却塔的进出水管的阀门应该关闭，否则，来自停开的冷却塔的温度较高的水使混合后的水温提高，冷机的制冷系数就减低了。冷却塔使用一段时间后，应及时检修，否则冷却塔的效率会下降，不能充分地为冷却水降温。

（二）提高冷冻水温度

由于冷冻水温度越高，冷机的制冷效率越高，冷冻水供水温度提高1℃，冷机的制冷系数可提高3％，所以在日常运行中不要盲目降低冷冻水温度。例如，不要设置过低的冷机冷冻水设定温度；关闭停止运行的冷机的水阀，防止部分冷冻水走旁通管路，经过运行中的冷机的水量较少，冷冻水温度被冷机降低到过低的水平。

3、利用自然冷源

由于建筑室内的人员、照明灯光、电脑的设备的散热量的影响，在春秋季当室外空气温度较低时，室内空气温度仍然较高，仍需要供冷。尤其是没有外墙、外窗的内区房间，即使在寒冷的冬季，由于室内的散热量没有途径散发到室外，室内仍需供冷。此时如果开启冷机供冷，不仅由于此时冷负荷较小，冷机制冷系数较低、能耗大，而且极端不合理。

比较常见而且容易利用的自然冷源主要有两种：一种是地下水；另一种是春秋季和冬季的室外冷空气。由于地下水常年保持在18℃左右的温度，所以地下水不仅可以在夏季可作为冷却水为空调系统提供冷量，而且冬季还可以利用水源热泵机组为空调系统提供热量。第二种较好的自然冷源是春秋季和冬季的室外冷空气，此时室外空气较低，可用于空调系统供冷。例如，北京春秋季的室外空气湿球温度一般低于15℃，冬季室外空气湿球温度一般低于0℃，这种温度下的空气是较好的冷源，可用于空调系统供冷。

此外，冬夏季利用全热交换器回收冷热量，也可起到很大的节能作用。为了保证室内空气足够新鲜，满足人们的舒适要求，空调系统需要从室外抽取一定量新鲜空气送入室内，同时将室内污染物浓度较高的空气排至室外。而这部分排风的温度、湿度参数是室内的空调设计参数，冬季比室外空气热，夏季比室外空气冷。通过全热交换器，将排风的冷热量传递给新风，可以回收排风冷热量的70％～80％左右，有明显的节能作用。

4、减少水泵电耗

空调系统中的水泵不仅起着非常重要的作用，而且耗电量也非常大。空调水泵的耗电量占建筑总耗电量的8％～16％，占空调系统耗电量的15％～30％，所以水泵节能非常重要，节能潜力也比较大。减少空调水泵电耗可从以下几个方面着手：

（一）冷却水开式系统改为闭式系统

开式冷却水系统中冷却水泵的扬程除了要克服冷却水在管道中的流动阻力外，还要提供将冷却水从冷却水池送至高位冷却塔克服水位高差所需要的能量。如果取消冷却水池，将从冷却塔回来的水管直接接至冷却水泵的入口，这种冷却水系统成为闭式冷却水系统，冷却水泵就不需提供将冷却水从制冷机提升到冷却塔克服水位高差所需要的能量，只需提供能量克服冷却水在管道中流动的阻力，所以所需要的水泵扬程要比开式冷却水系统小得多，因此水泵的能耗也就小很多。例如北京某饭店冷却水系统为开式系统，制冷机房和冷却水池设在一层，冷却塔设在十层屋顶，距地面33米，冷却水泵扬程为67米，配电功率为180kW，而改成闭式冷却水系统后，冷却水泵扬程只需25米，配电功率仅为75kW，每年可节电18万度，折合人民币10。8万元。

（二）减小阀门、过滤器阻力

阀门和过滤器是空调水管路系统中主要的阻力部件。在空调系统的运行管理过程中，要定期清洗过滤器，如果过滤器被沉淀物堵塞，空调循环水流经过滤器的阻力会增加数倍。

阀门是调节管路阻力特性的主要部件，不同支路阻力不平衡时主要靠调节阀门开度来使各支路阻力平衡，以保证各个支路的水流量满足需要。由于阀门的阻力会增加水泵的扬程和电耗，所以应尽量避免使用阀门调节阻力的方法。

（三）提高水泵效率

水泵功率是指由原动机传到泵轴上的功率被流体利用的程度。水泵的效率随水泵工作状态点的不同从0～最大效率（一般80％左右）变化。在输送流体的要求相同，即要求的输出功率相同的条件下，如果水泵的效率较低，那么就需要较大的输入功率，水泵的能耗就会较大。因此，空调系统设计时要选择型号规格合适的水泵，使其工作在高效率状态点。空调系统运行管理时，也要注意让水泵工作在高效率状态点。

（四）设定合适的空调系统水流量

空调系统的水流量是由空调冷热负荷和空调水供回水温差决定的，空调水供回水温差越大，空调水流量越小，从而水泵的耗电量越小。但是空调水流量减少，流经制冷机的蒸发器时流速降低，引起换热系数降低，需要的换热面积增大，金属耗量增大。所以经过技术经济比较，空调冷冻水的供回水温差4℃～6℃较经济合理，空调热水的供回水温差10℃较经济合理，大多数空调系统都按照5℃的冷冻水供回水温差和10℃空调热水供回水温。

实际工程中有很多空调系统的供回水温差只有2℃～3℃，如果将供回水温差提高到5℃，水流量将减少到原来的50％左右，所以如果水流量减少50％，水泵耗电量将减少87。5％，节能效果非常明显。但实际工程中常出现如果减少水流量，有些房间就会出现夏季室温降不下来的情况，而不得不提高流量、降低温差来运行。出现这种情况的原因是水系统中各个支路阻力不平衡，夏季过热的房间所属的支路阻力大，当流量减少时，阻力大的支路水流量减小到不能满足需要的程度，致使房间过热。如果加大流量，阻力小的支路就会超过需要的水流量，那些阻力大的支路的水流量则刚好满足要求，不会出现夏季室温降不下来的情况。这种空调系统的运行是以增大流量和耗电量为代价的。

（五）变频水泵的使用

通过改变水泵电机的转速，就可以连续地改变水泵的流量。电机的转速跟交流电的频率成正比。通常市政电网的电流频率是50hz，变频调速水泵就是利用变频器改变电流频率来改变水泵转速和流量。

由于建筑全年平均冷热负荷只有最大冷热负荷的50％左右，如果通过使用变频调速水泵使水量随冷热负荷变化，那么全年平均的水量只有最大水流量的50％左右，水泵能耗只有定水量系统水泵能耗的12。5％，节能效果是非常明显的。

5、减少风机电耗

空调系统中风机包括空调风机以及其他送风机、排风机，这些设备的电耗占空调系统耗电量的比例是最大的。由于空调系统风机电耗所占比例最大，风机节能的潜力也就最大，风机的节能应引起最大的重视。减少风机能耗主要从以下几个方面入手：定期清洗过滤、定期检修、检查皮带是否太松、工作点是否偏移、送风状态是否合适。

6、对系统加强管理，适当调节，提高节能效益

日常管理是空调系统节能是否实际有效的关键。一个设计再好的节能系统，如果管理不善，一样达不到节能的目的。日常管理的节能措施有：

1。加强日常和定期的对设备和系统地维护。例如阀门、构件等的维护，防止冷、热水和冷、热风的跑、冒、滴、漏；冷凝器等换热设备传热表面的定期除垢或除灰；过滤器、除污器等设备定期清洗；经常检查自控设备和仪表，保证其正常工作等。

2。对系统的运行参数进行监测，从不正常的运行参数中发现系统的问题，进行合理的改造。经常出现的问题有设备选择过大、运行能耗高等。

3。不连续工作的空调通风系统，尽可能缩短预冷的时间，并且在预冷时采用循环风，不引入新风。

4。人员数量变化比较大的系统，最热月和最冷月的新风量应该根据室内的CO2浓度检测器，自动控制新风入口阀门，调节新风量。例如商场，往往在刚开店或闭店前、或非节假日人数比较少，这时可减少新风量，从而节省冷量。

5。当过渡季节中室内有冷负荷时，应尽量采用室外新风的自然冷却能力，节省人工冷源的冷量。

6。根据季节的变换，合理设置被控制房间的温度，避免夏季室内过冷、冬季室内过热的现象。过冷或过热不仅使人感到不适，而且额外消耗能量。

7、总结

空调节能控制 篇6

关键字: modbus 组态软件 Modbus-TCP

DOI:10.3969/j.issn.1672-8289.2010.09.014

一 引言

节能减排指的是减少能源浪费和降低废气排放。 我国“十一五”规划纲要提出,“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20%左右、主要污染物排放总量减少10%。这是贯彻落实科学发展观、构建社会主义和谐社会的重大举措;是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择;是推进经济结构调整,转变增长方式的必由之路;是维护中华民族长远利益的必然要求。基于PLC大型楼宇空调节能控制系统,就是为此目的而设计的。

大型楼宇控制面积大,能达到几十万平方米以上,控制要求明确,目的清晰:

1、 采用最先进和稳定的控制方案

2、 在保证舒适度和安全性的情况下,进行节能减排

3、 整个系统的性价比高,应比进口的同性能产品有较大价格优势4、 服务快捷便利,能在数小时之内提供远程或现场的技术服务

5、 在楼控没有调试完毕之前,或者网络出现问题时,能单独运行,不依赖于楼控系统。

二 系统结构与控制原理

2.1 系统结构

整个技术方案均按模块化设计,每个风机房单成系统,提供工业以太网或modbus接口供楼控调度。

图1、系统布局示意

如上图所示,整个大厅由多个风机房送风,每个风机房内有3至6台风机,每台风机均有一套独立的控制系统,接收平面工控机下传的控制信息,并采集其供风区域的温度、湿度、CO2含量及风机、冷水的相关参数,完成控制功能,并将显示数据显示在其供风区域的触摸屏上,同时上传监控数据和报警信息。

图2、风机房示意图

每个风机房单独成为一个监控系统,每个风机的控制系统均通过Modbus-RTU现场总线组网,并由一个带组态软件的平面工控机负责监控,同时工控机提供Modbus-TCP工业以太网与楼控系统进行组网。

图3、单风机控制示意图

每台风机均有一套独立的风机控制器,它通过现场总线从大厅的现场采显控制器处采集现场的温湿度和CO2含量,然后结合风机、冷凝器、过滤网的各种参数,采用双闭环方式进行控制。

图4、单风机出风口附近示意

在单一风机的供风区域有一个单独的现场采显控制器,其负责将现场的温湿度变送器和空气质量仪(CO2)的信号采集,并通过现场总线上传给风机控制器,同时它还是现场显示触摸屏的从设备,供其显示当前区域的温湿度和空气质量信息。

2.2 控制原理

2.2.1、采用先进的双闭环控制算法

优先控制水量,保持风量在一个相对固定的值,当温度不在控制范围内时,采用模糊PID算法对水阀进行调节,使温度稳定,只有当水阀已调到头了或者被控温差较大时才动用第二个控制环路,调节送风量,从而尽可能的保证送风量稳定舒适。

2.2.2、节能效果好

对于所有的风机水泵系统中,因为常常会放大一档选择电机,所以很多电机的功率是有余量的,但这多余出来的部分并未转换为风量,而是变成了热能。

将这多余出来的能量减少,这就是风机水泵节能的核心。 因此风机节能的2个重点:

A、不影响原有功能;

B、原设计有余量有节能的空间(或当前运行环境有余量)

通常的风机的风量裕度为5%～15%(天气凉爽时会更多),风压裕度为10%～20%。设计过程中很难计算管网的阻力、并考虑到长期运行过程中发生的各种问题,通常总是把系统的最大风量和风压裕度作为选型的依据,但风机的型号和系列是有限的,往往选取不到合适的风机型号时就往上靠,裕度大于20～35%比较常见。

比较常用的方式则是简单的调节风机频率,但在国家节能委员会的检测过程中发现,因为变频器在低频驱动时,变频器本身的效率大大降低,同时电机在低频的铜损急剧提高,使整个系统不光不节能反而多耗能。

如图示为风机风压H-风量Q曲线特性图:

图5、风机风压H-风量Q曲线特性图

n1-代表风機在额定转速运行时的特性;

n2-代表风机降速运行在n2转速时的特性;

R1-代表风机管路阻力最小时的阻力特性;

R2-代表风机管路阻力增大到某一数组时的阻力特性。

采用变频调速,风机转速由n1下降到n2,这时工作点由A点移到C点,流量仍是Q2,压力由H1降到H3,这时变频调速后风机所需的功率正比于H3与Q2的乘积,即正比于CH3OQ2的面积,由图可见功率的减少是明显的。

三、结论

通过采用PLC对大型楼宇节能控制能够达到舒适度高、节能效果好、成本较低、维护方便快捷、服务周全便利、全分布式控制,独立性强,当楼控出现问题时可独立运行、支持远程和异地的GPRS编程调试和可靠性高。

参考方献

[1] PPC系列PLC中文手册 [Z].2010。

[2] 吴丽等 电气控制与PLC应用技术[M] . 机械工业出版社.2008

[3] 王少华等 电气控制与PLC应用[M].中南大学出版社,2008

作者简介;

地铁车站空调大系统节能控制研究 篇7

通过对现行地铁空调大系统的运行分析,可知一次性整定得到的PID参数难以保证系统在几十年的运行过程中控制效果始终处于优化状态,由此可见,在地铁空调大系统节能中存在着巨大的节能空间,可在工艺控制上进行改进并通过模糊控制规则构建一个自适应模糊PID算法,在线调整PID控制器的参数,实现PID控制参数在不断变化的扰动作用下的自整定,重新整定的PID参数可以使系统达到更好的效果。此法进一步完善了PID控制器的性能,提高了系统的控制精度、稳定性和可靠性。在地铁车站空调大系统中应用模糊PID进行控制的相关研究在国内还处于起步阶段,本文在此领域只是初步探索。

1 地铁车站热负荷特点

地铁地下车站主体建筑一般位于地下数米至数十米深处,不受太阳辐射的影响,土壤温度波动较小,与外界的空气交换只能通过数量较少的车站出入口、风井和风亭实现,室内人员、灯光、设备等的发热量是影响房间热环境的主要因素。随地铁运营年限的增加,内部热环境要经历“结露防湿”、“升温”两个阶段,大约要15年的时间,内部环境才能达到“温度稳定”的阶段。

灯光和设备的发热量可以认为是个定值;列车运行产生的活塞效应经过乘客出入口给车站带来额外的新风负荷,列车在停站时也会带来大量的发热量。此时的车站内发热量的变化主要是由于乘客流量的不同引起人员发热量的变化造成的。如果忽略站内围护结构的热惯性,则站内的逐时发热量可近似看作是逐时空调冷负荷。

从负荷特点上看,由于地铁内部发热量很大,车站一般为全年冷负荷。空调系统的主要任务是消除预热。仅从经济性考虑,站内温度越高越节能。尤其在过渡季和夏季,确定车站空调参数的主要任务是根据舒适性要求确定站内温度的上限。

2 地铁车站空调工艺特点

地铁车站在站厅和站台层的两端设备区各设置一套通风空调系统和冷水机组设备。空调大系统主要设备组成如下:组合式空调机组、回/排风机、电动(组合)风阀、与空调相关的防火阀和防火排烟阀、空气温湿度传感器等,参控工艺如图1所示。

3 目前空调大系统运行中的问题分析

目前国内地铁车站空调系统多数采用全空气、一次回风系统。控制系统核心硬件采用冗余的高端工业级PLC控制器,具有很高的可靠性和强大的控制能力,但是参控工艺闭环上的设备配置系统性不强。大系统风机带变频器,但一般不进行自动风量控制,会根据焓值进行小新风、全新风模式转换。冷站多采用冷机厂商自带群控系统的水冷式冷水机组,监控冷站设备,包括冷机、冷冻冷却泵、冷却塔、冷站内水阀等,冷冻、冷却泵多数不设变频器,群控总体运行一般(实现自动联锁),无特别的节能考虑。

国内目前地铁空调系统的主流运行控制策略是以人工远程控制为主,自动控制主要使用时间表+小新风/全新风模式控制。在日常运行过程中空调大系统的调节并不以室外温度的变化进行跟随调节,导致车站内温度过低,能源浪费严重。

4 空调大系统节能控制策略浅述

空调通风系统的原理基于公式(1):总能耗等于总供给除以总效率。为了降低总能耗,需要从两方面入手:降低总供给;提高系统总效率。同方地铁空调通风系统节能控制策略即从这两方面进行设计(图2)。

4.1 降低总供给

(1)各区域温度设定值优化:根据过渡区热舒适理论,合理设定站台、站厅等各区域温度;根据隧道长期热环境模拟分析,合理设定隧道内空气温度。

(2)新风量优化:根据外界环境与室内环境的关系,自动调节大系统和小系统的新风量,在外环境有利时充分利用新风冷量,在外环境不利时降低新风负荷。

4.2 提高系统总效率

(1)空调大系统和水系统冷冻侧综合优化:实现大系统风机、冷冻泵、冷机的全局效率最优。

(2)水系统冷却侧综合优化:实现冷机、冷却泵、冷却塔全局效率最优。

(3)通风工况的控制优化:通过对气流组织的模拟和优化设计,合理安排送排风机控制模式,降低通风能耗。

(4)隧道风机运行模式优化:通过对隧道热环境的模拟,分析地铁隧道热环境的长期变化趋势,在此基础上联合优化全线隧道风机的运行,充分利用夜间新风供冷,降低隧道风机能耗。

实践过程中,我们充分考虑了地铁空调大系统的特点,贯彻了如下控制思想:灵活利用和规避新风中的冷热量,充分利用地铁站的建筑特点(多出入口与外界联通),全变频系统根据负荷变化调节设备处理,提升冷站整体效率。

综上所述,节能方案包括:供冷模式智能优化、送排风模式优化、空调箱变频控制、冷站全局优化以及隧道风机节能技术。集中管理模块控制示意图如图3所示。

5 变频风机自适应模糊PID实践

目前应用较多的数字PID控制器算法和控制结构简单,有一定鲁棒性和控制稳态误差能力强的优点;而模糊控制具有智能性,属于非线性控制,不需要装置的精确数学模型,仅依赖于操作人员的经验和直观的判断,非常容易应用,但是在实践中单纯的模糊控制又有精度不太高、自适应能力有限和易产生振荡现象等特点,不利于在工程实践中调节。综上,这里采用模糊-PID复合控制策略,即在一般的PID控制系统的基础上,加上一个优化的模糊控制规则环节。设计中,由于控制对象是不确定的,所以考虑采用自寻优的模糊控制器和参数自整定的PID控制器相结合的方法,对车站空调大系统的温度进行控制,使系统既有模糊控制灵活、适应性强的优点,又具有PID控制精度高的特点,可获得较好的鲁棒性,适合在工程中实践。

系统的基本工作原理:空调机组主要完成空气的过滤、制冷等几个功能。其中,空气的制冷是通过与盘管中的冷水进行热交换完成的,改变盘管中冷水流量即可改变送风温度。空调温度控制系统的控制目标是保证送风温度保持在设定点。温度传感器对车站内温度进行检测,将它与预设值进行比较,得出温度偏差值并计算出温度变化率,作为可调整模糊控制器的输入,经自寻优后,得出模糊控制规则表,由模糊规则表得出控制表,查表得出控制输出量,分别对应着此时系统的供冷量和风量。它们分别通过各自的驱动电路对控制对象(电动调节阀和变频风机)进行控制。风机的转速调节是通过改变变频器的输出频率来实现的,而供冷量的改变是通过改变电动调节阀开度来实现的。当系统存在超调时,可通过切换开关切换到PID控制器,由优化的PID控制器对变化的对象进行控制,如图4所示。

在简单的模糊控制器中,如果适当选取量化因子Ke和Kc,将误差E、误差的变化EC及增量式控制量ΔU的论域均取相同范围{-N,…,-2,-1,0,1,2,…,N},双输入单输出简单模糊控制器的控制规则用增量式表示为:

公式(2)中E,EC和ΔU均为经过量化的模糊变量。α称为加权因子,决定了E和EC的加权程度。Ku为输出比例因子,决定了控制的强度。通过调节α和Ku的大小,达到修改控制规则的目的,因此被称为规则可调整模糊控制器,具有易于编程实现以及易于改变控制规则等优点,如图5所示。

自寻优模糊控制器以公式(2)为基础,加入α因子自调整和比例因子Ku在线寻优两个功能。

PID参数的在线整定监测控制系统的响应过程:识别控制指标,将其模糊化,综合用户期望、控制目标类型、对象参数等,运用模糊推理自动进行PID参数的在线整定。模糊推理部分采用模糊规则进行自动推理调整,模糊规则采用if(条件)then(结果)形式表述,并作为知识存入计算机中。自动调整时,计算机根据控制系统的响应波形的识别信息、控制目标类型和对象特征值(τ/T)选取对应的规则集,将控制指标模糊化,然后,将它与知识库中的模糊规则进行匹配,如有规则匹配,则执行规则的结果部分。针对不同的控制指标类型,模糊规则集是不同的,规则的归类使规则的操作更方便,从而提高推理效率,如图6所示。

6 结束语

本文以北京地铁地下车站空调大系统为研究对象,基于对站内热环境的分析,结合同方专门针对地铁车站开发的地铁车站空调大系统的节能控制策略,对变频风机的控制在自适应模糊PID算法上做了具体的研究。采用模糊控制结合PID控制的算法,使新的控制器既具有模糊控制对于非线性、时变滞后系统的适应能力,又可以通过PID控制提高精度抑制震荡,可以使空调大系统控制的动态响应得到大大改善,最大动态偏差显著降低,过程调节时间也大大缩短,系统的纯迟延也减小,在受到干扰时能很快地回到平稳状态,有良好的跟踪性和满意的鲁棒性。这种混合算法的应用在北京地铁的节能改造项目中取得了突出的效果,解决了地铁车站温度控制中面临的实际问题,获得了很好的节能效果。

中央空调节能系统分析及其控制 篇8

1 对中央空调节能系统的分析

中央空调系统在发挥调节空气温度作用时, 可以通过很多的途径实现, 但是节能工作的深入, 也要考虑到空调的节能效率。因此, 设计人员针对中央空调的特点, 设计了节能系统, 以便在保证中央空调正常性能发挥的基础上, 最大化地降低能源消耗, 达到节能降耗的目的。在此, 笔者将简要分析中央空调节能系统, 以便为提出系统控制效率的策略提供参考。

不同建筑内, 中央空调的运行时间不同, 那么在一天时间内, 建筑内部所积累的冷负荷则是各个时间段中央空调制冷所吸收的热量之和。而中央空调制冷与其内部冷冻水的质量、水的比热容与密度、某时间段内中央空调的水量与温差等有直接关系, 由于前几个影响因素是固定的, 所以, 对于中央空调节能系统的节能运行, 技术人员应该从调节中央空调的水量与温差入手。由此, 技术人员将变频技术引进到中央空调节能系统中, 形成中央空调变频系统。目前, 以变频节能为主要运行形式的中央空调变频系统, 其重要组成结构为冷却水系统、冷冻水系统, 两者都需要相应软件、电动机组、变频器等设备支持, 才能完成节能运行工作, 经试验与实践验证, 中央空调变频系统节能效率为40%左右。通常, 中央空调的节能主要通过调节电压、限制电流、减小瞬流波动等方式进行系统调控, 因此, 为了提高中央空调节能效果, 则需要从而以下几个方面考虑。如, 结合实际情况设置中央空调运行最大负荷值 (还要设置适当的富余量值) , 同时还需对水泵流量进行自动化控制设计, 以便避免系统冷负荷不足情况;系统运行过程中, 根据建筑需冷情况, 可以立用变频器的自动调节阀门调节系统电压, 以便保证的峰值与谷值的温差, 降低电能消耗等。

2 对中央空调节能系统控制技术的分析

中央空调节能系统在控制建筑空气温度过程中, 容易受到建筑自身温度、太阳辐射、气候变化等外在因素影响, 同时也会受到系统内部各构成组件运行温度的影响, 因此, 中央空调节能系统的控制具有干扰性;在中央空调节能系统调节空气温度的同时, 也会对空气的湿度产生一定的影响, 如空气温度升高, 空气中的水蒸气分压也升高, 则会引发空气湿度的下降, 反之亦然。所以说, 中央空调节能系统运行与湿度具有一定的相关性;另外, 中央空调节能系统运行时, 对参数调节与连锁控制都是同时进行的, 起到整体控制的作用。

基于以上中央空调节能系统控制的特点, 笔者提出几点系统控制技术, 以便提高系统节能效率。1) 随着自动化技术的发展, 技术人员将其引进到中央空调节能系统中, 以便对系统运行方式进行自动化控制, 如在系统运行峰值时候, 自动调节参数偏差值, 使其能够满足运行最大负荷, 在系统运行谷值时候, 也可以自动调节相关参数, 避免系统空载运行, 从而达到节省人力、电能, 提高系统运行效率的目的;2) 设定合理的温度定值是一种较为传统的节能方式, 这种节能方式在中央空调节能系统控制中也起到重要的作用。通常, 技术人员可以根据地区气候特点与温度变化规律, 选择合理的温度定值, 以便保证冬天温度不低、夏天温度不高, 达到控制温度、节能降耗的目的。据调查与实践证明, 利用室内温度定值的控制技术进行节能, 在温度变化2摄氏度时候, 可以有效降低系统冷负荷20%以上, 充分降低了电能的消耗;3) 新风量节能是目前较为常用的一种节能控制技术, 它主要适用于季节过渡时期, 对建筑进行适当通风, 以便保证室外新风涌入室内, 增加室内空气流动量, 从而达到控制温度的目的。同时, 在新风系统中还可以增设湿度调节器与温度自动转换器, 从而保证新风量的充足性, 以提高系统新风量控制技术的节能效率。据调查, 这种控制技术的节能效率最高可以达到70%, 是一种节能效益、经济效益、生态效益都很高的控制技术。

3 结论

综上所述, 为了提高中央空调节能系统的节能效率, 技术人员必须提高重视, 全面分析系统运行特点及其影响因素, 并结合实际情况运用合理、有效的控制技术, 制定科学的控制策略, 实施适宜的控制措施, 从而控制中央空调节能系统的安全、可靠运行, 最大化地降低能源的消耗, 达到节约能源、提高经济效益的目的。目前, 我国对中央空调节能系统的研究还处于发展阶段, 需要相关技术人员加强技术创新力度, 尤其是在控制技术的应用上, 更是需要以创新、适宜为原则, 实施有效控制措施, 保证中央空调节能系统运行的质量与效率。

参考文献

[1]韩希超, 刘鸿雁, 严明, 李文松.中央空调系统节能设计与运行控制策略研究[J].数学的实践与认识, 2009, 67 (16) :25-26.

[2]邱东, 章明华, 宋勤锋, 朱文海.中央空调节能控制策略[J].制冷空调与电力机械, 2007, 77 (5) :62-63.

[3]彭昌勇, 熊春波, 孔范增.基于冷负荷需求的空调节能控制模型[J].数学的实践与认识, 2009, 47 (16) :83-84.

[4]戎卫国, 孟繁晋.空调节能技术的热力学分析与思考[J].暖通空调, 2008, 38 (12) :54-55.

中央空调节能控制系统研究 篇9

一、中央空调控制系统的特点

(一) 具有干扰性

在装有中央空调的公共建筑中, 中央空调控制系统的运行状况都会受内部条件 (如照明设备的开关、空调房间的设备情况) 与外部条件 (如雨雪天气、晴朗状况、辐射状况) 的共同影响;

(二) 调节对象的主要特性

不同的对象在同等的干扰环境中, 其被控的程度也会随着时间的推移而产生不一样的变化, 中央空调的自动系统的主要目的就在于克服相关干扰, 保持空调房内湿、温度以及空气的质量, 但湿、温度的效果主要仍受到空调对象的个性以及系统合理性的影响;

(三) 湿度相关性

在空调控制系统中, 一个参数被调节, 另外一个参数会相应变化, 其重要控制的内容为空调内的湿度和温度, 以上两个参数常在相同的调节对象中同时进行控制好调节, 在调节过程中, 这两个参数又能进行互相作用。在一定条件下, 空调房内的温度升高, 使房内的水蒸气饱和度产生变化, 那么, 如果焓湿量不变, 湿度会相应增加。

(四) 转换控制多工况同时运行

受室内外环境的双重影响, 人们会以一定的工况 (运行方式) 对空调系统加强调节, 若室内外的环境显著变化, 也要进行工况的转换 (改变调节方式) 。

(五) 整体控制的性能

中央空调的自动系统主要是以空调房内的相对湿度以及空气的温度为依据进行调节, 这是一个处理空气过程与工况转换过程进行紧密相连的、具有整体控制系统, 在系统中, 空气处理相关设备的开、关都要受到系统整体工作程序的控制, 整个系统的参数调节并非孤立进行, 其是与房内的湿度、温度密切关联的。

二、中央空调控制系统节能控制的研究

不用的系统都有各自不同的节能方法, 应从系统的配置情况出发, 合理利用控制系统中的不同设备实现最佳节能效果。

(一) 热水系统的节能

1、锅炉系统的节能研究。

其一, 应以供暖的需求量为依据, 通关调节多台锅炉的开关来控制整个系统, 其二, 以室外温度为参考变更供水温度, 从而降低能耗, 其三, 利用变频泵实现水供水量的调节, 适合客观条件的变化。

2、热交换器系统的节能研究。

以空调的负荷大小为依据, 通过变频泵设置水量;若负荷减小利用室外恒温器来调节供水水温, 若热水泵停止运行, 可利用流量开关将通阀关闭。

(二) 控制系统中空调机组的节能

空调机组是中央空调耗能最多的设备之一, 应从以下几个方面实现空调机组的节能:

1、合理设置控制系统的参数

合理设置控制系统中不同回路的参数, 保证设备具有高效响应的性能, 或者选择科学的控制算法也能够提高系统的性能, 在这一过程中, 要使控制回路避免处于响应缓慢或者不断调节的状态, 可以有效保证执行器的使用寿命, 也可以减少能量的消耗。

2、保证空调运行系统工况的自动转换

保证控制系统以室内外的气候环境变化为依据, 以系统的不同结构以及不同工艺为基础实现工况的自动转换, 这一过程通常用焙值为自动转换的主要判断条件, 进而通过设置运行参数来实现节能。

3、保证多级控制的协调运行

中央空调的控制节能控制系统配置了相应的中央空调机组, 在空调房内配置了再加热盘管能够实现单独的空气调节, 为保证多级控制的运行, 须对配置关系以及控制方法进行合理的选择来对送风的温度进行控制和调节, 以维持中央空调的送风温度不至于过低, 避免空调房内再加热能量使用浪费的现象, 从而实现空调控制系统的整体节能目标。

4、合理选择高质量的温度传感器材

中央空调, 每调节1℃的温度, 会相应消耗很多能量, 若选用了精度较差的传感器, 对特定温度值进行设置时, 传感器所测量处理的结果与实际情况可能会有偏差, 其导致的节能消耗效益将大于该器材的价格。

5、室内温度应随室外温度的变化进行自动调节

中央空调控制系统应根据不同的情况保证室内温度的变化, 夏季, 室外温度升高可适当提升设定的温度值;冬季, 可适当降低设定的温度值, 如此减少房间内外的温差, 不但能保证相当的舒适度, 而且能有效实现节能。

(三) 负荷随动跟踪的节能控制技术的分析

为了对中央空调的整个节能系统进行全面控制, 须通过先进的集成技术将子控制系统从功能、逻辑、物理上进行联系, 实现子系统之间的信息共享与资源利用, 另外, 还可以对系统的工况、制冷参数进行分析, 利用模糊控制器对空调控制系统的参数动态调节, 保证空调系统处于良好的工作状态。

中央空调的控制系统负荷产生变化, 会导致空调主机和空调的水系统无法达到最佳工况状态, 可利用模糊控制器从采集到的数据中总结多种运行参数。

三、结语

当前, 多数公用建筑都配置了中央空调对室内空气进行调节, 运行中央空调会产生很大的能源消耗, 为了提高空调的节能环保效果, 应对中央空调控制系统加强分析和研究, 最大程度上节约能源, 从而实现最大程度的经济效益和社会效益。

摘要：当前, 能源紧缺的现状越来越受到人们的重视, 公用建筑中央空调节能控制系统的研究成了节约能源的重要途径, 论文从多个方面对中央空调的节能控制系统进行了分析和研究。本文通过对中央空调控制系统的特点进行分析, 对中央空调调控系统节能控制进行了较为详细的研究, 指出了中央空调节能控制系统的改良策略, 对中央空调节能控制系统的研发与进步有一定的积极意义。

关键词：中央空调,节能控制,系统

参考文献

[1]曹秋声.新型中央空调节能控制系统研究[J].节能, 2005 (6)

[2]田树辉.浅析中央空调节能控制[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2011 (19)

[3]翟少斌, 孙文哲, 付秉恒.中央空调系统的节能分析[J].能源与环境, 2008 (2)

长春某酒店空调控制系统节能改造 篇10

1 节能改造前冷站系统概况

该酒店中央空调系统配备2台远大直燃机组,分别为酒店低区和高区夏季供冷冬季供热,其中,酒店低区包括地下2层到地上13层,高区包括地上14层到25层。低区和高区各配备1台45kW冷冻水泵、1台37kW冷冻水泵、1台55kW冷却水泵、低区和高区各配冷却塔1台,每台冷却塔配备2台5.5kW风机。

冷站系统中,2台低区冷冻水泵原各配备1台台达变频器,功率分别为45kW和37kW。1台低区冷却泵原配备1台德力西变频器,功率为55kW。2台高区冷冻水泵原各配备1台变频器、其中1台为台达变频器,功率为45kW,1台为康沃尔变频器,功率为37kW。高区冷却泵配备了1台软启动器。低区和高区的冷却塔原各配备了2台5.5kW的台达变频器。

2 现存问题及改造工程

该酒店所用直燃机组以热能为动力,因此机组的排热量较大,由于冷剂蒸气的冷凝和吸收过程均需冷却,因此直燃机组的冷却水量比电制冷机组大,配备的冷却水泵功率也相应增大。冷站直燃机、冷却塔风机、冷却水泵、冷冻水泵的全年耗电量分别占冷站全年总耗电量的3%、5%、63%、29%。该酒店冷站系统中水泵虽然原来配备了变频器,但变频器处于定频运行状态,平时仅靠酒店运维工作人员根据气温变化和酒店入住率情况对变频器频率进行人工设定。整个中央空调系统始终处于大流量、小温差的低效高能耗运行状态。根据冷站2014年8月3日～9日内(时间为8:00-17:00)冷却水供、回水温差分布实测数据,冷却水供、回水温差集中在1.0～2.2℃,远小于冷却水设计供、回水温差5℃。该冷站直燃机组已配备较完善的自动控制系统,可根据冷、热水进、出口温度的变化,精确控制天然气的燃烧量及溴化锂溶液的循环量,可在负荷率范围内30%～100%调节运行,这为实现冷冻水泵和冷却水泵的变流量运行提供了基本条件。该工程中,变频冷冻水泵和冷却水泵的最低流量主要受机组的压差或流量保护的限制,因直燃机组有防溴化锂结晶的特殊安全要求,最低流量被限制在设计流量的70%～75%。

基于以上情况,2014年8月对该酒店冷站系统实施了节能改造,新增Techcon EEC-P水泵节能专家控制箱和1个中央节能管理控制柜,依据系统负荷变化特点和直燃机组及水泵的实际运行工况,采用先进的节能专家控制策略对原系统进行了节能控制改造。改造实施过程中将水泵原有各变频器接入水泵节能控制箱,考虑到原高区冷却泵配备的软启动器不具有变频节能功能,因此另外配备了1台55kW的变频器取代了原有软启动器。

3 节能控制原理

Techcon EEC-P水泵节能专家控制箱通过实时采集和分析冷冻水供回水压力、温度、冷却水供回水压力、温度,对各变频器进行实时调控,根据负荷的实时变化动态调节变频器输出频率实现负荷与能量输出的动态匹配、平衡。

4 冷冻水泵冷却水泵控制策略

冷冻水泵冷却水泵调节控制策略如图1所示。

制冷工况时,冷冻水系统在保证最末端设备冷冻水流量的前提下,首先确定冷冻水泵变频器工作的最小工作频率,将其设定为下限频率并锁定,冷冻水泵调节是经过装置在冷冻水系统回水总管上的温度传感器检测回水温度,再经由水泵节能专家控制箱设定的温度来控制变频器的频率增减,控制方式是:冷冻水回水温度大于设定温度时,变频器频率无级上调,冷冻水回水温度小于设定值时,变频器频率无级下调。冷却水系统同样是在保证冷却塔有一定流量的前提下,首先确定冷却水泵变频器工作的最小工作频率,将其设定为下限频率并锁定。变频冷却水泵的频率是取冷却管进出水温差来进行调节,当进出水温差大于设定值时频率无级上调,当进出水温差小于设定值时频率无级下调。

制热工况时,热水泵同样是在保证最末端设备冷冻水流量的前提下,首先确定热水泵变频器的最小工作频率,将其设定为下限频率并锁定。热水回水温度大于设定温度时,变频器频率无级下调,热水回水温度小于设定值时,变频器频率无级上调。

5 供冷工况时节能效果

自控系统安装调试历经1个月,末端温度控制稳定,进行了原运行模式与改造后的节能控制模式的对比测试,对比不同运行模式下的水泵耗电量,水泵耗电平均节能率达到34.5%,节能效果显著。节能率见表1。

6 结语

本节能改造案例显示,Techcon EEC-P水泵节能专家控制箱现场安装调试简单,总体考虑抗干扰设计,能更好地适应工程现场技术要求,更能满足业主的技术可靠、成本低、技术服务保障等方面的需求。Techcon EE C节能专家控制系统包含能源管理、节能控制和节能诊断服务功能,现场在线计算节能量,可就地查看运行数据和就地修改选项,并能根据负荷的实时变化动态调节变频器输出频率,实现负荷与能量输出的动态匹配、平衡。对比测试显示,冷冻冷却水泵每天平均节能率达到34.5%,节能效果显著。

参考文献

[1]李蛾飞,暖通与空调设计通病分析手册.北京,中国建筑工业出版社

空调节能控制 篇11

关键词：建筑暖通工程；施工技术要点；工程造价；成本控制

一、建筑暖通空调节能的设计原则

1、基本原则——节能。在对建筑暖通空调设计时，需要遵循的最基本原则即节能，以热舒适指标作为节能设计的重要指标。在具体节能设计过程中，需要对温度、空气湿度、风速、劳动强度及辐射温度等各种热舒适指标的影响因素进行分析，并将这些因素进行科学的组合，从而实现舒适度与节能效果的协调。

2、满足日常生活环境要求。环境的舒适性是影响人体舒适度的最主要因素，在日常生活中，光线、声音和色彩等都会对人体舒适性带来一定的影响，因此在暖通空调设计过程中，需要确保其能够满足日常生活环境要求，在满足室内温度舒适度要求的基础上，实现能源消耗的最小化。

3、正确处理整体与局部关系。目前我国现实生活中通常都会采用集体供暖来降低能源消耗，提高能源的利用效率。因此在建筑暖通空调设计过程中，为了能够满足个人的不同需求，在具体设计时需要保证独立的每一个房间内的温度，同时还要对热量进行分户和分室分摊，实现能源的高效利用，确保节能目标的实现。

二、暖通空调节能设计措施

1、加快能源研发速度，实现空调能源的可再生性。当前，空调能源绝大多数为不可再生资源。所以应加快科学研发速度，充分使用太阳能、风能等绿色可再生资源投入在实际生产活动。具体可以开发太阳能暖通节能技术，通过温度循环控制系统，实现室内温度控制，现如今的太阳能热水系统正运用到此项技术。

2、合理调节室内温度标准，减少能量消耗。暖通空调温度每调低1度，空调负荷就会增加许多，目前我国夏季室内空调标准温度为26℃一28℃左右，严格控制这一标准能够减少空调负荷。例如，夏天，可以将温度控制在27℃，同时多喝水来减低温度，达到避暑的效果。

3、减少暖通空调的余热消耗，提高能量使用率。暖通空调系统在运行时，能量并不仅仅消耗在调节温度和湿度上，还有一部分热量被排风过程消耗。目前，可以通过改良空调余热回收系统，即全热回收新风机组，减少空调能量的外泄。

4、开发具有节能环保效益的空调系统。当前空调发展市场前景较大，繁多的空调系统让消费者应接不暇。在选择空调系统时，应充分考虑空调系统的节能环保系统的设计。首先，是选用节能变频空调，暖通空调的变频技术，能够有效降低运行能量消耗。其次，选用合理的冷热器，合理的冷热器能够实现同建筑环境的有效结合，发挥最合适的冷热供应。

三、加强暖通工程造价成本控制管理的措施

1、做好施工前准备。暖通工程的造价预算工作要在实际施工前完成，预算的编制主要通过采用科学的预算方法，对工程各个环节的费用以及所需要的工程设备和材料进行估算。具体来说，施工企业要安排人员对和工程相关的市场进行实地考察，调查所需材料和设备的价格，通过对比选出最适合工程的供应商。同时对施工队伍的工作水平进行分析，从而对施工各个环节的费用进行进一步的评估。

2、从强化监督和审核的角度来提升预算水平。在工程进行过程中，为了有效保证工作的预算质量，可以通过科学的监督和审核来提升工程造价的水平，通过这种方式来有效降低误差的概率，在预算工作中，要通过科学合理的方式来进行，从强化审核的角度来达到加强预算工作的目的。预算的审核工作对整个暖通工程具有十分重要的意义，是整个预算工作的关键之处，在具体的工程过程中，我们需要通过科学合理的定位，通过预算的角度来有效提高投资效益，这些方面都具有非常重要的意义。

3、在制定工程造价预算方案时必须坚持严谨原则。暖通工程在施工过程中会遇到很多问题，在工程造价预算方面，必须要坚持成本控制的原则，通过科学合理的方式，来保证工程在建设过程中正常完成，实现预算的目的。在暖通工程的具体建设中，要采用严格的规范，对工程过程中的建设标准和规模等方面进行明确控制，预算过程中还要充分考虑到设计变更这个环节，因为设计变更会使工程量产生变化，很容易出现延误工期的情况。在预算过程中，还根据需要合理的开展工程造价和预算，通过合理的方式来加强暖通工程的管理，预算人员要将工程分为前期、中期和后期三个阶段，在制定出预算结果之后还要继续调整，从而有效避免造成造价过高的情况。

4、加强工程造价预算人员的职业素养。暖通工程造价预算是对未来工程各个环节成本费用的评估，因此预算人员的职业素养对于造价预算的准确性具有关键作用。目前，随着暖通工程的复杂程度越来越高，进行工程造价预算时，不仅需要一定的财务知识，还要有扎实的工程技术理论基础，同时还要具有实践经验。工程企业要切实加强预算人员的职业素养，通过培训、讲座等手段提高职业能力。同时要注重预算人员的职业道德，确保预算工作的独立性。

5、增强工程项目的稳定性。暖通工程比较繁琐，工程项目经常出现变更情况是造成工程造价预算工作失去作用的一个重要原因，因此加强工程项目的稳定性对于控制工程成本具有重要意义。在实际工作中，施工企业要对工程的建设规模和标准进行确定，一旦确定如不出现特殊情况不得更改；在设计招标时，要进行综合考量，选出最优的设计单位；在工程项目审批方面要严格按照审批标准执行，对于计划外支出要进行多放论证；进行工程造价时，要根据工程预算进行造价，减少意外因素的影响；制定工程合同时，要对合同条款进行限制，避免出现额外的费用增加。

地铁通风空调大系统的节能控制 篇12

地铁运营中, 空调系统是个耗能大户。要想降低空调系统的能耗, 只能从空调系统设备的优化控制和正确运行中实现。

地铁空调系统有别于地面建筑, 特别是空调大系统, 其调节对象是一个大空间的温湿度, 具有明显的滞后特点。

本文针对地铁通风空调系统的特点, 从节能的角度提出优化控制方案。

2 通风空调系统全年运行工况

车站空调、通风、排烟系统分为冬季、过渡季、夏季、夜间运行、火灾事故运行、突发客流等多种运行方式。地铁车站BAS系统不但可以提高车站空调、通风、排烟系统设备的运行管理和维护的自动化水平, 而且可以根据不同的气候条件, 按不同的工况对车站空调通风系统进行控制、调节, 为地铁乘客创造良好的候车、乘车环境, 极大地降低设备的运行能耗, 从而节约运行成本。

根据室外气象参数和室内热湿负荷的变化情况, 对空调系统进行全年运行工况的分析, 提出合理的调节方案, 以保证在全年内, 用最经济的运行方式, 满足室内温湿度设计要求。

(1) 符号说明

Iw——车站室外空气焓值, 由设在车站进风道的温湿度传感器进行监测;

Ir——车站回风空气焓值, 由设在车站环控机房回风的温湿度传感器进行监测;

To——车站空调送风温度, 由设计负荷计算确定;

Tw——室外空气温度;

Tr——车站空调回风温度, 由设在空调器回风道的温湿度传感器进行监测。

(2) 设计指标

站厅干球温度:29±1℃,

相对湿度:45%~70%;

站台干球温度:27±1℃,

相对湿度:45%~70%。

(3) 运行工况

①空调季节小新风工况

当室外空气焓值大于车站回风空气焓值:即Iw>Ir时, 属于盛夏季节。这时由于回风焓值低于室外空气焓值, 为了节约能量, 充分利用室内回风, 空调系统采用最小新风量降温除湿工况。采用此工况时, BAS系统按比例连锁调节新风阀和回风阀开度, 使一部分回风排出车站外, 另一部分回风按最小新风比与新风混合, 再经表冷器冷却后送风, 表冷器的空气处理过程是降温减湿。

◆室外空气状态变化

随着室外空气焓值的增高, 可调节表冷器的电动二通阀, 使通过表冷器的冷冻水流量逐渐增加以保证处理到所需要的露点温度。

◆室内热湿负荷变化

当室内热负荷变化时, 可使用变风量调节方法, 充分利用允许的最大送风温差, 调节空调机组的送风量, 控制室内温度。使用变风量调节方法时, 送风量不能被调得过小, 以免引起室内气流组织恶化和正压降低, 影响空调效果。同时应保证系统的最小新风量。当送风机改变送风量时, 根据室内压力监测值调节回排风机的风量, 维持一定的室内正压。风机风量减少时, 风机的功率随之降低, 极大地降低设备的运行能耗, 达到节能目的, 节约运行成本。

当室内湿负荷变化时, 可调节表冷器的电动二通阀开度, 通过改变表冷器的冷冻水流量, 从而改变露点控制室内湿度。

◆实用控制策略

在实际运营中对空调系统可采取比较实用的控制原则和控制策略, 即:

变风量控制室内温度、变露点控制室内湿度;

当空调回风温度Tr>27.5℃时, 调节表冷器的电动二通阀开度, 保证露点温度;

当空调回风温度Tr<27.5℃时, 调节空调机组的送风量, 控制室内温度在允许的范围内。

②空调季节全新风工况

当室外空气焓值小于或等于车站回风空气焓值:即Iw≤Ir时, 这时开始进入夏季或秋季, 是过渡季节。由于回风焓值总是高于室外空气焓值, 所以, 如果利用回风, 则其与新风混合后的空气焓值一定比新风的焓值高, 必然增加空调机的负荷。为了节约能量, 空调系统采用全新风降温除湿工况。采用此工况时, BAS系统关闭回风阀门, 打开新风阀门, 全部采用室外新风, 经表冷器冷却后送风, 表冷器的空气处理过程是降温除湿过程 (湿工况) 。空调器处理室外新风后送至空调区域, 排风则全部排至车站外。

室外空气状态和室内热湿负荷变化时的调节方法同空调季节小新风工况。

③非空调季节工况

当室外空气温度小于或等于车站空调送风温度, 即Tw≤To时, 进而冬季, 采用通风工况。停止冷水机组运行, 外界运行不经冷却处理直接送至车站公共区, 排风则全部排出车站外界。

(4) 焓值计算

空调通风系统工况转换的关键是室内、外空气焓值的计算和比较判断。系统检测的是空气的干球温度和相对湿度信号。空气的焓值是由空气温湿度决定的, 而温湿度每时每刻都在变化, 因此焓值也随之变化。但是由于车站公共区空间较大, 因此空气状态变化缓慢, 属于大滞后环节。为了防止工况在一天内频繁转换, 系统计算0.5~1小时内 (时间可设定) 焓值的平均值, 定期进行模式的控制和工况的转换控制 (焓值计算方法略) 。

3 车站大系统变风量控制策略

变风量系统 (VAV) 20世纪60年代诞生在美国, 现已经成为美国空调系统的主流, 并在其他国家也得到应用。VAV技术的基本原理很简单, 就是通过改变送入室内风量来满足室内变化的负荷。由于空调系统大部分时间在部分负荷下运行, 所以, 风量的减少带来了风机能耗的降低。VAV系统追求以较少的能耗来满足室内空气环境的要求。

(1) 送风量调节

图1是一个典型的地铁变风量空调系统。

可以看出地铁站大系统的VAV系统和以往的VAV系统相比, 具有一定的特殊性, 这个特殊性为我们的系统带来了极大的简化。其调节的房间是站厅和站台, 由于站厅和站台相通, 因此采用一个PID回路调节, 可认为调节的房间只有一个。这样, 就不会出现多房间调节因为压力的变化而导致的不稳定, 所以没有必要去考虑风量的测量, 可以直接认为风量只和风机的转速有关, 具体风量公式参见回排风控制。

(2) 回风机的控制

地铁车站大系统VAV还应保证车站里不会出现太大的负压或正压, 因此, 回风机的转速也需要调节使回风量与变化的送风量相匹配。

控制回风机转速与送风机转速同时按比例变化, 这时, 风道内静压不是恒定而是随风量变化, 但风道的阻力特性变化不大, 送风机的工作点变化不大, 因此送风机风量近似与转速成正比, 于是回风机转速即可与送风机同步。由于总风量近似正比于送风机转速, 由此可估计出不同转速下所需要的最小新风比, 以保证系统有足够的新风量, 这个最小新风量即可作为新风排风机此时刻转速的下限。

4 结束语

通过系统参数信息化技术, 有利于地铁空调系统节能控制, 使得地铁空调系统更优化、更节能。

参考文献

[1]GB50157-2003地铁设计规范[S].北京:中国计划出版社, 2003

[2]江亿.暖通空调系统的计算机控制管理