1.引言

社會調(diào)查顯示了當(dāng)前我國能源的使用情況，建筑行業(yè)的能源消耗占到了總能源消耗的30%，而裝有中央空調(diào)的建筑物中其能源消耗占到了70%，隨著時間的推移這些數(shù)字還在不斷增長。根據(jù)這些數(shù)據(jù)能夠看出，中央空調(diào)的節(jié)能技術(shù)在降低能源消耗、創(chuàng)造經(jīng)濟效益與社會效益中具有重要意義。

2.中央空調(diào)的控制原理

空調(diào)系統(tǒng)的作用是對室內(nèi)空氣進行處理，使空氣的溫度、濕度、流速及潔凈度、新鮮度等指標(biāo)符合使用要求。為此，必須對空氣采取冷卻或加熱、減濕或增濕以及過濾等處理措施，其相應(yīng)設(shè)備有制冷機組、熱水爐、空調(diào)機組、風(fēng)機盤管等。當(dāng)被調(diào)房間溫濕度受內(nèi)部熱源干擾或室外溫濕度變化而發(fā)生波動時，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)定值進行比較后發(fā)出指令給執(zhí)行器，執(zhí)行器動作后，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)原理及規(guī)律等由微處理器自動控制的。冷水機組由壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器與節(jié)流元件組成，壓縮機把制冷劑壓縮，壓縮后的制冷劑進入冷凝器，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)流元件進入蒸發(fā)器進行蒸發(fā)吸收，使冷凍水降溫，然后冷凍水進入水冷風(fēng)機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)一一般應(yīng)按照等效溫度(ET)和C02濃度來進行設(shè)計。所謂等效溫度是反映人們舒適感覺的一個綜合指標(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。所以，等效溫度隨四季變化有較大變化。

3.中央空調(diào)的控制特點

3.1干擾性

空調(diào)系統(tǒng)在長期運行中，由于外部條件(如風(fēng)、晴、雨、雪、氣溫、太陽輻射)和內(nèi)部條件(如空調(diào)房間中設(shè)備、照明的開關(guān)和投入運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)的運行形成干擾。

3.2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白控系統(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。

3.3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)溫度與濕度的控制。這兩個參數(shù)常常是在一個調(diào)節(jié)對象里同時進行調(diào)節(jié)的兩個被調(diào)量，兩個參數(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F，就引起了室內(nèi)相對濕度的變化;溫度升高相對濕度就會降低，溫度降低相對濕度就會增加;在調(diào)節(jié)過程中，對某一參數(shù)進行調(diào)節(jié)時，同時也引起另一參數(shù)的變化。

3.4多工況運行及轉(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，按照一定的運行方式(即工況)進行調(diào)節(jié)的;同時在內(nèi)外條件發(fā)生顯著變化時要改變運行調(diào)節(jié)方式，即進行運行工況的轉(zhuǎn)換。

3.5整體控制性

空調(diào)自動控制系統(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)換與空氣處理過程使每個環(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)操作規(guī)程進行，處理過程中的各個參數(shù)調(diào)節(jié)及聯(lián)鎖控制都不是孤立進行，而是與室內(nèi)溫濕度密切相關(guān)的。

4.中央空調(diào)節(jié)能控制途徑

4.1空調(diào)機組

空調(diào)機組是智能建筑中耗能最多的設(shè)備其運行方式不同，應(yīng)從以下幾個方面考慮空調(diào)機組的節(jié)能：

4.1.1全年運行系統(tǒng)的工況自動轉(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)及工藝的不同要求進行丁況的轉(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)運行參數(shù)來實現(xiàn)。

4.1.2控制器參數(shù)選擇

合理選擇每個回路的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，既浪費能量又影響執(zhí)行器的壽命。

4.1.3多級控制的有效配合

對有些系統(tǒng)具有中央空調(diào)機組外，在房間配有再加熱盤管(特別是工藝空調(diào))實現(xiàn)單獨調(diào)節(jié)。此時，應(yīng)合理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，造成房間再加熱的浪費能量現(xiàn)象發(fā)生。

4.1.4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，選用傳感器的精度高，產(chǎn)生的節(jié)能效益遠大于傳感器的價格。

4.1.5溫度設(shè)定值應(yīng)隨室外溫度自動調(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，又能實現(xiàn)節(jié)能。冬季也適合類似控制。

4.2冷水機組

通過計算機對樓宇內(nèi)外環(huán)境溫度、濕度實時測量及對樓宇熱慣性的預(yù)v測，確定最優(yōu)化的設(shè)備啟、停時間。此項措施預(yù)計可使主機、水泵、冷卻塔風(fēng)機平均每天減少運行時間。同時根據(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)機類設(shè)備的風(fēng)量，也可使主機負(fù)荷下降，從而控制機組運行臺數(shù)。

4.3熱水系統(tǒng)

4.3.1鍋爐系統(tǒng)

首先，根據(jù)供暖需求量，通過開關(guān)鍋爐的臺數(shù)進行控制;其次，根據(jù)室外溫度對供水水溫重新進行設(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。

4.3.2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，通過一個室外恒溫器，當(dāng)負(fù)荷減少時重新設(shè)定供水溫度，當(dāng)熱水泵不運行時，通過流量開關(guān)聯(lián)鎖把兩通閥關(guān)閉。