【摘要】節(jié)能降耗是舒適性空調(diào)的任務之一，本文研究了多主機并聯(lián)時，主機的最優(yōu)負荷分配的能源管理的方法和效果；對一次變流量的冷凍水泵系統(tǒng)的控制方法提出策略，提出最小靜壓法的變風量系統(tǒng)的控制方法。
　　關(guān)鍵詞：空調(diào)自動化系統(tǒng)，節(jié)能，舒適性空調(diào)
　　1空調(diào)系統(tǒng)的能量管理
　　空調(diào)系統(tǒng)作為建筑物的能耗大戶，必須有效的管理才能達到節(jié)能的目的。傳統(tǒng)的中央空調(diào)系統(tǒng)往往通過間接的參數(shù)來調(diào)節(jié)以實現(xiàn)需求和供冷的平衡，例如主機系統(tǒng)和末端系統(tǒng)通過冷凍水的進出水溫度和設定點的差來確定需求與供應的管理，空氣處理機和VAV末端通過管道壓力來平衡需求與供給。但是上述參數(shù)通常存在系統(tǒng)上的延時，存在系統(tǒng)穩(wěn)定時間長，控制精度差的缺點。空調(diào)自動化系統(tǒng)的給負載的預測和冷量的“按需供應”提供可能〔繃�？照{(diào)自動化系統(tǒng)通過收集空調(diào)末端的負載參數(shù)直接反饋到主機模塊和冷凍水模塊，大大的提高了控制速度和精度。
　　空調(diào)系統(tǒng)一般是按照最大的冷量負載來選型設計的，而實際運行中，絕大多數(shù)時間處于部分負載的狀態(tài)，在滿足舒適性的前提下，可以通過優(yōu)化控制和管理來實現(xiàn)節(jié)能的目的。通過空調(diào)自動化系統(tǒng)可以在多方而實現(xiàn)節(jié)能的目的。本文主要討論以下幾個方面：
　　（1）多臺空調(diào)主機共用冷凍水系統(tǒng)承擔建筑物負荷時，如何對主機系統(tǒng)進行優(yōu)化和管理;
　　（2）空調(diào)末端負載變化時，冷凍水泵如何根據(jù)負載進行調(diào)節(jié)，降低管路損耗。
　�。�3）空調(diào)末端水系統(tǒng)的定流量控制，減少山于水管壓頭變化而造成末端欠流量和過流量的為問題。
　　（4）空氣處理機和變風量末端實現(xiàn)最優(yōu)的變風量控制。
　　2多主機的最優(yōu)能量管理辦法
　　空調(diào)主機是空調(diào)系統(tǒng)的耗能大戶，據(jù)統(tǒng)計，空調(diào)主機在整個空調(diào)系統(tǒng)中的能耗要占到整個空調(diào)系統(tǒng)能耗的40%以上，如何對空調(diào)主機進行節(jié)能降耗的控制和管理將對實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的能量最優(yōu)管理的關(guān)鍵。
　　2.1主機的經(jīng)濟運行模式
　　當空調(diào)系統(tǒng)不處于滿負荷運行工況時，除了通過讓主機運行于部分負荷工況來達到節(jié)約能源的目的外，還可以通過調(diào)節(jié)主機和末端的溫度設定點來達到節(jié)能降耗的目的，但是通過提高制冷溫度設定點的方法會造成末端的冷量達不到設計冷量，而造成空調(diào)不制冷等假象。因此在采用空調(diào)的經(jīng)濟運行模式時必須綜合考慮滿足系統(tǒng)的節(jié)能和舒適性兩個方面，通過檢測室外溫度和濕度以及空調(diào)系統(tǒng)的運行時間表來控制機組運行在經(jīng)濟運行模式，以達到降低運行成本的目的。
　　2.2主機節(jié)能的展望
　　在多主機并聯(lián)系統(tǒng)中，空調(diào)主機要達到節(jié)能降耗運行的目的，除了提高空調(diào)主機本身COP能力外，在部分負載的情況下，可以通過最優(yōu)性能系數(shù)曲線法使空調(diào)主機始終運行于最高的COP段，也可大幅降低空調(diào)能耗。
　　在過渡季節(jié)時，使機組處于經(jīng)濟模式，通過調(diào)高空調(diào)主機的出水的溫度，也可以達到節(jié)能降耗的結(jié)果。但是該種調(diào)節(jié)方式是以犧牲空調(diào)末端冷量和舒適性來達到的。由此使用該種方法來進行節(jié)能降耗時，需要權(quán)衡節(jié)能和舒適性這兩個方面。
　　3水泵節(jié)能控制
　　水泵是空調(diào)主機冷凍水系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)的關(guān)鍵元件，水泵的控制與管理與整個空調(diào)系統(tǒng)的控制和管理有密切的聯(lián)系，通過水泵控制方法進行改進。
　　如圖1所示的一次泵變流量系統(tǒng)是冷水變流量系統(tǒng)，不管是供回水干管，還是冷水機組蒸發(fā)器中的冷水流量都隨著末端負荷變化而變化的。這種系統(tǒng)與傳統(tǒng)的變流量系統(tǒng)不同之處在于旁通管管徑不同、旁通閥的控制源不同、水泵是否變速運行、冷水機組的出水管上是否設置電動隔離閥。圖1所示系統(tǒng)的旁通管是按通過最大冷水機組的最小允許水量來設計的，而傳統(tǒng)的旁通型變流量系統(tǒng)的旁通管是按旁通一臺冷水機組的流量來設計的，因此前者的旁通管較后者的小。CSM控制器可以通過檢查流經(jīng)冷水機組兩側(cè)的水壓差或流量計來檢查主機側(cè)和末端供水干管的冷凍水的水流量。當進入末端系統(tǒng)的冷凍水流量大于單臺冷水機組的最小允許的水流量，旁通閥處于始終處于關(guān)閉狀態(tài)；隨著進入末端系統(tǒng)的水流量逐漸減少，即意味著末端的冷量需求逐漸降低，CSM控制器根據(jù)建筑物負荷情況關(guān)閉空調(diào)主機，并關(guān)閉該機組的電動閥，將該機組從系統(tǒng)中切出；當進入末端系統(tǒng)的冷凍水水流量小于單臺冷水機組最小允許水流量時，旁通閥開度逐漸增大，進入末端干管的冷凍水量越少，旁通閥的開度越大，流經(jīng)旁通閥的冷凍水量越多。當末端系統(tǒng)完全無需求時，所有的冷凍水經(jīng)由旁通閥，主機側(cè)水冷凍水系統(tǒng)短循環(huán)。

　　一次泵冷水變流量系統(tǒng)具有初投資小，節(jié)省制冷機房占地面積和降低運行費用的優(yōu)點，但也有機組啟�？刂�、旁通閥最小流量控制較復雜，機組啟停時會造成供水溫度波動的缺點。這種系統(tǒng)適用于至少有30%以上水流量變化、空調(diào)房間的溫度控制允許冷水供水溫度有少量變化（如舒適性空調(diào)系統(tǒng)）的變流量水系統(tǒng)。為了充分發(fā)揮這種水系統(tǒng)節(jié)能的潛力，正確設計水系統(tǒng)是十分重要的。
　　4末端水系統(tǒng)的控制
　　在變流量系統(tǒng)中，空調(diào)末端水系統(tǒng)的設計與控制也是決定該系統(tǒng)成功與否的關(guān)鍵，有很多失敗的變流量系統(tǒng)的案例，往往是忽視空調(diào)末端水系統(tǒng)的設計與控制造成的。
　　對于空調(diào)末端的水系統(tǒng)來說，最優(yōu)的運行系統(tǒng)是水力平衡系統(tǒng)，水力平衡系統(tǒng)包括兩方面：流量平衡和壓力平衡。前者指的是在任何情況下，系統(tǒng)供水和末端的流量均能滿足載冷的量的要求。壓力平衡指系統(tǒng)壓力在任何情況均滿足供水要求，不在任何閥門和管路上造成額外的壓力降。水力平衡有兩種類型，靜態(tài)水力平衡和動態(tài)水力平衡，靜態(tài)水力平衡多見于定流量系統(tǒng)，它指水力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)沒有任何變化時，系統(tǒng)始終處于平衡狀態(tài)；動態(tài)平衡多用于變流量系統(tǒng)，當水力系統(tǒng)中的閥門投切或者比例調(diào)節(jié)時，系統(tǒng)仍能維持平衡狀態(tài)。
　　如圖2所示，假設系統(tǒng)為靜態(tài)平衡系統(tǒng)，當所有末端的水閥均開啟時，調(diào)試時即使各個末端已經(jīng)調(diào)試平衡，當實際使用時，當某些末端調(diào)節(jié)或關(guān)閉時，會造成其他末端兩端的壓差變化，從而因此其他未調(diào)節(jié)末端水量的變化，從而引起失調(diào)，這種失調(diào)現(xiàn)象是一種動態(tài)的失調(diào)現(xiàn)象，例如：當系統(tǒng)處于靜態(tài)平衡的過程中，當節(jié)點2和7之間的末端的水閥關(guān)閉，系統(tǒng)流量不能瞬間變化，多余的流量主要是通過節(jié)點3和6、4和7之間的末端承受，造成上述末端的流量偏大和壓降偏大的情況。
　

　　5變風量系統(tǒng)的控制
　　變風量末端主要有四種類型：節(jié)流型、風機動力型、雙風道型、旁通型�，F(xiàn)在比較廣泛的運用到實際工程中的主要是節(jié)流型和風機動力型這兩種。節(jié)流型變風量末端主要通過節(jié)流元件：出風導葉、氣囊等對風道的開度大小進行調(diào)節(jié)以達到調(diào)整風量的目的。風機動力型的變風量末端裝置是從節(jié)流型的變風量末端系統(tǒng)發(fā)展來的，通過在管道內(nèi)置加壓風機來增加機組的風量調(diào)節(jié)能力。根據(jù)加壓風機的排列布置方式的不同，又分為：串聯(lián)風機動力型和并聯(lián)風機動力型。前者是風機和變風量閥串聯(lián)在同一風道中，一次風既通過風機，也通過變風量閥，通過風機增加機組的靜壓。并聯(lián)風機動力型的變風量末端是指風機和變風量閥并聯(lián)布置，一次風只通過變風量閥，風機不作為加壓風機。
　　本文提出最小靜壓控制的控制方法。對于最小靜壓控制法來說，系統(tǒng)中最遠端的VAV末端作為系統(tǒng)測量的點，當風量需求增大時，優(yōu)先開啟VAV末端的風閥；當需求風量降低時，優(yōu)先降低AHU的風機轉(zhuǎn)速，始終維持最小的靜壓。如下圖3為最小靜壓控制方法的原理圖。“變風量控制器”包含兩個PID循環(huán)，第一個PID循環(huán)為：根據(jù)被控制區(qū)域的采樣溫度和設定溫度計算該區(qū)域需求風量；第二個PID循環(huán)，根據(jù)風量和風閥的最大開度計算該末端的滿足風量的最小供風靜壓；第三個PID循環(huán)為“AHU變頻控制柜”根據(jù)所有的末端中最低靜壓需求的一個末端作為控制點，控制輸入AHU送風機的頻率。其中最后一個PID的控制點會根據(jù)末端的需求靜壓變化而通過軟件開關(guān)來選擇。一般來說VAV末端會選取風閥開度為30%時作為最小開度，80%的風閥開度作為最大風閥開度，末端系統(tǒng)的裕量足夠保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
　　6結(jié)論
　　中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能降耗的目標是空調(diào)自動化系統(tǒng)的一個重要任務，通過空調(diào)自動化控制系統(tǒng)來實現(xiàn)建筑物節(jié)能是未來發(fā)展的方向。本文主要是研究的能量管理的手段和方法，著重解決部分負載時，系統(tǒng)運行和管理的方法和策略：當多主機并聯(lián)系統(tǒng)處于部分負載時可根據(jù)最優(yōu)負荷曲線來分配負荷的方法，同時水泵節(jié)能、末端水系統(tǒng)、、變風量系統(tǒng)的控制等措施。
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