【摘要】節(jié)能降耗是舒適性空調(diào)的任務(wù)之一，本文研究了多主機(jī)并聯(lián)時(shí)，主機(jī)的最優(yōu)負(fù)荷分配的能源管理的方法和效果；對(duì)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(fēng)量系統(tǒng)的控制方法。
　　關(guān)鍵詞：空調(diào)自動(dòng)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(hù)，必須有效的管理才能達(dá)到節(jié)能的目的。傳統(tǒng)的中央空調(diào)系統(tǒng)往往通過(guò)間接的參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)以實(shí)現(xiàn)需求和供冷的平衡，例如主機(jī)系統(tǒng)和末端系統(tǒng)通過(guò)冷凍水的進(jìn)出水溫度和設(shè)定點(diǎn)的差來(lái)確定需求與供應(yīng)的管理，空氣處理機(jī)和VAV末端通過(guò)管道壓力來(lái)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(shí)，存在系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)，控制精度差的缺點(diǎn)�？照{(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)的給負(fù)載的預(yù)測(cè)和冷量的“按需供應(yīng)”提供可能〔繃。空調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)通過(guò)收集空調(diào)末端的負(fù)載參數(shù)直接反饋到主機(jī)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(fù)載來(lái)選型設(shè)計(jì)的，而實(shí)際運(yùn)行中，絕大多數(shù)時(shí)間處于部分負(fù)載的狀態(tài)，在滿(mǎn)足舒適性的前提下，可以通過(guò)優(yōu)化控制和管理來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。通過(guò)空調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)可以在多方而實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。本文主要討論以下幾個(gè)方面：
　　（1）多臺(tái)空調(diào)主機(jī)共用冷凍水系統(tǒng)承擔(dān)建筑物負(fù)荷時(shí)，如何對(duì)主機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和管理;
　　（2）空調(diào)末端負(fù)載變化時(shí)，冷凍水泵如何根據(jù)負(fù)載進(jìn)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(guò)流量的為問(wèn)題。
　�。�4）空氣處理機(jī)和變風(fēng)量末端實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的變風(fēng)量控制。
　　2多主機(jī)的最優(yōu)能量管理辦法
　　空調(diào)主機(jī)是空調(diào)系統(tǒng)的耗能大戶(hù)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，空調(diào)主機(jī)在整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)中的能耗要占到整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)能耗的40%以上，如何對(duì)空調(diào)主機(jī)進(jìn)行節(jié)能降耗的控制和管理將對(duì)實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的能量最優(yōu)管理的關(guān)鍵。
　　2.1主機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式
　　當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)不處于滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行工況時(shí)，除了通過(guò)讓主機(jī)運(yùn)行于部分負(fù)荷工況來(lái)達(dá)到節(jié)約能源的目的外，還可以通過(guò)調(diào)節(jié)主機(jī)和末端的溫度設(shè)定點(diǎn)來(lái)達(dá)到節(jié)能降耗的目的，但是通過(guò)提高制冷溫度設(shè)定點(diǎn)的方法會(huì)造成末端的冷量達(dá)不到設(shè)計(jì)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(jì)運(yùn)行模式時(shí)必須綜合考慮滿(mǎn)足系統(tǒng)的節(jié)能和舒適性?xún)蓚�(gè)方面，通過(guò)檢測(cè)室外溫度和濕度以及空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間表來(lái)控制機(jī)組運(yùn)行在經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式，以達(dá)到降低運(yùn)行成本的目的。
　　2.2主機(jī)節(jié)能的展望
　　在多主機(jī)并聯(lián)系統(tǒng)中，空調(diào)主機(jī)要達(dá)到節(jié)能降耗運(yùn)行的目的，除了提高空調(diào)主機(jī)本身COP能力外，在部分負(fù)載的情況下，可以通過(guò)最優(yōu)性能系數(shù)曲線法使空調(diào)主機(jī)始終運(yùn)行于最高的COP段，也可大幅降低空調(diào)能耗。
　　在過(guò)渡季節(jié)時(shí)，使機(jī)組處于經(jīng)濟(jì)模式，通過(guò)調(diào)高空調(diào)主機(jī)的出水的溫度，也可以達(dá)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(lái)達(dá)到的。由此使用該種方法來(lái)進(jìn)行節(jié)能降耗時(shí)，需要權(quán)衡節(jié)能和舒適性這兩個(gè)方面。
　　3水泵節(jié)能控制
　　水泵是空調(diào)主機(jī)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(gè)空調(diào)系統(tǒng)的控制和管理有密切的聯(lián)系，通過(guò)水泵控制方法進(jìn)行改進(jìn)。
　　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(jī)組蒸發(fā)器中的冷水流量都隨著末端負(fù)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(yùn)行、冷水機(jī)組的出水管上是否設(shè)置電動(dòng)隔離閥。圖1所示系統(tǒng)的旁通管是按通過(guò)最大冷水機(jī)組的最小允許水量來(lái)設(shè)計(jì)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(tái)冷水機(jī)組的流量來(lái)設(shè)計(jì)的，因此前者的旁通管較后者的小。CSM控制器可以通過(guò)檢查流經(jīng)冷水機(jī)組兩側(cè)的水壓差或流量計(jì)來(lái)檢查主機(jī)側(cè)和末端供水干管的冷凍水的水流量。當(dāng)進(jìn)入末端系統(tǒng)的冷凍水流量大于單臺(tái)冷水機(jī)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(jìn)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(fù)荷情況關(guān)閉空調(diào)主機(jī)，并關(guān)閉該機(jī)組的電動(dòng)閥，將該機(jī)組從系統(tǒng)中切出；當(dāng)進(jìn)入末端系統(tǒng)的冷凍水水流量小于單臺(tái)冷水機(jī)組最小允許水流量時(shí)，旁通閥開(kāi)度逐漸增大，進(jìn)入末端干管的冷凍水量越少，旁通閥的開(kāi)度越大，流經(jīng)旁通閥的冷凍水量越多。當(dāng)末端系統(tǒng)完全無(wú)需求時(shí)，所有的冷凍水經(jīng)由旁通閥，主機(jī)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(jī)房占地面積和降低運(yùn)行費(fèi)用的優(yōu)點(diǎn)，但也有機(jī)組啟�？刂�、旁通閥最小流量控制較復(fù)雜，機(jī)組啟停時(shí)會(huì)造成供水溫度波動(dòng)的缺點(diǎn)。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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)與控制造成的。
　　對(duì)于空調(diào)末端的水系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，最優(yōu)的運(yùn)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(mǎn)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(mǎn)足供水要求，不在任何閥門(mén)和管路上造成額外的壓力降。水力平衡有兩種類(lèi)型，靜態(tài)水力平衡和動(dòng)態(tài)水力平衡，靜態(tài)水力平衡多見(jiàn)于定流量系統(tǒng)，它指水力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)沒(méi)有任何變化時(shí)，系統(tǒng)始終處于平衡狀態(tài)；動(dòng)態(tài)平衡多用于變流量系統(tǒng)，當(dāng)水力系統(tǒng)中的閥門(mén)投切或者比例調(diào)節(jié)時(shí)，系統(tǒng)仍能維持平衡狀態(tài)。
　　如圖2所示，假設(shè)系統(tǒng)為靜態(tài)平衡系統(tǒng)，當(dāng)所有末端的水閥均開(kāi)啟時(shí)，調(diào)試時(shí)即使各個(gè)末端已經(jīng)調(diào)試平衡，當(dāng)實(shí)際使用時(shí)，當(dāng)某些末端調(diào)節(jié)或關(guān)閉時(shí)，會(huì)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(dòng)態(tài)的失調(diào)現(xiàn)象，例如：當(dāng)系統(tǒng)處于靜態(tài)平衡的過(guò)程中，當(dāng)節(jié)點(diǎn)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(guò)節(jié)點(diǎn)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(fēng)量系統(tǒng)的控制
　　變風(fēng)量末端主要有四種類(lèi)型：節(jié)流型、風(fēng)機(jī)動(dòng)力型、雙風(fēng)道型、旁通型�，F(xiàn)在比較廣泛的運(yùn)用到實(shí)際工程中的主要是節(jié)流型和風(fēng)機(jī)動(dòng)力型這兩種。節(jié)流型變風(fēng)量末端主要通過(guò)節(jié)流元件：出風(fēng)導(dǎo)葉、氣囊等對(duì)風(fēng)道的開(kāi)度大小進(jìn)行調(diào)節(jié)以達(dá)到調(diào)整風(fēng)量的目的。風(fēng)機(jī)動(dòng)力型的變風(fēng)量末端裝置是從節(jié)流型的變風(fēng)量末端系統(tǒng)發(fā)展來(lái)的，通過(guò)在管道內(nèi)置加壓風(fēng)機(jī)來(lái)增加機(jī)組的風(fēng)量調(diào)節(jié)能力。根據(jù)加壓風(fēng)機(jī)的排列布置方式的不同，又分為：串聯(lián)風(fēng)機(jī)動(dòng)力型和并聯(lián)風(fēng)機(jī)動(dòng)力型。前者是風(fēng)機(jī)和變風(fēng)量閥串聯(lián)在同一風(fēng)道中，一次風(fēng)既通過(guò)風(fēng)機(jī)，也通過(guò)變風(fēng)量閥，通過(guò)風(fēng)機(jī)增加機(jī)組的靜壓。并聯(lián)風(fēng)機(jī)動(dòng)力型的變風(fēng)量末端是指風(fēng)機(jī)和變風(fēng)量閥并聯(lián)布置，一次風(fēng)只通過(guò)變風(fēng)量閥，風(fēng)機(jī)不作為加壓風(fēng)機(jī)。
　　本文提出最小靜壓控制的控制方法。對(duì)于最小靜壓控制法來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)中最遠(yuǎn)端的VAV末端作為系統(tǒng)測(cè)量的點(diǎn)，當(dāng)風(fēng)量需求增大時(shí)，優(yōu)先開(kāi)啟VAV末端的風(fēng)閥；當(dāng)需求風(fēng)量降低時(shí)，優(yōu)先降低AHU的風(fēng)機(jī)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(fēng)量控制器”包含兩個(gè)PID循環(huán)，第一個(gè)PID循環(huán)為：根據(jù)被控制區(qū)域的采樣溫度和設(shè)定溫度計(jì)算該區(qū)域需求風(fēng)量；第二個(gè)PID循環(huán)，根據(jù)風(fēng)量和風(fēng)閥的最大開(kāi)度計(jì)算該末端的滿(mǎn)足風(fēng)量的最小供風(fēng)靜壓；第三個(gè)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(gè)末端作為控制點(diǎn)，控制輸入AHU送風(fēng)機(jī)的頻率。其中最后一個(gè)PID的控制點(diǎn)會(huì)根據(jù)末端的需求靜壓變化而通過(guò)軟件開(kāi)關(guān)來(lái)選擇。一般來(lái)說(shuō)VAV末端會(huì)選取風(fēng)閥開(kāi)度為30%時(shí)作為最小開(kāi)度，80%的風(fēng)閥開(kāi)度作為最大風(fēng)閥開(kāi)度，末端系統(tǒng)的裕量足夠保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
　　6結(jié)論
　　中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能降耗的目標(biāo)是空調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)的一個(gè)重要任務(wù)，通過(guò)空調(diào)自動(dòng)化控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑物節(jié)能是未來(lái)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(fù)載時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行和管理的方法和策略：當(dāng)多主機(jī)并聯(lián)系統(tǒng)處于部分負(fù)載時(shí)可根據(jù)最優(yōu)負(fù)荷曲線來(lái)分配負(fù)荷的方法，同時(shí)水泵節(jié)能、末端水系統(tǒng)、、變風(fēng)量系統(tǒng)的控制等措施。
　　參考文獻(xiàn)
　　[1]寧永生,王琪輝,張英.大型空調(diào)中央監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].暖通空調(diào),2004,34(3):5961
　　[2]江善國(guó),美國(guó)的空調(diào)程控節(jié)能系統(tǒng)，暖通空調(diào)[J]，1997增刊
　　[3]陳勁暉，一次泵變流量系統(tǒng)的應(yīng)用探討[J].，流體機(jī)械，2005,33(6):35-38.
　　[4]勞文慧.空調(diào)節(jié)能技術(shù)分析[J]..制冷，2004(3):18---20
　　[5]鄒同華等，中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的機(jī)會(huì)與措施[J]，流體機(jī)械，2000（2）：47—50
　　

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