電氣自動化在商業建筑中央空調中節能的實現分析

廣東美的暖通設備有限公司 徐銘軒

電氣自動化在商業建筑中央空調中節能的實現分析

廣東美的暖通設備有限公司 徐銘軒

隨著科學技術的快速發展，在現代商業建筑中，電氣自動化已經廣泛應用于建筑中央空調建設中，實現了空調系統節能的目的，進一步降低了建筑能耗，使建筑設計與自然環境的沖突減緩。文章先簡要概述了電氣自動化的內涵，然后對建筑中央空調中系統節能的設計進行探討，旨在促進建筑行業的健康發展。

電氣自動化；商業建筑；中央空調；節能

引言

隨著社會經濟的快速發展，自然生態環境與經濟建設的矛盾沖突越來越激烈，為了適應社會發展的需求，人們對自然資源的開采力度逐漸增加，尤其是現代建筑行業，對自然資源的消耗量更高。鑒于此，目前，很多建筑企業逐漸重視建筑節能，將電氣自動化引入到建筑中央空調設計中，以實現空調系統的節能設計。

1.電氣自動化概述

電氣自動化是工業技術發展的重要內容，也是當前高校學科的重要組成，具有很高的研究價值與實用價值。簡單來說，電氣自動化技術設計領域相當廣泛，包括電氣行業、航空航天器材制造、加用電器等都有電氣自動化的身影，電氣自動化的功能是對電氣系統運行進行設計，通過信息技術或者控制技術實現電氣設備的自動化運作，提高電氣工作效率，比如常見的變頻、節能設計都是電氣自動化的研究成果，電氣自動化的應用對降低資源能耗有積極的意義。

2.電氣自動化在現代商業建筑中央空調系統節能中的應用

當前，商業建筑廣泛應用中央空調，且中央空調在商業建筑中的能耗占到整個商業建筑總能耗的50%。因此進行中央空調節能設計，對降低建筑生產能耗有重要意義。

2.1 合理設計空調系統冷熱源設備

制冷與制熱是中央空調的主要功能，而這兩種功能的實現需要通過冷熱源系統的運作來完成。現代商業建筑空調系統的作用巨大，需要承載的系統整體符合也較大。一般而言，商業建筑中央空調最大冷負荷在7000KW左右，而最大熱負荷在5000KW左右，因此對冷熱源系統的設備要求較高。為了實現中央空調系統的節能設計，往往可以將系統冷熱源集中設置在建筑地下層或者頂層，這樣做的目的是有效節省建筑空間，并且還能夠節省管道距離來避免冷熱能耗的浪費。

在中央空調的電氣自動化設計中，自動化設計主要對冷源系統中的冷凍水系統、冷卻水系統、冷卻塔系統等進行監控，然后可以編排每天制冷的之間或者根據商業建筑供冷與供暖的需求，根據現場實際溫度進行系統的開啟與關閉工作，并時刻監視冷卻設備的工作狀況，這樣能夠保證每臺制冷設備的運行時間平衡，減少一些不必要設備的運行。當冷凍機組以及循環水泵運行符合實際要求，可以開始進行冷凍機組運行時間的累計，對每小時的運行情況自動顯示在冷凍機組的顯示屏上，當冷凍機組運行到一段時間后自動啟用備用冷凍機組，使設備的運行時間合理，從而達到延長設備使用壽命的目的，此外，在設備的控制上，運用“遲開機早關機”原則還能通過控制冷凍機組的開機與關機來達到降低能耗的目的。

而在空調系統中熱源系統的自動化控制上，主要對鍋爐供暖管道、熱水循環泵、集水器等進行監視，系統節能設計操作中，主要是通過采集熱水循環泵的運行參數來合理設計設備的啟停。設備啟停采取變頻控制的方式，根據出水溫度、壓力等調節運行速率，達到節能的目的，熱源供應中，如果供應的水溫偏低，系統可以通過控制調大蒸汽閥的張開力度來達到提高熱水溫度的目的，如果水溫偏高，則可以調小蒸汽閥的張開力度。

2.2 優化空調風柜冷凍水的節能設計

在中央空調風柜中加入電氣自動化控制，主要是制定PID閉環調節策略，對設備的狀態、信號燈進行采集，使室內環境溫度與濕度適宜。

2.2.1 冬季溫度控制

對于系統中的冷/熱水閥門的調節上，在冬季室外溫度較低的情況下，空調系統主要對熱水閥門的控制比較頻繁，通過計算室內溫度、回風溫度與設定值的偏差，使用電氣自動化比例積分運算規律來控制閥門的張開力度，其控制曲線圖如圖1所示。

圖1 熱水閥控制曲線圖（冬季）

當回風溫度小于設定值，熱水閥的張開力度加大，使室內溫度提高，達到設定值，反之亦然，從而使室內溫度始終達到用戶所需。

2.2.2 夏季溫度控制

在夏季室外溫度較高的情況下，也需要根據室內溫度、回風溫度與設定值的偏差，通過電氣自動化比例積分運算規律來控制閥門的張開力度，其控制曲線見圖2。

圖2 冷水閥控制曲線圖（夏季）

當室內溫度或者回風溫度小于設定值，需要將水閥的張開力度減小，減少冷源的進入量，使室內溫度達到設定值。而如果室內溫度大于設定值，就需要增加水閥的張開力度，使室內溫度降低并達到設定值，達到節能的目的。

2.3 優化空調系統中送排風設備的設計

空調風系統主要是對送風口、風道與風速等進行調節，使空調通風系統能夠高效運行。首先，送風的溫度根據室內溫度進行自動調節，由于各個季節室內溫差不同，因此送風量的值也是不同的，通過合理的調整能夠減少能耗，并且送風溫差還與能耗有較大影響，如果空調送風溫差與環境溫差的值在4～8℃左右，如果送分溫度沒上升1%，送風量可減少1%。因此加大送風溫差可以緩和能源消耗力度。將電氣自動化設備加入到風閥的控制中，主要是通過監測室內溫度的變化情況，對風閥做最佳的調節，這樣不僅能夠提高內部人員的舒適度，還能夠達到節能的目的。

3.結語

總之，在現代商業建筑中央空調系統中使用電氣自動化技術，能夠達到降低能耗，提高電氣系統運行穩定的作用。中央空調系統節能的自動化設計中設計多種技術，包括冷/熱設備控制、風閥控制、水閥控制，為了保證自動化控制的順利進行，在設計過程中應做到精密化管理，以更好的促進空調節能的目的。

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徐銘軒（1982—），男，江西南昌人，本科，廣東美的暖通設備有限公司研發工程師，研究方向：中央空調集控節能。