關于中央空調設計與節能維護問題分析

陳贊親

摘 要：隨著國家經濟的快速發展，人們對室內環境條件要求有了相應的提升。作為暖通設備的重要組成部分，中央空調是現代人們改善室內環境的重要設備之一。另一方面，近年來，國家提出了節能減排的多項要求，倡導綠色、低碳、環保等理念。為響應國家號召，中央空調也應符合節能等要求。筆者在下文對中央空調控制系統的特征進行介紹，再通過對中央空調節能的技術分析，從系統設計、設備、管理等方面提出了相應的節能方法，從而促進中央空調節能效率的提高。

關鍵詞：中央空調；節能設計；節能技術

1.中央空調控制系統特征

中央空調系統是一個非常復雜的控制系統，其具有以下幾方面特征：

（1）干擾性。中央空調一般安裝于建筑內，該建筑內中央空調的運行條件、狀況等都會受到一些條件的影響，其中內部條件包括安裝空調房間的設備狀況、照明等，外部條件包括天氣是否晴雨、是否雨雪天氣、是否受到輻射等。

（2）調節對象的特性。在相同的被干擾的環境下，空調不同調節對象的控制程度是隨之變化的，具體來說，是隨著時間的推移而產生不一樣的變化。對此，在空調設計時，需要安裝自動化系統克服此缺陷，避免其干擾，保持建筑內的濕度、溫度及空氣質量等關鍵指標，一般空調對象的個性和空調系統的合理性對空氣溫度、濕度的控制效果也是有較大影響的。

（3）濕度相關性。在空調控制系統中，一般重要的控制參數有兩類，即溫度與濕度。而空調系統中，往往會因為一個控制參數的變化而導致另一個控制參數隨之變化。一般在實際控制過程中，兩個參數都是同時進行控制的，并且又相互作用。

（4）轉換控制多工況同時運行。受到空調控制系統運行環境的影響，空調在調節使用時，都會是采用一定方式（工況）運行，而空調系統則會加強對環境參數的調節。如果空調建筑內外的環境變化非常之大時，此時的運行方式（工況）就會發生相互轉換的變化，調節方式也相應產生變化。

（5）整體控制性能。中央空調控制系統主要是對建筑內的溫度、濕度兩個主要參數進行調節控制的，其涉及到空氣處理與工況轉換的過程。中央空調控制系統是一個緊密相連的、整體性的系統，在空氣處理過程中相關設備的開、關等都不是孤立的，而是與系統整體控制相關聯的，建筑內溫度、濕度的控制是緊密相關的，且互相有影響。

2.中央空調設計

2.1水泵的選擇與水系統的設計

在變流量空調水系統中，其具體的調節方法主要分為四種，包括節流調節、變通調節、二次泵系統調節、一次泵變流速調節。在節流調節中，主要是將控制閥門安裝在供水總管上，以此來控制系統能量。在變通調節方法，則是將旁通設置在供水管上，通過供水和回水之間的壓差來完成具體的調節任務。因此在實際設計工作中，需要與實際情況有效結合，以此來選擇最具適合的設計方案，實現水泵的優選，確保水系統能夠達到最佳運行狀態。

2.2電路的設計

當前中央空調的水泵控制柜，其主要是由停止、手動和自動按鈕等組成。電氣化水泵自動控制柜可以自動化收集環境溫度、水流量、其他設備信號傳輸，具有非常顯著的節能效果。在實際設計工作中，可以通過對中央空調中的變頻和工頻系統進行互鎖改造，以此來提升電氣自動化水平，達到更好的節能目標。

2.3新風比可調

在普遍使用空調的季節，可以通過室內二氧化碳濃度監測裝置來對室內二氧化碳濃度進行監測，當室內人員密度減小時，監測到的二氧化碳濃度下降，這時可以對空調機組的新風閥門進行調整，減少送入室內的新風量，同時排風機也變頻運行也會隨之減小排風量，以此來降低空調末端的運行能耗。在具體過渡季節，可以充分地利用室外新風，有效地縮短制冷機開啟的時間。在實際設計過程中，可以按照空調送風量的80%～100%來設計空調機組的新風井面積。

2.4溫濕度控制節能

在具體設計過程中，夏季室內空氣濕度提高到70%左右，而且根據具體的數據計算得出，當夏季室內空氣設計溫度上升上度，則空調初始投資額和運營成本都會下降約6～8個百分點，而且熱負荷也會減少，具有非常可觀的節能效果。

2.5設備控制設計

當前大多數中央空調節能控制采用的都是PID控制，這是一種傳統的節能控制方法，具有快速響應及方法簡單的優點，但由于空調運行過程中參數具有較強的不確定性，這就導致PID控制方法無法實現有效控制。因此可以對其進行具體的改造，將PID控制與PLC、變頻器有效結合，實現對空調系統水泵和風機系統的模糊PID控制，有效地彌補傳統PID控制方法中的不足之處。

3.中央空調節能技術分析

3.1群控節能法

群控節能法是一種根據空調系統的冷負荷變化，應用群控技術自啟或者停止主機機組的運作，主要收集主機的負載量信息、冷凍水的供水溫度變化和供回水溫度變化數據、系統的冷負荷情況。根據空調主機的運行時間進行主機的啟動或者停止操作，也可以設置啟動和停止的起止時間、機組的啟動臺數、啟動相應的其他設備，通過以上幾種控制方法，可以讓中央空調設備所應運行的數量與實際負荷的要求相符合，既可以使系統的舒適性大大增加，也節省了能源損耗。

3.2冷卻塔風機控制法

冷卻塔風機控制法是根據冷供水的溫度的變化控制冷卻塔風機的工作，取27℃和30℃的溫度設定，當冷供水的溫度大于27℃時，控制系統會自動開啟一臺冷卻塔風機進行工作；當冷供水的溫度大于30℃時，繼續自動開啟第二臺冷卻塔風機進行工作；反之，如果低于設定的溫度，則控制系統自動關閉冷卻塔風機的運作。這樣的控制方法可以使空調系統的運行保持在最佳的狀態，同時減少了冷卻塔風機不必要的空耗，達到了節能的目的。

3.3水輸送系統的節能

在許多舊的中央空調系統中，采用了開式冷卻水系統。開式冷卻水系統中冷卻水泵的揚程除了要克服冷卻水在管道中的流動阻力外，還要提供將冷卻水從冷卻水池送至高位冷卻塔克服水位高差所需要的能量。如果取消冷卻水池，將從冷卻塔回來的水管直接接至冷卻水泵的入口，這種冷卻水系統成為閉式冷卻水系統，冷卻水泵就不需提供將冷卻水從制冷機提升到冷卻塔克服水位高差所需要的能量，只需提供能量克服冷卻水在管道中流動的阻力，所以所需要的水泵揚程要比開式冷卻水系統小得多，因此水泵的能耗也就小很多。供熱空調泵系統存在設計電功率容量偏大、運行耗電量較高的問題，而泵的電耗在空調供熱系統能耗中占的比重也較大，設計泵電功率容量大要求增大發電容量，增大峰谷差；運行耗電量大意味著發電煤耗的增大和污染物排放量的增大；容量增大使初投資加大，運行電耗增大使耗電費增多，兩者都提高了空調供熱運行成本，加大了熱（冷）費用和用戶的負擔。為此，必須了解空調供熱泵容量和能耗增大的原因，探討泵節能的方法，并從設計、運行和設備上提出改進的措施。

結束語

隨著社會經濟的不斷發展和科學技術水平的不斷提高，人們對生活質量的要求越來越高，追求更高的生活和工作的舒適水平。中央空調系統作為現代大型建筑物必備的配套設施，為了給人們提供更舒適的生活和工作環境，需要不斷創新和改善中央空調的自動化系統節能技術，要求我們在研究中央空調節能環保性能時，辯證采用參數自調整模糊控制的方式提升整個中央空調控制系統的穩定性！

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（作者身份證號碼：440106196306090137）