智能化中央空調節能系統設計的實現

（大連冰山空調設備有限公司，遼寧，大連，116033）

【摘 要】在我國的大部分建筑中，中央空調能耗高的問題比較普遍。因此，研究中央空調的能耗控制問題對于我國能源的節約和企業成本的控制都有著積極的意義。其中，研究冷卻循環水系統、冷凍循環水系統以及冷卻塔風機系統低負荷下的電能節約問題，具有非常重要的經濟意義。這里，我們就對智能化中央空調節能系統設計的實現進行簡要的探討。

【關鍵詞】智能化；中央空調；節能；實現

1 前言

在我國的大部分建筑中，中央空調能耗高的問題比較普遍。一般情況下，僅僅中央空調的耗電量就占整個建筑總耗電量的約50%，對于大型商場等商業場所，其中央空調的能耗則更高。因此，研究中央空調的能耗控制問題對于我國能源的節約和企業成本的控制都有著積極的意義。

目前，我國大多數的中央空調系統中，其本身自帶的壓縮機都擁有PLC自行控制功能，其對于能耗的控制已經比較完善。所以，我們要將中央空調的能耗降低問題的研究放到其他方向上。經過研究發現，冷卻循環水系統、冷凍循環水系統以及冷卻塔風機系統等大部分都是按照建筑物的最大制冷或者制熱負荷需求來進行選定的，并且保留了充足的余量。在任何時刻、任何環境下，各個電機都會長期固定工作在確定的工頻狀態下，而不受負荷大小的影響，因此，其對能源的浪費是比較嚴重的。所以，研究上述系統低負荷下的電能節約問題，具有非常重要的經濟意義。這里，我們就對智能化中央空調節能系統設計的實現進行簡要的探討。

2 中央空調系統簡介

2.1 中央空調系統的基本構成

中央空調系統主要包括冷卻水循環系統、制冷壓縮機、冷凍水循環系統、冷卻塔風機以及冷卻塔等幾個部分。

2.2 中央空調系統的工作原理

中央空調系統的主要工作原理是：制冷劑在壓縮機中吸熱后被壓縮為高溫高壓的氣體，然后和冷卻水進行熱交換，轉化成高溫高壓的液體。這些液體冷凝后就變為低溫高壓液體，最后，通過蒸發和對空調冷凍水熱量進行吸收又回到壓縮機中，這樣如此循環往復，形成一個完整的制冷循環過程。然后，冷凍水從冷凍主機中流出，通過冷卻泵加壓進入冷凍水管道，然后再通過各個房間之間的盤管，將房間內的大部分熱量帶走，達到降低室溫的效果。而蒸發過后的制冷劑則通過冷凝器將熱量進行釋放，并且和冷卻循環水熱交換，然后通過冷卻泵把這一部分的冷卻水輸送到各個冷卻塔中，然后和大氣進行熱交換作用。冷卻水塔主要為冷凍主機生產冷卻水，冷卻水流過冷凍主機以后，就會把冷凍主機產生的所有熱量帶走，從而有效降低冷凍主機的溫度。這樣就形成了冷凍水、冷卻水兩個循環過程。

2.3 智能化中央空調節能系統的特點

智能化中央空調節能系統主要采用變頻技術，在節能降耗方面效果顯著。其主要特點包括：

#61548;先進的矢量控制以及模糊邏輯控制優化調頻技術。

#61548;恒轉矩條件下對電壓進行調節，可以保證電機負載總是處于最適當的電壓和電流狀態。

#61548;計算機采樣跟蹤，有效實現功率因數的動態補償功能。

#61548;有效對可能造成的損失的波動減小的瞬流進行過濾。

#61548;先進的變頻技術使現代空調能夠大幅降低對能夠的能源消耗。

2.4 智能化中央空調節能系統設計中需要注意的問題

智能化中央空調節能系統在設計實現中要注意以下幾個問題：

#61548;智能化中央空調節能系統的流量壓力需要依靠截流閥和旁路閥相互調節完成，因此會產生較大的截流損失。

#61548;中央空調的設計是為了保證氣溫最高時能夠滿足要求，因此大部分中央空調都使用最大負荷進行設計。這樣在水電站的運行過程中會存在較大的浪費。

#61548;電機的起動電流為額定值的約5倍大小。而電機在這樣大的電流沖擊下，容易給電網帶來一定的惡劣影響。

3 智能化中央空調節能系統的實現

3.1 智能化中央空調節能系主要結構

智能化中央空調節能系統的上位機主要選擇具有觸摸屏功能的工控機部件，并選配485轉232接II板，這樣能夠方便系統網絡化以及組態化的操作。根據系統本身的設計日標，我們又選擇了下位機DDC，該硬件主要應用智能模塊化技術。因為，這個模塊可以用來進行編程操作，并且自帶數字出和數字入、模擬出和模擬入的通道，完全能夠完成既定的目標任務。該智能系統的主要結構如下：

圖2 控制器內部結構

3.2 智能化中央空調節能系的軟件設計

3.2.1 上位機

上位機軟件程序主要負責系統的監控、數據的匯總、顯示、提供人機交互界面以及接受操作員的操作等任務，并且實現其協調器的功能。因為冷卻水、冷溫水、冷卻塔這三個子系統小是完全獨立的，而是互有關聯，相互干擾，在子系統互相干擾的情況下，可能出現整個系統的振蕩。為了解決這個問題，上位機協調器采用模糊算法，對三個系統的干擾模式進行分析并建立模糊查找表，如果有子系統開始振蕩，協調器馬上進行接管，使其迅速同歸；此外，還可以預估系統的狀態，以便提前采取行動。

3.2.2 下位機

下位機軟件則要求進行完全自主開發，按照邏輯可以分成控制模塊，數據采集模塊，監控模塊，通訊模塊。

#61548;數據采集模塊負責采集各種數字量及其各種模擬量，然后將這些量放入系統緩存，供其他模塊使用。

#61548;監控模塊主要負責將采集到的數據進行分析判斷系統正常與否，如果系統發生故障，則采取相應的應急措施。

#61548;通訊模塊負責把系統狀態變量匯報給上位機，并接受上位的設定參數和控制信寫。

由此可見，下位機軟件的功能要求比較多，尤其是要滿足軟件的可維護性和健壯性，另外，比較重要的控制模塊要根據各個相關量運行控制算法，我們通常采用經典的PID控制算法，該算法調節規律，適應性強，而且易于實現。

4 結論

本文主要對中央空調節能系統的設計和節能原理進行簡要的分析和介紹，并對其經濟效益進行了探討。在我國的大部分建筑中，中央空調能耗高的問題比較普遍。因此，研究中央空調的能耗控制問題對于我國能源的節約和企業成本的控制都有著積極的意義。所以，實現中央空調節能調節系統的設計和推廣，對于我國建設可持續發張型社會和降低企業的能源成本問題都有著非常重要的意義。

參考文獻

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