中央空調制冷站控制策略分析

摘要：現如今中央空調的廣泛應用，給人們的生活帶來了舒適的環境。而作為中央空調的系統最為重要的附屬設備制冷主機，其運行過程中的可靠性和安全性更是受到人們的關注。本文針對中央空調常見的冷凍水系統流量控制的局限性，對中英空調制冷站的控制技術進行分析很研究。

關鍵詞：中央空調；制冷；控制；策略；分析

中央空調的動力來源于能源的消耗，它在給人們到來舒適的生活環境和工作環境時，也給能源帶來了巨大的消耗，從而增加了建筑物建設的成本。根據有關資料顯示，在目前許多的中央空調中能耗的損失幾乎占了建筑物能耗損失的50%以上，因此，對中央空調進行節能改造是勢在必行的。

中央空調是時變性的動態系統，其運行受到天氣變化、季節變化、人流量增減、環境條件等許多因素的影響，它跟隨著時間的變化而變化的，并且一直處于波動的狀態中。據相關資料統計，許多建筑物每年負荷的時間為幾十個小時，而中央空調系統大部分的時間都是在負荷的條件下運行的，這種運行的方式不僅給能源造成了巨大的浪費，增加企業的運營成本，而且也給國家能源的供應帶來了巨大的壓力，造就了能源供求的矛盾。

1中央空調冷凍水控制技術的局限性

現階段，最為常見的冷凍水系統變流量的控制方式主要為恒壓差控制方法和恒溫差控制方法。但這兩種控制方式同時受到被控參量自身的局限和控制技術方面的局限。

1.1被控參量自身的局限性

1.1.1恒壓差控制的局限性

恒壓差控制的最大缺點就在于中央空調冷凍水系統的負荷與恒壓差之間沒有直接的關系，中央空調的壓差不能對空調的負荷進行準確的描述，同時中央空調負荷的變化也不能通過空調壓差的變化進行準確的反映。因此，一個不能完全反應中央空調負荷變化的壓差對中央空調冷凍水的流量進行控制，很顯然不能使空調冷凍水的流量隨負荷的變化而進行準確的變化。

1.1.2恒溫差控制的局限性

恒溫差控制的缺點在于，空調溫度采集點離空調的末端換熱點距離較遠，冷凍水必須要經過循環之后，空調的溫度變化才會反映出來[1]。而由于空調的管路一般都比較長，所以導致冷凍水循環的周期時間為幾分鐘到幾十分鐘。其中，無論在人任何時候，所測量到的回水溫度都是空調供水溫度過去所作用的結果，是對冷凍水循環周期之前所負荷得情況進行反應的。如果，用同一時間檢測的空調供、回水溫度差，作為被控參量對空調的冷凍水流量進行控制和調節，就會存在著明顯的問題。

同時，因為冷凍水系統的惰性大、溫度反應慢以及較大的熱容量，當空調的負荷發生突然的變化時，必須要等到溫度緩慢地反映出來之后才能對空調產生相應的調節和控制，使其控制時間存在著較大的滯后，對空調控制的快速性和及時性帶來了直接的影響。

1.2PID控制技術的局限性

現階段，中央空調冷凍水流量的恒溫差控制和恒壓差控制都采用了經典的PID控制。在PID控制應用過程中，還需要根據不同的被控對象對比例系數、微分時間和積分時間進行整定。

由于PID控制方法無法對空調的準確性和穩定性之間的矛盾進行解決，當加大空調的控制作用時，就會減小偏差，提高空調的準確性。反之，為了對空調的穩定性進行保證，對控制作用進行限制時，就會使得空調的準確性降低。因此，作為空調冷凍水系統的被控過程來說，使用PID線性控制方式，無法獲得有效的控制結果，還需要我們采取新的控制方法和技術。而基于負荷預測的冷凍水流量的控制技術，就是新的控制方法和技術。

2中央空調基于負荷預測冷凍水流量控制的思想

在中央空調中，空調冷凍水的滯后性是客觀存在的，其無法進行改變和消除。面對這種情況，很多的空調操作人員和管理人員都在使用提前實施控制的方法。如在早上上班之前，空調操作人員就會對中央空調進行提前的啟動。由于空調提前啟動的時間是根據實踐經驗來判斷和決定的，對空調進行提前啟動，可以很好的避免冷水系統的滯后性。同時空調管理人員對空調后期的負荷進行的預測和判斷，決定了冷水機提前開機的臺數。當天氣和負荷發生較大的變化時，就需要空調管理人員對提前開機的時間進行調整和適當的增加開機的臺數。

雖然對空調冷凍水系統進行人工的提前控制能夠對中央空調滯后性帶來的影響進行避免，但是相對于計算機控制來說還是相對麻煩的[2]。如若用計算機的控制方法對空調的負荷進行預測和提前控制，就會產生新的冷凍水流量控制的模式即符合預測控制。

所謂的負荷預測控制就是指根據中央空調系統負荷的預測對空調的冷凍水的流量進行控制。其最為基本的思想就是，利用全方位檢測的系統參數和歷史的數據對其進行分析和判斷，從而對系統之后的負荷以及運行參數的優化進行推理和預測，然后再根據系統的滯后時間，對空調的冷凍水流量進行提前的控制。而負荷預測控制是一種超前的控制方式，它與空調的跟隨控制有著本質的區別。

3中央空調制冷站控制策略

3.1采用冷凍站變流量和變水溫節能優化的控制策略

冷凍站變流量和變水溫節能優化的控制策略是將制冷機和冷凍泵的運行功率之和作為最小的優化性能指標，根據不斷變化的冷凍泵頻率計算出制冷機冷凍水最佳的出水溫度。當冷凍水系統滿足末端的符合要求和設備安全，可以通過對冷凍水的出水溫度進行提高，從而提高空調制冷機的COP，實現空調制冷機節能的目的。

該種控制方法將空調的變水溫和變流量的控制進行了相互的結合，從而根據兩種控制方法的優點，對冷凍水泵的能耗和制冷機的能耗進行了綜合的考慮，把兩者的運行功率之和作為最小的性能優化指標，然后對制冷機的冷凍水出水溫度和冷凍水泵的頻率進行優化和控制。從而對空調末端負荷的能量進行保證，對制冷站的功率損害進行大大的降低，使得制冷站達到合理的優化運行。

3.2采用冷水機組群控制策略

冷水機組群控制策略時根據單臺制冷機的負載率或者是多臺制冷機的平均負載量，對冷水機組停止和運行的臺數進行控制。同時將空調末端機組的水閥開度和空調的溫差進行結合，對由溫差控制而引起的冷凍水泵頻繁啟動的問題進行消除，起到良好的控制結果。然后再通過變水溫以及冷凍站變力量的節能優化策略，把變水溫控制和變流量控制之間進行有機的結合，從而達到良好的節能優化效果。

3.3變水量控制策略

變水量控制策略主要是將空調中冷水所載的冷卻水和冷量所帶走的熱量與空調不斷變化的末端負荷進行相匹配，從而對水輸送環路水泵的運行費用進行節約。同時，隨著空題濕度和溫度以及其他環境因素的變化，空調系統的負荷都將會發生改變，所需要的水量也會跟隨負荷的變化而變化[3]。一般情況下，由于冷水機組都是在低負荷的情況下運行的，在運行的過程中，如果水泵的負荷和頻率與變化的情況不相匹配，就會給空調帶來小流量大溫差的現象。因此，在對變水量進行控制的時候，必須要將空調出水的溫度控制造變流量允許的范圍之內。

4結語

由此可見，對中央空調制冷站進行有效的控制，不僅提高空調的運行效率，而且還減少了企業的運行成本。因此，還需要我們對中央空調系統的制冷進行深刻的探討和分析，提出具有針對性的解決措施，從而對中央空調系統的制冷進行有效的控制。

參考文獻：

[1]楊歡，孔穎萍，董駱駱，陳燁，王躍超.某制冷站中央空調冷卻水系統控制策略分析[J].建筑熱能通風空調，2012（2）.

[2]劉靜紈，魏東，陳一民，莊俊華，于娟.中央空調制冷站控制策略分析[J].電氣應用，2014（3）.

[3]陶永貴.中央空調制冷站節能技術的應用研究[J].科技與生活，2010（23）.