智能樓宇中央空調系統的運行調節

摘要：樓宇智能化技術是一門發展十分迅速的綜合技術，它以現代建筑為平臺，綜合應用現代計算機技術、自動控制技術、現代通信技術和智能控制技術，對建筑機電設備進行控制和管理，使其達到高效、安全和節能運行。本文主要闡述了智能樓宇中央空調系統的運行與調節方法，著重論述了中央空調系統與智能樓宇相結合情況下，變風量系統風量、溫度、濕度的調節方法。

關鍵詞：智能樓宇；中央空調；冷源；熱源

智能樓宇（Intelligent building），即智能型建筑，是指運用系統工程的觀點將建筑物的結構（建筑環境結構）、系統（智能化系統）、服務（住、用戶需求服務）和管理（物業運行管理）4個基本要素進行優化組合，提供一個投資合理，具有高效、舒適、安全、方便環境的建筑物，達到有效節省電能、大量節省人力、延長設備使用壽命、有效加強管理、保障設備與人身的安全等目的，是應用信息技術與傳統建筑的完美結合，實現了對建筑物科學、高效、節能、環保的現代化管理，改善了人類的居住和工作環境。

空調系統是現代建筑的重要組成部分，是樓宇自動化系統的主要監控對象，也是建筑智能化系統主要的管理內容之一。樓宇自動化系統對空調系統的監控主要是針對集中式中央空調系統。中央空調系統由空氣加熱、冷卻、加濕、去濕、空氣凈化、風量調節設備以及空調用冷、熱源等設備組成。

1、中央空調系統自動控制方式

近二十多年來，由于微電腦（單片機）控制技術及通信技術的快速發展，制冷空調設備控制系統中也大量的采用微電腦（單片機）控制，并把電子器件的信息處理和控制功能揉和到機械裝置中，應用機械、電子、信息等有關技術，對整個控制系統進行有機的組織、滲透、和綜合，實現整個系統的最優化控制。這種控制方式不再是原有那種單技術、單功能的控制方式，而是一種全新的，具有復合技術、復合功能、自動化程度很高的控制方式。采用這種控制方式的產品一般都具有自動控制、自動補償、自動校驗、自動調節、自診斷、自恢復和智能化等多種功能。

為了保障中央空調系統正常運行，并達到所要求的指標，需要把控制溫度、壓力、流量、濕度等許多熱工參數的一些控制電器和調節元件、各種儀表、傳感器及附屬設備組合起來，形成一個控制系統，這個系統就是中央空調系統自動控制系統。

2、冷水機組的運行與調節

冷（熱）水機組的基本工作過程：室外的制冷機組對冷（熱）水進行制冷降溫（或加熱升溫），然后由循環水泵將降溫后的冷媒（熱）水輸送到安裝在室內的風機盤管機組中，由風機盤管機組采取就地回風的方式與室內空氣進行熱交換，以實現調節室內空氣溫度、濕度的目的。

2.1冷水機組的啟停順序

啟動順序：冷卻水塔風機→冷卻水泵→冷凍水泵→冷水機組

停止順序：冷水機組→（延時5分鐘）→冷凍水泵→冷卻水泵→冷卻水塔風機。

2.2冷水機組的節能群控運行

冷水機組的節能群控運行方法主要有：冷凍水回水溫度法，用冷凍水回水溫度來調節冷水機組和冷凍水泵的開啟臺數；冷量控制法，根據測量分、集水器供回水溫度及冷凍水回水流量，計算空調實際所需冷負荷。根據冷負荷決定冷水機開啟臺數。

2.3冷卻塔的節能運行控制

冷卻塔的控制實際上是利用冷卻進水溫度來控制相應的風機（風機作臺數控制或變速控制），不受冷水機組運行狀態的限制（如室外溫度較低時，雖然冷水機組運行，但也可能僅靠水從塔流出后的自然冷卻而不是風機強制冷卻即可滿足水溫要求）關閉冷卻塔風機，而達到節能的目的。

3、變風量空調系統

變風量空調系統（VAV）是通過空調送風量的調節實現空調區域溫濕環境的控制。變風量空調系統的特點：送風溫度不變，而改變送風量來滿足房間對熱負荷的要求，就是說制冷器回水調節閥開度恒定不變，用改變送風機的轉速來改變送風量。通常采用變頻調速來調節電機的轉速。

3.1變風量系統分類

l單風管VAV系統

l單風管再加熱VAV系統

l單風管送回風機聯動VAV系統

可通過空調區分支管上的VAV box與回風管上的VAV box聯動控制調節送風量、回風量之差來實現控制空調區的靜壓。

l單風管旁通式VAV系統

當室內負荷變化時，新風量減小，多余風量從旁通管口排出，與室內回風返回空調機組。

VAV系統有如下優點：

由于VAV系統通過調節送入房間的風量來適應負荷的變化，同時在確定系統總風量時還可以考慮一定的同時使用情況，所以能夠節約風機運行能耗和減少風機裝機容量。有關文獻介紹，VAV系統與CAV系統相比大約可以節約風機耗能30%-70%，對不同的建筑物同時使用系數可取0.8左右。

由于VAV系統的末端可以根據室內溫度與設定值的偏差來調節送風量，所以與CAV系統相比具有一定的獨立調控性能。部分負荷的時候可以有效地降低再熱量，甚至可能完全不需要末端再熱。

系統的靈活性較好，易于改、擴建，尤其適用于格局多變的建筑，例如出租寫字樓等。當室內參數改變或重新隔斷時，可能只需要更換支管和末端裝置，移動風口位置，甚至僅僅重新設定一下室內溫控器。

VAV系統屬于全空氣系統，它具有全空氣系統的一些優點，例如過渡季和冬季可以利用新風消除室內冷負荷，能夠對負荷變化迅速響應，室內也沒有風機盤管凝水問題和霉菌滋生問題[3]。

3.2變風量系統運行與調節

l送風溫度的調節

送風溫度的調節，在冬夏季和過渡季采用不同的調節策略。

冬夏季模式：檢測送風溫度，并與設定溫度值進行PID運算，根據運算結果調節冷/熱水量，達到調節溫度的目的；過渡季模式：過渡季關閉冷熱水閥，根據室內外的溫差調節新回風比來滿足室內溫度的要求，以充分節約能源；送風溫度的再設定：當系統風量減小至最小風量（或達到最大風量）時，此時末端仍按要求減小送風量（或增大送量），則對變風量空調機組的送風溫度進行再設定。

l送風濕度的調節

送風濕度的調節，在冬季和夏季采用不同的調節策略。因為冬季需要加濕，夏季無需調節。冬季的加濕調節：根據送風濕度的測量值和送風濕度的設定值作PID調節運算，調節加濕閥，使送風濕度達到設定值。

l送風量的調節

送風量的調節方法有三種：①定靜壓法；②變靜壓法；③總風量調節算法。

定靜壓法：在送風管道的合適位置設置靜壓傳感器，測量靜壓并與設定值比較，對差值進行PID調節運算，利用運算結果調整風機的頻率，達到根據末端負荷調整風量的目的。

變靜壓法：變靜壓法的思想是：盡量使變風量末端風閥片地全開狀態（85%～95%），把系統的靜壓降到最低。其控制策略是定期巡檢變風量末端的風閥開度，當末端只要有一個風閥未處于全開狀態，即降低風機的頻率。當末端有一個風閥處于全開狀態，而房間溫度失控，則調高風機的頻率。即確保至少有一個末端風閥處于全開狀態，并房間溫度可控。

總風量調節法：總風量控制法的原理是：計算每一個變風量末端為滿足房間溫度所需的風量。所有變風量末端所需的風量之和就是變風量空調機組的送風量，而送風量與風機轉速又有經驗的函數關系，所以可根據送風量計算出風機的轉速，進一步對風機進行控制。

4、結論

本文主要闡述了智能樓宇中央空調系統的自動控制系統、冷水機組的運行與調節、變風量空調系統，著重論述了中央空調系統與智能樓宇相結合情況下，變風量系統風量、溫度、濕度的調節方法。

參考文獻：

[1]賀平，孫剛，王飛，吳華新；《供熱工程》[M]，第四版.

[2]GB50243-2002，《通風空調工程施工質量驗收規范》.