淺析商場(chǎng)空調(diào)設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)節(jié)能控制

胡永勝　王春鋒

摘 要：自動(dòng)化系統(tǒng)控制是反應(yīng)空調(diào)技術(shù)先進(jìn)的一個(gè)重要衡量指標(biāo)，在空調(diào)自動(dòng)化節(jié)能控制中，高效并且節(jié)能是主要的需求。本文主要介紹了采用自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)對(duì)商場(chǎng)空調(diào)末端設(shè)備的自動(dòng)系統(tǒng)節(jié)能控制的方法，系統(tǒng)通過自動(dòng)化各子系統(tǒng)的集成，使系統(tǒng)運(yùn)行達(dá)到最有效、合理。

關(guān)鍵詞：商場(chǎng)空調(diào)；自動(dòng)化系統(tǒng)；節(jié)能控制

智能化商場(chǎng)多采用樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)（BAS），空調(diào)系統(tǒng)是BAS控制的主要系統(tǒng)之一，是商場(chǎng)耗能的最大用戶。因而，對(duì)空調(diào)設(shè)備進(jìn)行必要的節(jié)能控制能直接降低樓宇自動(dòng)化控制系統(tǒng)的耗電性能。空調(diào)設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)節(jié)能控制是整個(gè)商城節(jié)能控制的關(guān)鍵[1]。實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能控制的自動(dòng)化，不僅可以提高調(diào)節(jié)效率、節(jié)約能源、更能減少人工勞動(dòng)力，降低人工管理的成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)力和管理水平，商場(chǎng)空調(diào)設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)節(jié)能控制值得被推廣使用。

一、空調(diào)設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)節(jié)能控制的構(gòu)成

空調(diào)自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要包括敏感元件、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等。自動(dòng)化控制系統(tǒng)要求在短時(shí)間內(nèi)，通過對(duì)參數(shù)的調(diào)節(jié)達(dá)到新平衡。

（一）室溫調(diào)節(jié)控制

室溫控制的原理主要是通過室內(nèi)干球溫度敏感元件反饋給相應(yīng)的控制調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，指導(dǎo)送風(fēng)溫度隨著干擾量的改變而做出調(diào)整。控制方法主要包括恒溫控制、雙位控制、比例微積分控制等。室溫調(diào)節(jié)主要通過以下途徑來實(shí)現(xiàn)[2]。比較送回溫度的方法，調(diào)節(jié)加熱器的加熱程度，控制送回風(fēng)和新風(fēng)的混合比。商場(chǎng)房間溫度全面不固定，需要根據(jù)室內(nèi)與室外溫度的差值，利用補(bǔ)償控制方法，來選定給定值。

（二）設(shè)備系統(tǒng)的監(jiān)控

商場(chǎng)空調(diào)設(shè)備的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)主要包括冷水機(jī)組、冷卻塔、電動(dòng)蝶閥等。監(jiān)控內(nèi)容主要有如下：通過對(duì)冷熱水系統(tǒng)模式的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)冬、夏工作狀況之間的轉(zhuǎn)換；通過對(duì)裝配式補(bǔ)給水箱高低水位的監(jiān)測(cè)，對(duì)水位超限進(jìn)行故障警報(bào)；根據(jù)冷凍水供回水溫度和供水量測(cè)定返回值，計(jì)算空調(diào)實(shí)際工作所需要的冷負(fù)荷量；根據(jù)事先安排好的休息日時(shí)間表，定時(shí)啟用或停止機(jī)組。監(jiān)控系統(tǒng)也是自動(dòng)化節(jié)能控制的重要組成部分[3]。

二、空調(diào)設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)節(jié)能控制的特點(diǎn)

空調(diào)設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)節(jié)能控制離不開各種檢測(cè)和控制儀器，儀器的選取應(yīng)該與空調(diào)設(shè)備相匹配；空調(diào)系統(tǒng)受到的干擾比較多，不僅包括外界因素也包括內(nèi)部因素；在空調(diào)自動(dòng)化系統(tǒng)節(jié)能控制的設(shè)計(jì)中必須要參考溫度與濕度的相關(guān)性，這兩個(gè)參數(shù)是空調(diào)系統(tǒng)中最為重要的兩個(gè)參數(shù)，并且兩者之間相互影響；空調(diào)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)過程比較緩慢，需要經(jīng)過較長(zhǎng)的時(shí)間才能完成。商場(chǎng)空氣環(huán)境是一個(gè)極復(fù)雜的系統(tǒng)，有來自人員、氣候和設(shè)備運(yùn)行散熱等因素的干擾，執(zhí)行器固有的非線性和滯后性，鑒于這些特點(diǎn)，難以采用傳統(tǒng)的建模控制[4]。

三、空調(diào)設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)

（一）空調(diào)設(shè)備的節(jié)能舉措

對(duì)商場(chǎng)的中央空調(diào)系統(tǒng)末端的室外機(jī)、會(huì)風(fēng)機(jī)、新風(fēng)機(jī)等裝置進(jìn)行監(jiān)視其狀態(tài)，并進(jìn)行精密化控制，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。將檢測(cè)的有關(guān)值通過直接數(shù)字控制器（DDC）進(jìn)行比例、積分、微分運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)上述末端設(shè)備的PID控制，據(jù)統(tǒng)計(jì)這種方法能使末端設(shè)備的控制節(jié)能約10%-15%[5]。變頻器可以用于對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)和水泵進(jìn)行控制，通過對(duì)溫差、回水壓的數(shù)據(jù)采集并結(jié)合PID調(diào)節(jié)，來達(dá)到節(jié)能效果。該種節(jié)能控制方法可節(jié)約風(fēng)機(jī)和水泵等依靠電動(dòng)機(jī)的設(shè)備約20%-30%的電能[6]。

（二）空調(diào)設(shè)備冷熱源節(jié)能系統(tǒng)控制方法

空調(diào)冷熱源系統(tǒng)是以制冷為主的，所以冷熱源系統(tǒng)是耗電的主要系統(tǒng)，是進(jìn)行優(yōu)化的重點(diǎn)部位。由于目前市場(chǎng)上多數(shù)生產(chǎn)的空調(diào)沒有統(tǒng)一對(duì)于進(jìn)出口水溫度和水流量大小，進(jìn)出口壓力和溫度等的統(tǒng)一規(guī)定，不同品牌之間不能實(shí)現(xiàn)共享。因此，設(shè)計(jì)中必須要考慮安裝流量傳感器、水管溫度傳感器等，來監(jiān)視主機(jī)的工作，并需要與其他設(shè)備連鎖運(yùn)行。可以考慮自帶CPU參與到整個(gè)系統(tǒng)的控制中，從而對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，使整個(gè)系統(tǒng)處于最佳節(jié)能狀態(tài)[7]。

（三）動(dòng)態(tài)變流量的節(jié)能控制系統(tǒng)

在空調(diào)負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，通過對(duì)數(shù)據(jù)的采集并進(jìn)行計(jì)算，及時(shí)對(duì)冷水機(jī)組和冷卻風(fēng)塔進(jìn)行參數(shù)運(yùn)算，計(jì)算出結(jié)果反饋給系統(tǒng)，從而根據(jù)實(shí)際改變冷水機(jī)組的冷卻水量和工作狀態(tài)，改變冷卻風(fēng)塔的風(fēng)量，確保冷卻組在最佳工作狀態(tài)，避免在冷卻組耗費(fèi)過多的能量。動(dòng)態(tài)變流量節(jié)能控制系統(tǒng)的核心在于建立中央控制知識(shí)庫、模糊云計(jì)算和模糊控制模型，形成智能模糊計(jì)算。各個(gè)子系統(tǒng)通過模糊計(jì)算的結(jié)果，利用變頻技術(shù)，改變空調(diào)系統(tǒng)的整體循環(huán)水量和溫度，來保證整個(gè)系統(tǒng)處于請(qǐng)負(fù)荷的節(jié)能狀態(tài)[8]。

（四）反饋控制故障報(bào)警系統(tǒng)

過渡季節(jié)溫差變化比較大，因此，主機(jī)和水泵運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)的控制十分重要。經(jīng)過對(duì)冷凍水回水溫度的參數(shù)分析來控制回水溫度控制臺(tái)主機(jī)臺(tái)數(shù)和水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)，切忌只注意主機(jī)的臺(tái)數(shù)而忽略水泵和風(fēng)卻風(fēng)塔的工作，使其做無意義的運(yùn)作，浪費(fèi)電能。控制冷水機(jī)組冷卻溫度在7.2度的調(diào)節(jié)負(fù)荷，當(dāng)冷卻水達(dá)到限定值后，主機(jī)發(fā)出停機(jī)信號(hào)，經(jīng)過一段時(shí)間后關(guān)閉相應(yīng)的電閘開關(guān)，來達(dá)到節(jié)省電能的目的。如當(dāng)一臺(tái)主機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，水泵和冷卻塔也會(huì)隨之停止運(yùn)作，并發(fā)出警報(bào)。此外，有相關(guān)研究表明，當(dāng)冷凍機(jī)全負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，占整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)耗能的60%，所以對(duì)冷凍機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)節(jié)能有很大的影響。

四、結(jié)束語

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和節(jié)能工作力度的加大，對(duì)于商場(chǎng)空調(diào)設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)節(jié)能控制提出了更高的要求。將模糊控制技術(shù)與變頻技術(shù)相結(jié)合是自動(dòng)化節(jié)能控制的關(guān)鍵，在空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)化的節(jié)能控制設(shè)計(jì)中，一定要遵循原理，基于設(shè)計(jì)要求指標(biāo)，通過系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)管理，無人值守管理，減少人力、無力使自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)真正達(dá)到合理、高效的程度。但是，目前的空調(diào)設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)節(jié)能控制設(shè)計(jì)仍存在許多需要改進(jìn)的地方，仍需要我們不斷改革。

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