关于中央空调设计与节能维护问题分析

陈赞亲

摘 要：随着国家经济的快速发展，人们对室内环境条件要求有了相应的提升。作为暖通设备的重要组成部分，中央空调是现代人们改善室内环境的重要设备之一。另一方面，近年来，国家提出了节能减排的多项要求，倡导绿色、低碳、环保等理念。为响应国家号召，中央空调也应符合节能等要求。笔者在下文对中央空调控制系统的特征进行介绍，再通过对中央空调节能的技术分析，从系统设计、设备、管理等方面提出了相应的节能方法，从而促进中央空调节能效率的提高。

关键词：中央空调；節能设计；节能技术

1.中央空调控制系统特征

中央空调系统是一个非常复杂的控制系统，其具有以下几方面特征：

（1）干扰性。中央空调一般安装于建筑内，该建筑内中央空调的运行条件、状况等都会受到一些条件的影响，其中内部条件包括安装空调房间的设备状况、照明等，外部条件包括天气是否晴雨、是否雨雪天气、是否受到辐射等。

（2）调节对象的特性。在相同的被干扰的环境下，空调不同调节对象的控制程度是随之变化的，具体来说，是随着时间的推移而产生不一样的变化。对此，在空调设计时，需要安装自动化系统克服此缺陷，避免其干扰，保持建筑内的湿度、温度及空气质量等关键指标，一般空调对象的个性和空调系统的合理性对空气温度、湿度的控制效果也是有较大影响的。

（3）湿度相关性。在空调控制系统中，一般重要的控制参数有两类，即温度与湿度。而空调系统中，往往会因为一个控制参数的变化而导致另一个控制参数随之变化。一般在实际控制过程中，两个参数都是同时进行控制的，并且又相互作用。

（4）转换控制多工况同时运行。受到空调控制系统运行环境的影响，空调在调节使用时，都会是采用一定方式（工况）运行，而空调系统则会加强对环境参数的调节。如果空调建筑内外的环境变化非常之大时，此时的运行方式（工况）就会发生相互转换的变化，调节方式也相应产生变化。

（5）整体控制性能。中央空调控制系统主要是对建筑内的温度、湿度两个主要参数进行调节控制的，其涉及到空气处理与工况转换的过程。中央空调控制系统是一个紧密相连的、整体性的系统，在空气处理过程中相关设备的开、关等都不是孤立的，而是与系统整体控制相关联的，建筑内温度、湿度的控制是紧密相关的，且互相有影响。

2.中央空调设计

2.1水泵的选择与水系统的设计

在变流量空调水系统中，其具体的调节方法主要分为四种，包括节流调节、变通调节、二次泵系统调节、一次泵变流速调节。在节流调节中，主要是将控制阀门安装在供水总管上，以此来控制系统能量。在变通调节方法，则是将旁通设置在供水管上，通过供水和回水之间的压差来完成具体的调节任务。因此在实际设计工作中，需要与实际情况有效结合，以此来选择最具适合的设计方案，实现水泵的优选，确保水系统能够达到最佳运行状态。

2.2电路的设计

当前中央空调的水泵控制柜，其主要是由停止、手动和自动按钮等组成。电气化水泵自动控制柜可以自动化收集环境温度、水流量、其他设备信号传输，具有非常显著的节能效果。在实际设计工作中，可以通过对中央空调中的变频和工频系统进行互锁改造，以此来提升电气自动化水平，达到更好的节能目标。

2.3新风比可调

在普遍使用空调的季节，可以通过室内二氧化碳浓度监测装置来对室内二氧化碳浓度进行监测，当室内人员密度减小时，监测到的二氧化碳浓度下降，这时可以对空调机组的新风阀门进行调整，减少送入室内的新风量，同时排风机也变频运行也会随之减小排风量，以此来降低空调末端的运行能耗。在具体过渡季节，可以充分地利用室外新风，有效地缩短制冷机开启的时间。在实际设计过程中，可以按照空调送风量的80%～100%来设计空调机组的新风井面积。

2.4温湿度控制节能

在具体设计过程中，夏季室内空气湿度提高到70%左右，而且根据具体的数据计算得出，当夏季室内空气设计温度上升上度，则空调初始投资额和运营成本都会下降约6～8个百分点，而且热负荷也会减少，具有非常可观的节能效果。

2.5设备控制设计

当前大多数中央空调节能控制采用的都是PID控制，这是一种传统的节能控制方法，具有快速响应及方法简单的优点，但由于空调运行过程中参数具有较强的不确定性，这就导致PID控制方法无法实现有效控制。因此可以对其进行具体的改造，将PID控制与PLC、变频器有效结合，实现对空调系统水泵和风机系统的模糊PID控制，有效地弥补传统PID控制方法中的不足之处。

3.中央空调节能技术分析

3.1群控节能法

群控节能法是一种根据空调系统的冷负荷变化，应用群控技术自启或者停止主机机组的运作，主要收集主机的负载量信息、冷冻水的供水温度变化和供回水温度变化数据、系统的冷负荷情况。根据空调主机的运行时间进行主机的启动或者停止操作，也可以设置启动和停止的起止时间、机组的启动台数、启动相应的其他设备，通过以上几种控制方法，可以让中央空调设备所应运行的数量与实际负荷的要求相符合，既可以使系统的舒适性大大增加，也节省了能源损耗。

3.2冷却塔风机控制法

冷却塔风机控制法是根据冷供水的温度的变化控制冷却塔风机的工作，取27℃和30℃的温度设定，当冷供水的温度大于27℃时，控制系统会自动开启一台冷却塔风机进行工作；当冷供水的温度大于30℃时，继续自动开启第二台冷却塔风机进行工作；反之，如果低于设定的温度，则控制系统自动关闭冷却塔风机的运作。这样的控制方法可以使空调系统的运行保持在最佳的状态，同时减少了冷却塔风机不必要的空耗，达到了节能的目的。

3.3水输送系统的节能

在许多旧的中央空调系统中，采用了开式冷却水系统。开式冷却水系统中冷却水泵的扬程除了要克服冷却水在管道中的流动阻力外，还要提供将冷却水从冷却水池送至高位冷却塔克服水位高差所需要的能量。如果取消冷却水池，将从冷却塔回来的水管直接接至冷却水泵的入口，这种冷却水系统成为闭式冷却水系统，冷却水泵就不需提供将冷却水从制冷机提升到冷却塔克服水位高差所需要的能量，只需提供能量克服冷却水在管道中流动的阻力，所以所需要的水泵扬程要比开式冷却水系统小得多，因此水泵的能耗也就小很多。供热空调泵系统存在设计电功率容量偏大、运行耗电量较高的问题，而泵的电耗在空调供热系统能耗中占的比重也较大，设计泵电功率容量大要求增大发电容量，增大峰谷差；运行耗电量大意味着发电煤耗的增大和污染物排放量的增大；容量增大使初投资加大，运行电耗增大使耗电费增多，两者都提高了空调供热运行成本，加大了热（冷）费用和用户的负担。为此，必须了解空调供热泵容量和能耗增大的原因，探讨泵节能的方法，并从设计、运行和设备上提出改进的措施。

结束语

随着社会经济的不断发展和科学技术水平的不断提高，人们对生活质量的要求越来越高，追求更高的生活和工作的舒适水平。中央空调系统作为现代大型建筑物必备的配套设施，为了给人们提供更舒适的生活和工作环境，需要不断创新和改善中央空调的自动化系统节能技术，要求我们在研究中央空调节能环保性能时，辩证采用参数自调整模糊控制的方式提升整个中央空调控制系统的稳定性！

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（作者身份证号码：440106196306090137）