摘要：現(xiàn)如今中央空調(diào)的廣泛應(yīng)用，給人們的生活帶來(lái)了舒適的環(huán)境。而作為中央空調(diào)的系統(tǒng)最為重要的附屬設(shè)備制冷主機(jī)，其運(yùn)行過程中的可靠性和安全性更是受到人們的關(guān)注。本文針對(duì)中央空調(diào)常見的冷凍水系統(tǒng)流量控制的局限性，對(duì)中英空調(diào)制冷站的控制技術(shù)進(jìn)行分析很研究。

關(guān)鍵詞：中央空調(diào)；制冷；控制；策略；分析

中央空調(diào)的動(dòng)力來(lái)源于能源的消耗，它在給人們到來(lái)舒適的生活環(huán)境和工作環(huán)境時(shí)，也給能源帶來(lái)了巨大的消耗，從而增加了建筑物建設(shè)的成本。根據(jù)有關(guān)資料顯示，在目前許多的中央空調(diào)中能耗的損失幾乎占了建筑物能耗損失的50%以上，因此，對(duì)中央空調(diào)進(jìn)行節(jié)能改造是勢(shì)在必行的。

中央空調(diào)是時(shí)變性的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，其運(yùn)行受到天氣變化、季節(jié)變化、人流量增減、環(huán)境條件等許多因素的影響，它跟隨著時(shí)間的變化而變化的，并且一直處于波動(dòng)的狀態(tài)中。據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，許多建筑物每年負(fù)荷的時(shí)間為幾十個(gè)小時(shí)，而中央空調(diào)系統(tǒng)大部分的時(shí)間都是在負(fù)荷的條件下運(yùn)行的，這種運(yùn)行的方式不僅給能源造成了巨大的浪費(fèi)，增加企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本，而且也給國(guó)家能源的供應(yīng)帶來(lái)了巨大的壓力，造就了能源供求的矛盾。

1中央空調(diào)冷凍水控制技術(shù)的局限性

現(xiàn)階段，最為常見的冷凍水系統(tǒng)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(shí)受到被控參量自身的局限和控制技術(shù)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(diǎn)就在于中央空調(diào)冷凍水系統(tǒng)的負(fù)荷與恒壓差之間沒有直接的關(guān)系，中央空調(diào)的壓差不能對(duì)空調(diào)的負(fù)荷進(jìn)行準(zhǔn)確的描述，同時(shí)中央空調(diào)負(fù)荷的變化也不能通過空調(diào)壓差的變化進(jìn)行準(zhǔn)確的反映。因此，一個(gè)不能完全反應(yīng)中央空調(diào)負(fù)荷變化的壓差對(duì)中央空調(diào)冷凍水的流量進(jìn)行控制，很顯然不能使空調(diào)冷凍水的流量隨負(fù)荷的變化而進(jìn)行準(zhǔn)確的變化。

1.1.2恒溫差控制的局限性

恒溫差控制的缺點(diǎn)在于，空調(diào)溫度采集點(diǎn)離空調(diào)的末端換熱點(diǎn)距離較遠(yuǎn)，冷凍水必須要經(jīng)過循環(huán)之后，空調(diào)的溫度變化才會(huì)反映出來(lái)[1]。而由于空調(diào)的管路一般都比較長(zhǎng)，所以導(dǎo)致冷凍水循環(huán)的周期時(shí)間為幾分鐘到幾十分鐘。其中，無(wú)論在人任何時(shí)候，所測(cè)量到的回水溫度都是空調(diào)供水溫度過去所作用的結(jié)果，是對(duì)冷凍水循環(huán)周期之前所負(fù)荷得情況進(jìn)行反應(yīng)的。如果，用同一時(shí)間檢測(cè)的空調(diào)供、回水溫度差，作為被控參量對(duì)空調(diào)的冷凍水流量進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，就會(huì)存在著明顯的問題。

同時(shí)，因?yàn)槔鋬鏊到y(tǒng)的惰性大、溫度反應(yīng)慢以及較大的熱容量，當(dāng)空調(diào)的負(fù)荷發(fā)生突然的變化時(shí)，必須要等到溫度緩慢地反映出來(lái)之后才能對(duì)空調(diào)產(chǎn)生相應(yīng)的調(diào)節(jié)和控制，使其控制時(shí)間存在著較大的滯后，對(duì)空調(diào)控制的快速性和及時(shí)性帶來(lái)了直接的影響。

1.2PID控制技術(shù)的局限性

現(xiàn)階段，中央空調(diào)冷凍水流量的恒溫差控制和恒壓差控制都采用了經(jīng)典的PID控制。在PID控制應(yīng)用過程中，還需要根據(jù)不同的被控對(duì)象對(duì)比例系數(shù)、微分時(shí)間和積分時(shí)間進(jìn)行整定。

由于PID控制方法無(wú)法對(duì)空調(diào)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性之間的矛盾進(jìn)行解決，當(dāng)加大空調(diào)的控制作用時(shí)，就會(huì)減小偏差，提高空調(diào)的準(zhǔn)確性。反之，為了對(duì)空調(diào)的穩(wěn)定性進(jìn)行保證，對(duì)控制作用進(jìn)行限制時(shí)，就會(huì)使得空調(diào)的準(zhǔn)確性降低。因此，作為空調(diào)冷凍水系統(tǒng)的被控過程來(lái)說(shuō)，使用PID線性控制方式，無(wú)法獲得有效的控制結(jié)果，還需要我們采取新的控制方法和技術(shù)。而基于負(fù)荷預(yù)測(cè)的冷凍水流量的控制技術(shù)，就是新的控制方法和技術(shù)。

2中央空調(diào)基于負(fù)荷預(yù)測(cè)冷凍水流量控制的思想

在中央空調(diào)中，空調(diào)冷凍水的滯后性是客觀存在的，其無(wú)法進(jìn)行改變和消除。面對(duì)這種情況，很多的空調(diào)操作人員和管理人員都在使用提前實(shí)施控制的方法。如在早上上班之前，空調(diào)操作人員就會(huì)對(duì)中央空調(diào)進(jìn)行提前的啟動(dòng)。由于空調(diào)提前啟動(dòng)的時(shí)間是根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷和決定的，對(duì)空調(diào)進(jìn)行提前啟動(dòng)，可以很好的避免冷水系統(tǒng)的滯后性。同時(shí)空調(diào)管理人員對(duì)空調(diào)后期的負(fù)荷進(jìn)行的預(yù)測(cè)和判斷，決定了冷水機(jī)提前開機(jī)的臺(tái)數(shù)。當(dāng)天氣和負(fù)荷發(fā)生較大的變化時(shí)，就需要空調(diào)管理人員對(duì)提前開機(jī)的時(shí)間進(jìn)行調(diào)整和適當(dāng)?shù)脑黾娱_機(jī)的臺(tái)數(shù)。

雖然對(duì)空調(diào)冷凍水系統(tǒng)進(jìn)行人工的提前控制能夠?qū)χ醒肟照{(diào)滯后性帶來(lái)的影響進(jìn)行避免，但是相對(duì)于計(jì)算機(jī)控制來(lái)說(shuō)還是相對(duì)麻煩的[2]。如若用計(jì)算機(jī)的控制方法對(duì)空調(diào)的負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測(cè)和提前控制，就會(huì)產(chǎn)生新的冷凍水流量控制的模式即符合預(yù)測(cè)控制。

所謂的負(fù)荷預(yù)測(cè)控制就是指根據(jù)中央空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷的預(yù)測(cè)對(duì)空調(diào)的冷凍水的流量進(jìn)行控制。其最為基本的思想就是，利用全方位檢測(cè)的系統(tǒng)參數(shù)和歷史的數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行分析和判斷，從而對(duì)系統(tǒng)之后的負(fù)荷以及運(yùn)行參數(shù)的優(yōu)化進(jìn)行推理和預(yù)測(cè)，然后再根據(jù)系統(tǒng)的滯后時(shí)間，對(duì)空調(diào)的冷凍水流量進(jìn)行提前的控制。而負(fù)荷預(yù)測(cè)控制是一種超前的控制方式，它與空調(diào)的跟隨控制有著本質(zhì)的區(qū)別。

3中央空調(diào)制冷站控制策略

3.1采用冷凍站變流量和變水溫節(jié)能優(yōu)化的控制策略

冷凍站變流量和變水溫節(jié)能優(yōu)化的控制策略是將制冷機(jī)和冷凍泵的運(yùn)行功率之和作為最小的優(yōu)化性能指標(biāo)，根據(jù)不斷變化的冷凍泵頻率計(jì)算出制冷機(jī)冷凍水最佳的出水溫度。當(dāng)冷凍水系統(tǒng)滿足末端的符合要求和設(shè)備安全，可以通過對(duì)冷凍水的出水溫度進(jìn)行提高，從而提高空調(diào)制冷機(jī)的COP，實(shí)現(xiàn)空調(diào)制冷機(jī)節(jié)能的目的。

該種控制方法將空調(diào)的變水溫和變流量的控制進(jìn)行了相互的結(jié)合，從而根據(jù)兩種控制方法的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)冷凍水泵的能耗和制冷機(jī)的能耗進(jìn)行了綜合的考慮，把兩者的運(yùn)行功率之和作為最小的性能優(yōu)化指標(biāo)，然后對(duì)制冷機(jī)的冷凍水出水溫度和冷凍水泵的頻率進(jìn)行優(yōu)化和控制。從而對(duì)空調(diào)末端負(fù)荷的能量進(jìn)行保證，對(duì)制冷站的功率損害進(jìn)行大大的降低，使得制冷站達(dá)到合理的優(yōu)化運(yùn)行。

3.2采用冷水機(jī)組群控制策略

冷水機(jī)組群控制策略時(shí)根據(jù)單臺(tái)制冷機(jī)的負(fù)載率或者是多臺(tái)制冷機(jī)的平均負(fù)載量，對(duì)冷水機(jī)組停止和運(yùn)行的臺(tái)數(shù)進(jìn)行控制。同時(shí)將空調(diào)末端機(jī)組的水閥開度和空調(diào)的溫差進(jìn)行結(jié)合，對(duì)由溫差控制而引起的冷凍水泵頻繁啟動(dòng)的問題進(jìn)行消除，起到良好的控制結(jié)果。然后再通過變水溫以及冷凍站變力量的節(jié)能優(yōu)化策略，把變水溫控制和變流量控制之間進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，從而達(dá)到良好的節(jié)能優(yōu)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(diào)中冷水所載的冷卻水和冷量所帶走的熱量與空調(diào)不斷變化的末端負(fù)荷進(jìn)行相匹配，從而對(duì)水輸送環(huán)路水泵的運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行節(jié)約。同時(shí)，隨著空題濕度和溫度以及其他環(huán)境因素的變化，空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷都將會(huì)發(fā)生改變，所需要的水量也會(huì)跟隨負(fù)荷的變化而變化[3]。一般情況下，由于冷水機(jī)組都是在低負(fù)荷的情況下運(yùn)行的，在運(yùn)行的過程中，如果水泵的負(fù)荷和頻率與變化的情況不相匹配，就會(huì)給空調(diào)帶來(lái)小流量大溫差的現(xiàn)象。因此，在對(duì)變水量進(jìn)行控制的時(shí)候，必須要將空調(diào)出水的溫度控制造變流量允許的范圍之內(nèi)。

4結(jié)語(yǔ)

由此可見，對(duì)中央空調(diào)制冷站進(jìn)行有效的控制，不僅提高空調(diào)的運(yùn)行效率，而且還減少了企業(yè)的運(yùn)行成本。因此，還需要我們對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)的制冷進(jìn)行深刻的探討和分析，提出具有針對(duì)性的解決措施，從而對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)的制冷進(jìn)行有效的控制。

參考文獻(xiàn)：

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

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

[3]陶永貴.中央空調(diào)制冷站節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用研究[J].科技與生活，2010（23）.