何麗

（中國建筑設(shè)計研究院有限公司，杭州310000）

1 引言

近年來，隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，雖然國內(nèi)中央空調(diào)系統(tǒng)逐漸完善，而且環(huán)境也變得更加舒適，但中央空調(diào)實際運行過程中的節(jié)能降耗問題依然比較棘手。

2 末端設(shè)備變流量優(yōu)化技術(shù)措施

中央空調(diào)系統(tǒng)末端空氣處理設(shè)施主要包含新風(fēng)處理機組、風(fēng)機盤管和風(fēng)柜3 種類型。雖然變冷凍水流量調(diào)節(jié)模式可以廣泛應(yīng)用于中央空調(diào)系統(tǒng)中的節(jié)能改造環(huán)節(jié)，但是，從實踐來看，該種調(diào)節(jié)模式問題較多【1】。比如，在水閥開度改變過程中，主要以進口冷凍水流量流動阻力增大為基礎(chǔ)，使換熱器內(nèi)流動速度減小。因冷凍水閥調(diào)節(jié)比較頻繁，所以，很容易導(dǎo)致中央空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部的水系統(tǒng)水力出現(xiàn)嚴重失調(diào)現(xiàn)象。同時，進入到空調(diào)房間的所有空氣以風(fēng)機為驅(qū)動力，在長期設(shè)計工況條件下滿速運行時，風(fēng)機運行的機械轉(zhuǎn)動設(shè)備可能會受到不同程度的磨損；一旦風(fēng)機出現(xiàn)機械性磨損，則會導(dǎo)致電機負載增大，嚴重時會引發(fā)電機故障問題，影響電機服役壽命。表面換熱器主要用于冷源端且用冷端之間的空氣熱濕處理，同時，也是中央空調(diào)系統(tǒng)末端設(shè)備中的一個非常關(guān)鍵的部件。通過研究發(fā)現(xiàn)，改變送風(fēng)狀態(tài)可以有效調(diào)節(jié)空調(diào)室內(nèi)的熱負荷，而且冷凍水流量并非系統(tǒng)末端設(shè)備可調(diào)節(jié)的唯一變量，比如，送風(fēng)量也可以作為重要的調(diào)節(jié)目標?，F(xiàn)階段變冷凍水流量管控模式已被廣泛應(yīng)用在系統(tǒng)末端設(shè)備節(jié)能改造過程中。然而，隨著控制系統(tǒng)和模式的精細化發(fā)展，中央空調(diào)系統(tǒng)末端設(shè)備管控也從以往的變冷凍水流量管理發(fā)生了發(fā)展和轉(zhuǎn)變，在變水量的過程中也對送風(fēng)量嚴格控制，從而對空調(diào)房間實現(xiàn)更為平穩(wěn)、快速調(diào)節(jié)。

基于對表冷器換熱基本原理分析，調(diào)節(jié)送風(fēng)量以及冷凍水流量，對表冷器自身的換熱量會產(chǎn)生一定的影響，存在著一定的耦合性。中央空調(diào)系統(tǒng)末端采用雙反饋回路控制模式進行風(fēng)水聯(lián)調(diào)，在局部采用單變量的方式解決冷凍水流量和送風(fēng)量對表冷器換熱的耦合影響。其控制原理如圖1 所示。

圖1 表冷器優(yōu)化控制框圖

為了能夠有效實現(xiàn)物解耦之目的，在工程項目實際建設(shè)過程中通常采用的是空調(diào)房間設(shè)定溫度以及房內(nèi)回風(fēng)溫度二者的差值，同時，對表冷器單變冷凍水流量以及單變風(fēng)量調(diào)節(jié)等進行嚴格檢查【2】；雖然單變量管控模式相對比較簡單，但是，應(yīng)當給予高度的關(guān)注，并能夠做出適當?shù)恼{(diào)整。中央空調(diào)系統(tǒng)按照設(shè)計時格局負荷來運行管控，在實踐中也能得以有效地應(yīng)用。中央空調(diào)系統(tǒng)末端設(shè)備利用雙反饋回路管控模式聯(lián)合調(diào)節(jié)風(fēng)水，并且在局部位置采用單變量模式和手段，可以有效實現(xiàn)冷凍水流量以及送風(fēng)量的耦合影響。

風(fēng)機控制器采用的是PI 控制器，其主要是由設(shè)定的溫度梯度以及回風(fēng)溫度梯度之間的差值，對風(fēng)機轉(zhuǎn)速進行適當調(diào)節(jié)，并以此來有效改變表冷器換熱量以及送風(fēng)量，將室內(nèi)的溫度有效控制在合理的范圍【3】。其中，水閥控制器可以利用PI 管控模式，并且根據(jù)室內(nèi)溫度以及回風(fēng)溫度之間的差值，對水閥開度進行適當調(diào)整，以此來實現(xiàn)表冷器換熱量改變之目的，并且將室內(nèi)溫度有效控制在運行的范圍之內(nèi)，從而實現(xiàn)節(jié)能降耗之目的。中央空調(diào)系統(tǒng)末端設(shè)備的節(jié)能改造以及優(yōu)化控制，主要采用PI 技術(shù)和控制設(shè)備，設(shè)定、實際回風(fēng)溫度之間存在著一定的梯度關(guān)系，對風(fēng)機運行轉(zhuǎn)速進行適當調(diào)節(jié)，可以實現(xiàn)表冷器換熱量以及送風(fēng)量的有效改變，并且對室內(nèi)溫度進行合理控制。利用現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)手段對空調(diào)末端出風(fēng)情況進行有效管控，借助于空調(diào)系統(tǒng)的末端設(shè)備優(yōu)化來實現(xiàn)，末端設(shè)備安裝以及風(fēng)管機械設(shè)備的優(yōu)化也可以有效提高末端設(shè)備運行管理效率以及節(jié)能目標。

3 優(yōu)化和調(diào)整控制網(wǎng)

實踐中因冷凍水流量以及送風(fēng)量與表冷器換熱量之間容易出現(xiàn)耦合問題，為此就應(yīng)當重點關(guān)注上述2 個變量及其調(diào)節(jié)要求。無論是送風(fēng)量還是冷凍水量的調(diào)節(jié)，對應(yīng)點有所參考，這樣，才能達到良好節(jié)能降耗之效果。本文研究過程中所選擇的是冷凍水相對流量為60%的基點，而且在空氣處理機組變流量調(diào)節(jié)時，應(yīng)當注意防止冷凍水流量變動，并且使其一直保持在一個相對比較穩(wěn)定的流量狀態(tài)下；實踐中，基于有效改變和改造送風(fēng)量對室內(nèi)熱負荷進行調(diào)節(jié)，既可以有效避免以往的因冷凍水流量頻繁變動而造成的冷水機組性能變化，又可以有效防止空調(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)冷凍水管網(wǎng)中的各水力失衡問題，具有非常顯著的作用【4】。較之于冷凍水設(shè)計流量，如果換熱量達到80%；此時，對表冷器換熱性能不會產(chǎn)生太大的影響，可以有效節(jié)約冷凍水側(cè)能耗傳輸，通過無極變頻風(fēng)機的應(yīng)用來實現(xiàn)送風(fēng)量調(diào)節(jié)之目的，并且使空調(diào)系統(tǒng)能夠保持平穩(wěn)運行。雖然風(fēng)水聯(lián)調(diào)雙反饋調(diào)節(jié)未改變冷凍水流量單反饋控制方式平穩(wěn)性，但風(fēng)水聯(lián)調(diào)的雙反饋控制方式能更快地使房間溫度穩(wěn)定在設(shè)定值的±2%范圍內(nèi)，其調(diào)節(jié)性能數(shù)據(jù)見表1。

表1 不同控制模式下的空調(diào)房間溫度調(diào)節(jié)性能對比表

在節(jié)能改造過程中，回風(fēng)溫度主要依靠溫度傳感器檢測系統(tǒng)。冷凍水流量通過傳感器進行檢測，并且采用的風(fēng)量傳感器對其送風(fēng)量進行嚴格檢測，如二氧化碳氣體的濃度可采用該種方式和方法進行自動化調(diào)整。檢測所得的數(shù)據(jù)信息，可以傳輸?shù)街悄芑芸叵到y(tǒng)之中，先將相應(yīng)數(shù)據(jù)信息準確讀出來，然后根據(jù)輸入量對其進行預(yù)定計算，對目前的系統(tǒng)運行狀態(tài)以及評估和判斷。

中央空調(diào)系統(tǒng)的末端冷凍水流量以及送風(fēng)量等條件過程中，可以獲得最大節(jié)能改造效益。由于冷凍水量以及送風(fēng)量對設(shè)備表冷器換熱量會產(chǎn)生一定的耦合作用，因此，實踐中若對2 個變量進行持續(xù)調(diào)節(jié)，并且對送風(fēng)量以及冷凍水量優(yōu)化調(diào)節(jié)，必然會影響其參數(shù)依據(jù)，這樣，才會提高節(jié)能改造之目的。在系統(tǒng)末端設(shè)備節(jié)能改造過程中，將原設(shè)備采用比例閥調(diào)溫改造，使其成為變頻器，用于電氣調(diào)溫。同時，將進水閥門固定其開度，對風(fēng)機轉(zhuǎn)速進行動態(tài)調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)恒溫調(diào)節(jié)之目的。風(fēng)機盤管出風(fēng)口位置安裝1 個溫度傳感器，對冷風(fēng)溫度進行實際采樣，該信號經(jīng)過溫度變送器有效轉(zhuǎn)化，使其成為標準電流信號，并且傳送到變頻器，后者將檢測到的實際溫度與上位機給定的溫度進行PI 運算?；谏鲜鲞\算將結(jié)果傳給控制信息化，然后自動對風(fēng)機轉(zhuǎn)速進行自動化管控。

4 結(jié)語

總而言之，中央空調(diào)系統(tǒng)中的末端設(shè)備是其優(yōu)化改造和節(jié)能降耗設(shè)計的關(guān)鍵所在，其中，作為載冷媒介的送風(fēng)以及冷凍水等，在末端設(shè)備中關(guān)鍵部件表冷器內(nèi)熱量進行交換以后將風(fēng)送入到空調(diào)房間內(nèi)，從而實現(xiàn)冷量從原來的制冷主機向用冷端有效傳遞。