中央空调系统的自动控制设计和节能思路探讨

中央空调系统的自动控制设计和节能思路探讨

赵辉

深圳市顶峰智能工程有限公司

摘要：本文对中央空调系统自动化控制的设计原则、方法和功能进行详细分析和介绍，研究中央空调系统的组成和分类。在掌握中央空调系统自动控制的基本原理的基础上，及时发现自动控制原理中存在的问题，然后提出相应的优化方案，有效提升中央空调系统自动控制节能技术的精确控制。

关键词：中央空调系统；自动控制设计；节能思路

引言

中央空调系统的自动控制不仅可以为用户创造高效、方便、合理、安全的环境，还可以最大限度降低能耗和运行成本，提高经济效益。随着人们生活水平的逐步提升，人们对自身生活环境的要求也越来越高，中央空调作为夏天可以制冷，冬天可以产热的智能设备，以及受到人们的广泛关注，基于此，本文论述了中央空调系统的构成，介绍了中央空调系统自动控制和节能工程的一种新方法，以及一些可供中央空调节能制造可以参考的基本思路和方法^[1]。

一、中央空调系统的结构构成与配置原则

1.1中央空调系统的结构构成

目前，国内建筑中空调自动化控制系统的构成较为齐全，主要分为分布式控制模式和模块化结构，通常由中央政府控制。中央空调系统结构构成中，其工作站和终端设备的主控制器和现场控制器在大楼中央控制器集中统一管理，通常由一台计算机和一台打印机组成，可用于系统的操作监控、显示、记录和远程配置，中央空调系统的线路状态、参数远程启动和停止控制均可以直接连接到系统的号码。

1.2 中央空调系统的配置原则

中央空调系统的主机可以使用Intel 80386或更高版本，建议处理器的个人计算机采用奔腾Ⅱ微处理器32M内存及104增强型键盘，两个字符串一个并口和一台彩色打印机，采用实时图形监控操作软件可以显示信息，并根据使用标准的TCP/IP协议进行应用，既能满足集中监控的需要，又能适应系统的规模^[2]。同时，中央空调系统配置必须能保证建筑空调自动控制系统的正常运行，针对出现的异常事故可以及时处理，使其能够易于使用和维护，且配置应尽量减少故障区域，实现风险分级，进而保证当中央操作站出现问题时控制器不会受到影响，可以继续运行来完成原有的控制功能。

二、中央空调系统的自动控制设计特点

中央空调系统的自动控制应重点考虑水和热的调节控制，以及热管和启动设备的停止控制，节能控制一直是自动空调控制设计的关键内容。目前，中央空调系统主要由冷热源组成，在设计自动控制系统时，风机盘管和新风机组的相应阀门应分别考虑，一般来说，中央空调控制系统管理机电设备能耗占建筑能耗的50%和60%左右，而设备能耗较低，主要用于冷热源和交通运输系统，其中冷空调系统及热源制冷空调系统一般以空调、热泵和热水器为主。中央空调系统自动控制设计中应注意根据回水控制面板的多少，加强对冷却水温度的控制，见图1，利用主机运行信号和故障报警形成反馈水泵、冷却塔风机运行自动控制，当温度变化很大时冷负荷也会发生很大变化，因此，应保证根据冷冻水出口温度调节负荷达到规定值时，主机将有间歇停机时间，主机停止标志停止一段时间后，机器的电脉冲制动装置就会发出指令，停止相应水泵及冷却塔风机运行，这种控制既省电又节能^[3]。此外，当主机因故障停机时，冷却塔的水泵和风能就会增加并向中心发送信号，中央控制室中多个信号发送可以控制冷端的刀片装置，进一步降低冷水温度，达到节能效果。

图一 按冷冻水回水温度控制台数流程框图

三、中央空调系统自动控制的节能技术要求

中央空调系统自动控制的节能技术要求主要是，在满足舒适的前提下可根据外部温湿度自动调节室内温湿度值，也就是说，这个值在冬季应该尽可能高，夏季应该尽可能低，实现节能控制。同时应根据冷冻水的供回水温度和空调温差进行控制，首先计算建筑物所需的冷负荷，并向空调发送启动信号自动将冷却次数设置为最大值，过渡站会自动或手动接收控制台命令实行控制，减少启停次数，或者由操作员接收命令，并操作装置自动切换启停控制数字等，见图2。一般来说，中央空调系统运行参数如冷负荷、空调水流量、进出口水温、温差、制冷量等，操作平台上能够清晰显示可自动控制冷冻水泵和冷却水泵的工作台数，并根据热水蒸气的温度调整换热阀，检查热水泵与热蒸汽的连接蒸汽阀。中央空调系统自动控制中加强节能控制需要做好空调能量传输，主要是指空调的制冷和管道等部分，冷却水泵和管道系统可以为空调提供冷却水，其监控系统用于确保冷却水泵的安全运行，保证冷却蒸汽可以通过蒸发器使蒸发器正常工作，尽量减少流通量循环水泵等能耗。同时，空调冷、热负荷中其自动化和节能控制也十分重要，可以通过定期控制新风机的启停，达到最佳节能运行控制，每天至少有三个时间间隔来启动和停止机器，并监测新风机的工作状态与出口空气温湿度参数，使其符合控制要求，当冬季热盘管后温度低于FIXO值时，控制器将停止风扇的操作并打开热水阀，出现报警警示

^[4]。

图2 利用主机运行信号和信号故障反馈流程图

4. 中央空调系统的自动控制设计和节能技术发展趋势

中央空调系统自动控制是一个时变系统，具有很强的动态特性，在非线性系统、空调自动化控制中存在许多不可测量的因素，其节能技术也处在一个动态的、不断变化的过程中，因此，希望采用几项先进的技术来解决节能和控制问题。现代数字节能技术采用了微处理器数字控制系统，这种控制调节是按点或单位计算的，与现有电动、气动模拟量自动控制节能系统相比，现代数字节能技术采用硬件和软件对空调进行控制，该工艺的运行大大提高了自动控制的控制功能，采用PID自适应控制和变频调速技术可以克服设备运行冗余，节能降耗。同时，采用新的微机技术和网络数据通信技术开发和完善空调自控系统，能够建立准确、合理的模型，保证所计算的中央空调使用参数更直接、简单，从而达到精确节能控制的目的^[5]。

结束语

总之，随着现代通信、计算机和网络技术的发展，中央空调系统自动控制的快速发展是实现设备的集成，使空调系统资源得到充分地利用，保证节能效果显著。因此，中央空调系统自动控制的节能技术的主要设计师应时刻关注新技术的进步发展，在科学技术的发展下将成熟的技术应用到工程中，中央空调系统自动控制的节能技术才能真正实现，进而构造一个完美且受到客户接受和欢迎的产品。

参考文献

1. 温华韬.浅析自动控制技术在中央空调系统中的运用[J].名城绘,2019,21(001):0386-0386.

2. 邬晗辉,沈杰.基于中央空调的自动控制系统设计研究[J].轻松学电脑,2019,23(001):181-181.

3. 张鹏,王博思,张婉馨,等.基于模糊理论的中央空调水自动控制系统设计[J]. 自动化与仪器仪表, 2020.03(1):12-16.

4. 王迎.自动控制技术在中央空调系统中的应用初探[J].数字通信世界,2020,026(003):205-206.

5. 林凯威,陈振乾.基于建筑能耗模型的中央空调预测控制研究[J].建筑热能通风空调,2020,39(05):5-9.