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【摘 要】 探讨中央空调末端系统的节能控制方案，内容涉及室内温湿度参数、空调机组新回风比、变风量空调系统等节能控制技术。本文重点研究中央空调末端水系统与风系统控制的节能空间，以期進一步获得最大化的投入与产出比收益。
【关键词】 空调机组;变风量;温湿度控制;调节新风比;节能控制
空调机组是一种对空气进行调节的设备，它或由通风机、和空气换热器（盘管）等组装而成或由多个功能不同的空气处理工件组合而成的一个整体。随着国民经济的发展和人民生活水平的日益提高，中央空调系统已广泛应用于工业与民用建筑领域，但系统设计容量大多是按照建筑物最大制冷、制热负荷或新风交换量需求选定的，且留有充足余量。对于负荷变化较大的空调通风系统，其能量的浪费是显而易见的。
变风量调节、温湿度控制、可调新风比等自动化控制技术的广泛应用，使中央空调系统达到了更加理想的工作状态，更重要的是能给用户带来良好的投资回报。
1、变风量空调系统
1.1说明
关于变风量空调系统的节能优势，已经有相当多的文献对此进行过专门的论述。《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005规定，下列全空气空气调节系统宜采用变风量空气调节系统：①同一空气调节风系统中，各空调区的冷、热负荷差异和变化大、低负荷运行时间较长，且需要分别控制各空调区温度;②建筑内区全年需要送冷风。同时，还规定变风量空调系统宜采用变频自动调节风机转速的方式，并应在设计文件中标明每个变风量末端装置的最小送风量。这里所说的变风量空调系统，是指同一空气处理风系统带多个空调区域的情况，常见于写字楼、办公大楼等建筑物。另一种情况，对于面积或空间较大的单一空调区域，如机场、博物馆、展览馆、商场等，一般由1台或多台空气处理机组负责进行空气调节。此时，若空调系统全年低负荷运行时间较长时，同样也适宜对空气处理系统进行变风量调节。
1.2负载类型
变转矩负载空气处理机的风机类负载，它们对轴转矩没有严格的需求，其轴功率与转速具有显著的立方关系特征。所以，通过风机电机调速来改变风量，具有很好的节能优势。
1.3风机电机常用的调速方法
1.3.1调压调速
改变电源电压的可控硅调压调速，调速范围小，转矩随电压降低而大幅度下降，一般只适用180V-380V期间调速的外转子风机，功率一般不超过7.5KW。
1.3.2变极调速
改变磁极对数调速，属于有极调速，通常选用双速或三速电机。每个极数对应的功率是固定的，只能通过调节皮带轮再进行一些微调。低速风机常作为值班风机使用。
1.3.3变频调速
利用变频器改变电源频率调速，属于无级调速，调速范围大，稳定性平滑性较好。电机变频调速方式节能效果最好，实施起来也相对容易。随着变频器市场价格的不断下降，只要设计和运行合理，一般在1至2年内，节约的风机电耗费用即可收回变频器的静态投资，所以推荐风机变风量使用变频调节技术。
通过系统送风管路上合理位置安装静压传感器，在控制器上设定静压值，输出信号给变频器，调节转速，以达到需要的风量值。实现现场控制器（DDC或PLC）与风机变频器通讯集成，读取风机电机的详细运行参数，包括电流、电压、频率、功率、功率因数、累计消耗电能、累计运行时间、上电次数、故障状态及故障代码等参数。风机的启停控制也可通过与变频器通讯方式完成。
随着变频技术在通风空调节能控制系统中的广泛应用，许多变频器厂家生产的风机、水泵类变频器均提供各类标准的通讯接口，并与国际主流的楼宇自控厂家的系统相兼容。变频器内记录有大量的电机运行实时参数和累计参数，这对空调系统的风机运行状态、故障状态和运行能耗统计、分析提供了方便。
2、温、湿度控制功能
2.1新风温、湿度监测
新风温湿度监测是空气处理机组节能控制必须监测的，该参数是空调全年多工况分区节能运行的关键参数，也是全年合理利用室外新风冷源的判断根据。新风温湿度监测宜采用精度高、可靠稳定的传感器，由于新风管道内空气流速高、空气含尘浓度大，新风温湿度传感器不宜安装在新风管道内，宜采用室外壁挂式温湿度传感器，并带防风雨和太阳辐射的保护罩。安装在新风管道内的温湿度传感器应定期进行维护保养和测量精度标定。
2.2室内（或回风）温、湿度监控
室内温湿度或回风温湿度监测与控制是空气处理机组自控系统的主要任务，控制的执行机构通常包括表冷阀、加热阀、加湿阀、新/回/排风阀等。宜在室内内墙或柱子上选取有代表性的位置布置室内温湿度传感器作为控制依据，空调区域面积较大时宜布置多对室内温湿度传感器取平均值作为控制依据。因某种原因只能在回风道内布置温湿度传感器作为控制依据的，应把传感器安装在气流均匀的直管道处。
2.3送风温、湿度监测
由于空调系统具有较大惯性特性，对于面积或空间较大的空调区域，以室内温湿度或回风温湿度参数作为控制依据，从执行机构动作到室内或回风温湿度传感器感应出来存在较大的时间滞后性，自控系统易发生超调现象，造成能源的浪费。设置送风温湿度参数监测，可有效防止送风温湿度参数在调节过程中发生超限现象，亦可以将送风温湿度参数作为中间变量进行串级调节。
2.4电动调节阀开度监测
自控系统中各水（汽）电动调节阀、电动风阀的开度监测有助于操作人员观察空气的实时热湿处理过程，方便系统运行故障的分析和判断。为降低成本，自控系统通常根据控制器输出至电动阀体的控制信号计算出各阀门的开度，并加以显示。但在实际运行过程中，通常因为诸如阀体故障、关断压差偏小、冷热媒供应压力波动等原因导致电动阀体的真实开度与其接收的信号不一致，建议自控系统对各电动阀体的反馈开度进行真实监测。 3、新风量（或新回风比）控制
3.1说明
新风量作为影响建筑物内室内空气品质、正压保证和空调系统运行能耗的重要参数，在欧美国家目前流行的空调系统设计中，已作为一个必须监测的参数。空调自控系统将新风阀的开度定义成新风比是十分不科学的，因为风阀的开度与通过的风量并非线性关系。根据室内（或回风）CO2浓度监控法保证空调系统的最小新风量要求是自控系统在保证室内空气品质方面的通常的做法。
对于变风量空调系统，当系统负荷偏低时，系统总送风量将减少，对应的新风量也随之减少，此时若不对新风量进行有效地监测和控制，很容易造成各空调区域新风量过小而导致室内人员不舒服。在维持室内正压方面，自控系统通常采用室内外压差传感器来监测室内正压，这种方法对于大型建筑物来讲，往往效果甚微。其一，对于同一空调风系统负责多个空调区域（房间）的系统（如写字楼），我们很难选取一个标准房间作为代表进行正压监测来控制整个风系统，因为各个房间的正压之间不一定遵循相同的规律;其二，对于面积和空间较大的单一空调区域，如机场、展览馆、商场等，由于出入门经常处于开启状态，室内正压很小，很难通过建筑物内某一点处的空气压差传感器精确监测出来。比较可靠的控制方案是：通过对送风机和回（排）风机风量的监测，当送风机的送风量因负荷减小而减少时，按送风量与回（排）风量的设计工况下的差值对回（排）风机进行变频调节。
3.2混风温、湿度的监测
有助于分析空气实际的热湿处理过程，有些场合可通过混风温（湿）度要求调节新回风阀开度来获得一个合理的新回风比。混风温湿度传感器应安装在过滤器的出风侧，为保证新回风混合均匀，空气处理机组的新风阀和回风阀宜靠近布置。
另外，改善建筑維护结构保温、改善换热器的翅片结构及传热效率、选高效离心风机、采用硬质聚氨脂发泡技术提高空调箱外板绝热性能等，都是有效节能的常用办法，这里就不多探讨了。
4、结束语
对空调机组节能的控制，一方面要充分利用先进的加工工艺和技术来生产空调设备，从而降低设备本身的能耗，另一方面要从整个空调机组的系统自动控制层面出发，尽量减少整个系统在运行过程中的能耗。这两面都很重要，忽略了任何一个方面都很难提高空调机组的节能性能。
参考文献：
[1]张娟维.组合式空调机组的节能分析及措施[J].制冷，2010（03）.
[2]岳子丰.空调机组节能优化控制策略研究[J].北京林业大学，2013（04）.
[3]于水波.基于系统能效的中央空调末端优化控制[J].山东大学，2010（05）.
【关键词】 空调机组;变风量;温湿度控制;调节新风比;节能控制
空调机组是一种对空气进行调节的设备，它或由通风机、和空气换热器（盘管）等组装而成或由多个功能不同的空气处理工件组合而成的一个整体。随着国民经济的发展和人民生活水平的日益提高，中央空调系统已广泛应用于工业与民用建筑领域，但系统设计容量大多是按照建筑物最大制冷、制热负荷或新风交换量需求选定的，且留有充足余量。对于负荷变化较大的空调通风系统，其能量的浪费是显而易见的。
变风量调节、温湿度控制、可调新风比等自动化控制技术的广泛应用，使中央空调系统达到了更加理想的工作状态，更重要的是能给用户带来良好的投资回报。
1、变风量空调系统
1.1说明
关于变风量空调系统的节能优势，已经有相当多的文献对此进行过专门的论述。《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005规定，下列全空气空气调节系统宜采用变风量空气调节系统：①同一空气调节风系统中，各空调区的冷、热负荷差异和变化大、低负荷运行时间较长，且需要分别控制各空调区温度;②建筑内区全年需要送冷风。同时，还规定变风量空调系统宜采用变频自动调节风机转速的方式，并应在设计文件中标明每个变风量末端装置的最小送风量。这里所说的变风量空调系统，是指同一空气处理风系统带多个空调区域的情况，常见于写字楼、办公大楼等建筑物。另一种情况，对于面积或空间较大的单一空调区域，如机场、博物馆、展览馆、商场等，一般由1台或多台空气处理机组负责进行空气调节。此时，若空调系统全年低负荷运行时间较长时，同样也适宜对空气处理系统进行变风量调节。
1.2负载类型
变转矩负载空气处理机的风机类负载，它们对轴转矩没有严格的需求，其轴功率与转速具有显著的立方关系特征。所以，通过风机电机调速来改变风量，具有很好的节能优势。
1.3风机电机常用的调速方法
1.3.1调压调速
改变电源电压的可控硅调压调速，调速范围小，转矩随电压降低而大幅度下降，一般只适用180V-380V期间调速的外转子风机，功率一般不超过7.5KW。
1.3.2变极调速
改变磁极对数调速，属于有极调速，通常选用双速或三速电机。每个极数对应的功率是固定的，只能通过调节皮带轮再进行一些微调。低速风机常作为值班风机使用。
1.3.3变频调速
利用变频器改变电源频率调速，属于无级调速，调速范围大，稳定性平滑性较好。电机变频调速方式节能效果最好，实施起来也相对容易。随着变频器市场价格的不断下降，只要设计和运行合理，一般在1至2年内，节约的风机电耗费用即可收回变频器的静态投资，所以推荐风机变风量使用变频调节技术。
通过系统送风管路上合理位置安装静压传感器，在控制器上设定静压值，输出信号给变频器，调节转速，以达到需要的风量值。实现现场控制器（DDC或PLC）与风机变频器通讯集成，读取风机电机的详细运行参数，包括电流、电压、频率、功率、功率因数、累计消耗电能、累计运行时间、上电次数、故障状态及故障代码等参数。风机的启停控制也可通过与变频器通讯方式完成。
随着变频技术在通风空调节能控制系统中的广泛应用，许多变频器厂家生产的风机、水泵类变频器均提供各类标准的通讯接口，并与国际主流的楼宇自控厂家的系统相兼容。变频器内记录有大量的电机运行实时参数和累计参数，这对空调系统的风机运行状态、故障状态和运行能耗统计、分析提供了方便。
2、温、湿度控制功能
2.1新风温、湿度监测
新风温湿度监测是空气处理机组节能控制必须监测的，该参数是空调全年多工况分区节能运行的关键参数，也是全年合理利用室外新风冷源的判断根据。新风温湿度监测宜采用精度高、可靠稳定的传感器，由于新风管道内空气流速高、空气含尘浓度大，新风温湿度传感器不宜安装在新风管道内，宜采用室外壁挂式温湿度传感器，并带防风雨和太阳辐射的保护罩。安装在新风管道内的温湿度传感器应定期进行维护保养和测量精度标定。
2.2室内（或回风）温、湿度监控
室内温湿度或回风温湿度监测与控制是空气处理机组自控系统的主要任务，控制的执行机构通常包括表冷阀、加热阀、加湿阀、新/回/排风阀等。宜在室内内墙或柱子上选取有代表性的位置布置室内温湿度传感器作为控制依据，空调区域面积较大时宜布置多对室内温湿度传感器取平均值作为控制依据。因某种原因只能在回风道内布置温湿度传感器作为控制依据的，应把传感器安装在气流均匀的直管道处。
2.3送风温、湿度监测
由于空调系统具有较大惯性特性，对于面积或空间较大的空调区域，以室内温湿度或回风温湿度参数作为控制依据，从执行机构动作到室内或回风温湿度传感器感应出来存在较大的时间滞后性，自控系统易发生超调现象，造成能源的浪费。设置送风温湿度参数监测，可有效防止送风温湿度参数在调节过程中发生超限现象，亦可以将送风温湿度参数作为中间变量进行串级调节。
2.4电动调节阀开度监测
自控系统中各水（汽）电动调节阀、电动风阀的开度监测有助于操作人员观察空气的实时热湿处理过程，方便系统运行故障的分析和判断。为降低成本，自控系统通常根据控制器输出至电动阀体的控制信号计算出各阀门的开度，并加以显示。但在实际运行过程中，通常因为诸如阀体故障、关断压差偏小、冷热媒供应压力波动等原因导致电动阀体的真实开度与其接收的信号不一致，建议自控系统对各电动阀体的反馈开度进行真实监测。 3、新风量（或新回风比）控制
3.1说明
新风量作为影响建筑物内室内空气品质、正压保证和空调系统运行能耗的重要参数，在欧美国家目前流行的空调系统设计中，已作为一个必须监测的参数。空调自控系统将新风阀的开度定义成新风比是十分不科学的，因为风阀的开度与通过的风量并非线性关系。根据室内（或回风）CO2浓度监控法保证空调系统的最小新风量要求是自控系统在保证室内空气品质方面的通常的做法。
对于变风量空调系统，当系统负荷偏低时，系统总送风量将减少，对应的新风量也随之减少，此时若不对新风量进行有效地监测和控制，很容易造成各空调区域新风量过小而导致室内人员不舒服。在维持室内正压方面，自控系统通常采用室内外压差传感器来监测室内正压，这种方法对于大型建筑物来讲，往往效果甚微。其一，对于同一空调风系统负责多个空调区域（房间）的系统（如写字楼），我们很难选取一个标准房间作为代表进行正压监测来控制整个风系统，因为各个房间的正压之间不一定遵循相同的规律;其二，对于面积和空间较大的单一空调区域，如机场、展览馆、商场等，由于出入门经常处于开启状态，室内正压很小，很难通过建筑物内某一点处的空气压差传感器精确监测出来。比较可靠的控制方案是：通过对送风机和回（排）风机风量的监测，当送风机的送风量因负荷减小而减少时，按送风量与回（排）风量的设计工况下的差值对回（排）风机进行变频调节。
3.2混风温、湿度的监测
有助于分析空气实际的热湿处理过程，有些场合可通过混风温（湿）度要求调节新回风阀开度来获得一个合理的新回风比。混风温湿度传感器应安装在过滤器的出风侧，为保证新回风混合均匀，空气处理机组的新风阀和回风阀宜靠近布置。
另外，改善建筑維护结构保温、改善换热器的翅片结构及传热效率、选高效离心风机、采用硬质聚氨脂发泡技术提高空调箱外板绝热性能等，都是有效节能的常用办法，这里就不多探讨了。
4、结束语
对空调机组节能的控制，一方面要充分利用先进的加工工艺和技术来生产空调设备，从而降低设备本身的能耗，另一方面要从整个空调机组的系统自动控制层面出发，尽量减少整个系统在运行过程中的能耗。这两面都很重要，忽略了任何一个方面都很难提高空调机组的节能性能。
参考文献：
[1]张娟维.组合式空调机组的节能分析及措施[J].制冷，2010（03）.
[2]岳子丰.空调机组节能优化控制策略研究[J].北京林业大学，2013（04）.
[3]于水波.基于系统能效的中央空调末端优化控制[J].山东大学，2010（05）.