中央空調(diào)系統(tǒng)作為建筑的重要組成部分，在給人們帶來(lái)舒適建筑環(huán)境的同時(shí)，也消耗了大量的能量，對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化是建筑節(jié)能優(yōu)化的重點(diǎn)。基于此，筆者進(jìn)行了相關(guān)介紹。
1、中央空調(diào)工作原理
中央空調(diào)系統(tǒng)是一個(gè)極其復(fù)雜的系統(tǒng)，主要由2部分組成，即水系統(tǒng)部分和空氣處理系統(tǒng)部分。其中，制冷機(jī)組為中央空調(diào)系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供所需要的冷負(fù)荷，不僅將制造的冷量傳遞給冷凍水循環(huán)系統(tǒng)，且把工作過(guò)程中釋放的熱量傳遞給冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，是中央空調(diào)系統(tǒng)中zui重要的組成部分。冷卻水泵、冷凍水泵以及冷卻塔為中央空調(diào)系統(tǒng)提供水循環(huán)，是進(jìn)行熱交換的載體。冷凍水將制冷機(jī)組制造的冷量帶到風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)中與室內(nèi)空氣進(jìn)行熱交換，并將室內(nèi)熱量帶回到制冷機(jī)組中；冷卻水將制冷機(jī)組在工作和熱交換中產(chǎn)生的大量廢熱排放到室外空氣中，經(jīng)過(guò)冷卻塔降溫后的冷卻水又流回制冷機(jī)組的冷凝器中進(jìn)行熱交換，如此循環(huán)往復(fù)。
2、控制策略
不同的控制策略對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)總能耗的影響特別明顯，由于中央空調(diào)的系統(tǒng)由冷水機(jī)組、冷凍水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、冷卻塔風(fēng)機(jī)系統(tǒng)組成，冷水機(jī)組的控制由其自身的控制策略直接控制，但其制冷效果會(huì)受中央空調(diào)系統(tǒng)中水系統(tǒng)控制的影響。某酒店主樓高18層，輔樓高4層，擁有178余間客房。酒店中央空調(diào)系統(tǒng)原控制策略采用冷凍水恒壓控制，冷凍水回水壓力作為反饋值，0.558MPa作為目標(biāo)值；冷卻水出水恒溫控制，冷卻水出水溫度作為反饋值，目標(biāo)值設(shè)為31℃；冷卻塔風(fēng)機(jī)工頻控制。經(jīng)過(guò)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀況的評(píng)估同時(shí)考慮現(xiàn)場(chǎng)條件，節(jié)能改造采用以下的控制方式：冷凍水恒溫差控制，冷凍水進(jìn)出水溫差作為反饋值，5℃做目標(biāo)值；冷卻水恒溫差控制，冷卻水進(jìn)出水溫差作為反饋值，目標(biāo)值為5℃；冷卻塔風(fēng)機(jī)采用回水溫度作為反饋值同時(shí)室外濕球溫度+冷幅作為目標(biāo)值的控制。
3、系統(tǒng)搭建
根據(jù)優(yōu)化的控制策略，進(jìn)一步搭建起新的中央空調(diào)系統(tǒng)，其中，主要包括中央空調(diào)系統(tǒng)硬件和上位軟件設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的節(jié)能。整個(gè)中央空調(diào)系統(tǒng)由4個(gè)模塊組成，即空調(diào)主機(jī)、冷凍水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)和冷卻塔系統(tǒng)。
空調(diào)主機(jī)模塊包括1臺(tái)水冷螺桿式冷水機(jī)組。1#機(jī)組名義制冷量為1050kW，制冷輸入功率為197kW，COP為5.33.冷水機(jī)組主要由PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)采集信號(hào)并且控制冷水機(jī)組的運(yùn)行，監(jiān)測(cè)制冷機(jī)的運(yùn)行狀況以配合其他設(shè)備的運(yùn)行。冷凍水模塊主要由2臺(tái)冷凍水泵（1臺(tái)常開、1臺(tái)備用）、集水器、分水器、閥門組成；冷凍水泵額定功率為22kW，備用泵為30kW；冷凍水均采用變頻控制，變頻器是型號(hào)為ACS510 的ABB 變頻器。冷凍水系統(tǒng)是連接制冷主機(jī)與空調(diào)房間的重要部分，帶走空調(diào)末端的熱量回送到冷水機(jī)組。
冷卻水模塊主要由2臺(tái)冷凍水泵（1臺(tái)常開、1臺(tái)備用）、閥門組成；冷卻水泵額定功率為37kW，備用的為45kW；冷卻水均采用變頻控制，變頻器是型號(hào)為ACS510的ABB變頻器。冷卻水系統(tǒng)將機(jī)組的熱量吸收并送到冷卻塔降溫，zui后再回送到冷水機(jī)組。
冷卻塔模塊主要由2臺(tái)風(fēng)機(jī)組成，兩臺(tái)風(fēng)機(jī)的額定功率分別為9kW和11kW，變頻器采用的是型號(hào)為ACS510的ABB變頻器。冷卻塔系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)冷卻水溫度的調(diào)節(jié)。
在優(yōu)化改造過(guò)程中，增加了中央控制柜、冷卻塔變頻控制柜、溫度變送器、壓力變送器、濕球溫度傳感器、電動(dòng)執(zhí)行器、電能表和工控機(jī)等。改造系統(tǒng)架構(gòu)圖如圖1所示，工控機(jī)作為整個(gè)采集控制系統(tǒng)的核心處理器，末端的參數(shù)采集以及控制設(shè)備通過(guò)RS485轉(zhuǎn)換器和工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
改造后冷凍水變頻控制主要采用變頻器恒溫差控制，比之前的恒壓控制更適合于負(fù)荷變化較大的中央空調(diào)系統(tǒng)。目標(biāo)設(shè)定溫差為5℃，通過(guò)調(diào)節(jié)變頻器的轉(zhuǎn)速來(lái)改變冷凍水的水量，使冷凍水變頻器的轉(zhuǎn)速隨著空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷的變化而變化，zui終使冷凍水進(jìn)出水溫差穩(wěn)定在5℃左右，保證制冷量和系統(tǒng)的負(fù)荷相匹配，達(dá)到*的制冷效果和能耗。冷卻水變頻控制也類似于冷凍水的控制。

圖1 酒店中央空調(diào)改造系統(tǒng)構(gòu)架圖
4、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
為了驗(yàn)證改進(jìn)后的控制策略優(yōu)于之前的原策略，讓某酒店中央空調(diào)在原有的控制方式和新改造的控制方式下各運(yùn)行1d，并采集系統(tǒng)各部分能耗。
為了讓采集的數(shù)據(jù)具有對(duì)比性，選取的酒店的人員入住率幾乎相同。除此之外，選取這2d的外界環(huán)境參數(shù)要盡量接近，從外界環(huán)境參數(shù)可以看出，外界的條件雖有差別，但是差別非常微??；外界氣溫相差0.07%，外界濕度相差13.43%，外界失球溫度相差5.39%.通過(guò)不同控制策略下系統(tǒng)總能耗對(duì)比可以看出，現(xiàn)控制總能耗比原有的控制策略下的能耗小很多。原控制方式當(dāng)天電能量2630.4kW·h，現(xiàn)控制方式系統(tǒng)總能耗為2 353 kW·h，比原控制方式系統(tǒng)1d多節(jié)約277.3 kW·h，總能耗節(jié)能率10.5%，空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行1d各子系統(tǒng)的能耗對(duì)比如表1所示。