建筑物中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通常按極端條件(最不利環(huán)境條件、最大負(fù)荷需求等)進(jìn)行專業(yè)設(shè)計(jì)和設(shè)備選型(選定值通常是設(shè)計(jì)值的1.05倍-1.2倍)。所以存在較大的冗余。由于氣候條件、環(huán)境條件、建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式、空調(diào)使用時(shí)間、室內(nèi)人數(shù)、電器、照明使用情況、生產(chǎn)設(shè)備使用狀況、室內(nèi)空氣成分要求、系統(tǒng)效率、各設(shè)備的工作效率和設(shè)備組合匹配效率及管道輸送的水阻等多種因素的變化，造成中央空調(diào)末端負(fù)荷的實(shí)際需求變化幅度很大。傳統(tǒng)的中央空調(diào)系統(tǒng)采用壓差旁通方式的恒流量運(yùn)行，無(wú)法跟蹤末端負(fù)荷的變化，因此產(chǎn)生大流量、小溫差的現(xiàn)象，主機(jī)COP值下降，輔機(jī)系統(tǒng)大負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，大大地浪費(fèi)能源。
數(shù)字式中央空調(diào)負(fù)荷隨動(dòng)技術(shù)是一種以中央空調(diào)系統(tǒng)為模型對(duì)象，以中央空調(diào)主機(jī)為服務(wù)核心，以調(diào)整系統(tǒng)負(fù)荷為手段的中央空調(diào)節(jié)能技術(shù)。該技術(shù)的應(yīng)用在中央空調(diào)上具有高效節(jié)能的顯著效果，通?？梢詫?shí)現(xiàn)中央空調(diào)系統(tǒng)綜合年平均節(jié)約能耗≥20%，其中空調(diào)主機(jī)年平均節(jié)約能耗≥10%，冷卻水水系統(tǒng)節(jié)能率≥50%。
數(shù)字式中央空調(diào)負(fù)荷隨動(dòng)技術(shù)的代表產(chǎn)品為泰信三環(huán)節(jié)能設(shè)備有限公司研制生產(chǎn)的“泰信三環(huán)數(shù)字節(jié)能控制系統(tǒng)”該產(chǎn)品是以數(shù)字式中央空調(diào)負(fù)荷隨動(dòng)技為核心，與中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備配套使用，可以實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)系統(tǒng)的高效節(jié)能，在國(guó)內(nèi)外處于領(lǐng)先水平。
在介紹數(shù)字式中央空調(diào)負(fù)荷隨動(dòng)技術(shù)之前我們先來(lái)了解一下目前中央空調(diào)系統(tǒng)的常規(guī)控制方法：
1、通用變頻器的控制方法
隨著大功率電力電子器件的出現(xiàn)，促進(jìn)了通用變頻器的小型化和實(shí)用化，通用變頻器廣泛用于控制風(fēng)機(jī)和水泵，采用DDC(直接數(shù)字式控制器)控制器檢測(cè)受控制量值進(jìn)行PID(比例積分微分)運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)機(jī)和水泵運(yùn)轉(zhuǎn)的PID控制，可以達(dá)到節(jié)約20%～30%電能。通用變頻器控制方法的局限性在于：一旦選定了比例系統(tǒng)KP、積分時(shí)間常數(shù)TI和微分時(shí)間常數(shù)Td之后，控制方式就已經(jīng)確定，不可能跟隨受控量值的變化而自動(dòng)調(diào)整，也就是不可能達(dá)到最佳的節(jié)能效果。
2、人工管理節(jié)能控制方法
現(xiàn)有的中央空調(diào)系統(tǒng)都是采用定流量系統(tǒng)，即空調(diào)冷凍水供水流量、冷卻水進(jìn)水流量和冷卻塔風(fēng)機(jī)風(fēng)量都是恒定的。也就是說(shuō)，只要起動(dòng)空調(diào)主機(jī)，冷凍水泵、冷卻水泵和冷卻塔風(fēng)機(jī)都在50Hz狀態(tài)下運(yùn)行。有經(jīng)驗(yàn)的中央空調(diào)系統(tǒng)操作和維護(hù)人員常常采用運(yùn)行管理方法彌補(bǔ)技術(shù)手段的不足，如：空調(diào)負(fù)荷輕時(shí)，減少投入運(yùn)行主機(jī)、水泵臺(tái)數(shù)或者使運(yùn)行主機(jī)間斷工作等手段，這是可以起到一定的節(jié)能效果，但人為因素的影響較大。
3、常用的中央空調(diào)控制方法
在中央空調(diào)系統(tǒng)中，常常見(jiàn)到的定風(fēng)量自動(dòng)控制、變風(fēng)量自動(dòng)控制、新風(fēng)機(jī)自動(dòng)控制和風(fēng)機(jī)盤管自動(dòng)控制等技術(shù)手段，這些技術(shù)手段就解決空調(diào)區(qū)域的舒適性而言是有必要的，效果也是明顯的，但是，節(jié)能效果并不顯著。
下面將通過(guò)對(duì)泰信三環(huán)數(shù)字節(jié)能控制系統(tǒng)分析來(lái)介紹數(shù)字式中央空調(diào)負(fù)荷隨動(dòng)技術(shù)以及其應(yīng)用效果。
1、泰信三環(huán)數(shù)字式節(jié)能系統(tǒng)控制系統(tǒng)的基本思想
泰信三環(huán)數(shù)字節(jié)能系統(tǒng)控制的特征是空調(diào)系統(tǒng)中冷凍水的供、回水溫度保持定值，冷卻水的進(jìn)、出水溫度保持定值，空調(diào)負(fù)荷變化時(shí)，以調(diào)節(jié)供水量和風(fēng)量大小的方式去適應(yīng)系統(tǒng)負(fù)荷變化的需要，使中央空調(diào)的各泵組的出力都跟隨負(fù)荷的變化而同步變化，就能夠在保證負(fù)荷需求的前提下，實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的最大節(jié)能。
圖一為數(shù)字式負(fù)荷隨動(dòng)節(jié)能控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理圖，從圖中我們可以看出，該技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是把中央空調(diào)系統(tǒng)做為一個(gè)完整的系統(tǒng)來(lái)分析，通過(guò)改變系統(tǒng)的冷凍水流量、冷卻水流量、冷卻塔風(fēng)機(jī)風(fēng)涼去適應(yīng)空調(diào)負(fù)荷的變化，并保證主機(jī)系統(tǒng)始終處于優(yōu)化的最佳工作點(diǎn)上，使空調(diào)系統(tǒng)的能效比始終保持最大值。
該系統(tǒng)采用數(shù)字化負(fù)荷隨動(dòng)控制理論，運(yùn)用現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字化自動(dòng)控制技術(shù)，對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行綜合、優(yōu)化;針對(duì)中央空調(diào)主機(jī)和輔機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的工況和末端負(fù)荷的變化，采集其瞬間多種變化參數(shù)，對(duì)負(fù)荷進(jìn)行隨動(dòng)跟蹤;自動(dòng)、準(zhǔn)確、及時(shí)地對(duì)冷凍(溫)水泵、冷卻水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行采集，對(duì)系統(tǒng)各設(shè)備自動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)優(yōu)化控制，使中央空調(diào)主機(jī)運(yùn)行環(huán)境得以優(yōu)化，使得主機(jī)工質(zhì)和輔機(jī)系統(tǒng)各種流量跟隨末端負(fù)荷的變化而同步變化，確保中央空調(diào)系統(tǒng)在滿足舒適性的前提下，大幅度降低系統(tǒng)的能源消耗。即把負(fù)荷運(yùn)行所不需要的，而系統(tǒng)運(yùn)行又將會(huì)產(chǎn)生的這部分多余的冷量節(jié)省下來(lái)。
2、泰信三環(huán)數(shù)字節(jié)能系統(tǒng)控制模型框
泰信三環(huán)數(shù)字節(jié)能系統(tǒng)控制設(shè)備系統(tǒng)的核心就是負(fù)荷隨動(dòng)跟蹤控制器和系統(tǒng)控制軟件。圖二顯示出了泰信三環(huán)數(shù)字節(jié)能系統(tǒng)控制模型框。
節(jié)能控制器是二維控制器。二維控制器的兩個(gè)輸入變量基本上都選用受控變量和輸入給定值的偏差E與偏差變化值EC，它們能夠比較嚴(yán)格的反映受控過(guò)程中輸出變量的動(dòng)態(tài)特性，控制效果較好。
3、系統(tǒng)特點(diǎn)
1)通過(guò)泰信三環(huán)數(shù)字節(jié)能系統(tǒng)控制設(shè)備對(duì)系統(tǒng)多參量分析和運(yùn)算，能準(zhǔn)確給出一系列穩(wěn)定的控制信號(hào)，使冷凍水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、冷卻塔系統(tǒng)隨著空調(diào)系統(tǒng)荷變化實(shí)時(shí)隨動(dòng)調(diào)控，提高主機(jī)工作效率，優(yōu)化主機(jī)工作狀態(tài)。
2)采用數(shù)字式控制模式，比傳統(tǒng)模擬信號(hào)控制更精準(zhǔn)。
3)由于水泵處于低頻運(yùn)轉(zhuǎn)，大大降低了設(shè)備磨損，延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命。同時(shí)降低了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)噪音和冷卻水的水損。
4)利用計(jì)算機(jī)處理技術(shù)使節(jié)能控制系統(tǒng)有多種安全保障措施，可避免調(diào)頻過(guò)沖和喘振等現(xiàn)象發(fā)生。
5)自動(dòng)化程度高，減少人工值守，可自動(dòng)報(bào)警和切換。
6)本系統(tǒng)尺寸設(shè)計(jì)合理，可根據(jù)不同要求進(jìn)行組合，不用對(duì)原有設(shè)備進(jìn)行土建改造和移位，在設(shè)備接駁時(shí)不影響中央空調(diào)正常使用。
4、泰信三環(huán)數(shù)字節(jié)能系統(tǒng)應(yīng)用效果
下面以廣東某綜合性購(gòu)物廣場(chǎng)為例，對(duì)泰信三環(huán)數(shù)字節(jié)能控制系統(tǒng)的應(yīng)用做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。
項(xiàng)目配置：
購(gòu)物廣場(chǎng)使用空調(diào)面積為30000m2，集購(gòu)物、餐飲、娛樂(lè)為一體，其設(shè)備主要配置如下(單位：KW)：
主機(jī)一級(jí)冷凍泵二級(jí)冷凍泵冷卻泵
制冷量臺(tái)數(shù)功率臺(tái)數(shù)功率臺(tái)數(shù)功率臺(tái)數(shù)
22783754——754
節(jié)能診斷：
原中央空調(diào)系統(tǒng)為4月～11月，每天12小時(shí)不間斷恒流量供冷，供冷量為4556KW，中央空調(diào)系統(tǒng)供冷調(diào)節(jié)范圍為2278KW～4556KW，由于商場(chǎng)人流量變化大(主要人流量集中在晚上及周末)，且季節(jié)溫度變化大，中央空調(diào)主機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)范圍不能滿足實(shí)際需要，造成在人流量小的時(shí)間段內(nèi)供冷量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際需求。
節(jié)能措施：
泰信三環(huán)中央空調(diào)數(shù)字化節(jié)能控制系統(tǒng)根據(jù)商場(chǎng)空調(diào)使用區(qū)域的負(fù)荷變化情況(主要為人流量變化)，調(diào)整中央空調(diào)系統(tǒng)供冷量，使用以負(fù)荷隨動(dòng)控制為基礎(chǔ)的變流量供冷控制方式，將中央空調(diào)系統(tǒng)的冷量供給調(diào)節(jié)范圍擴(kuò)寬，滿足不同人流量下的供冷需求，同時(shí)有效的控制了能源的消耗。
節(jié)能效果：
中央空調(diào)主機(jī)系統(tǒng)、冷凍水泵、冷卻水泵等綜合節(jié)能達(dá)27%～34%，為企業(yè)節(jié)約了大筆能源開支。
獲益分析：
年平均節(jié)約空調(diào)電費(fèi)￥480,000左右;
每年減少CO2排放436，363千克。
通過(guò)對(duì)泰信三環(huán)數(shù)字節(jié)能控制系統(tǒng)的分析我們可以看出，數(shù)字式中央空調(diào)負(fù)荷隨動(dòng)技術(shù)在中央空調(diào)節(jié)能領(lǐng)域的是處于領(lǐng)先地位的，在實(shí)現(xiàn)上也相對(duì)的容易，不僅僅能大幅度降低中央空調(diào)能耗，更能方便使用者的應(yīng)用，值得大力推廣!
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