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摘要:现如今中央空调的广泛应用,给人们的生活带来了舒适的环境。而作为中央空调的系统最为重要的附属设备制冷主机,其运行过程中的可靠性和安全性更是受到人们的关注。本文针对中央空调常见的冷冻水系统流量控制的局限性,对中英空调制冷站的控制技术进行分析很研究。
关键词:中央空调;制冷;控制;策略;分析
中央空调的动力来源于能源的消耗,它在给人们到来舒适的生活环境和工作环境时,也给能源带来了巨大的消耗,从而增加了建筑物建设的成本。根据有关资料显示,在目前许多的中央空调中能耗的损失几乎占了建筑物能耗损失的50%以上,因此,对中央空调进行节能改造是势在必行的。
中央空调是时变性的动态系统,其运行受到天气变化、季节变化、人流量增减、环境条件等许多因素的影响,它跟随着时间的变化而变化的,并且一直处于波动的状态中。据相关资料统计,许多建筑物每年负荷的时间为几十个小时,而中央空调系统大部分的时间都是在负荷的条件下运行的,这种运行的方式不仅给能源造成了巨大的浪费,增加企业的运营成本,而且也给国家能源的供应带来了巨大的压力,造就了能源供求的矛盾。
1中央空调冷冻水控制技术的局限性
现阶段,最为常见的冷冻水系统变流量的控制方式主要为恒压差控制方法和恒温差控制方法。但这两种控制方式同时受到被控参量自身的局限和控制技术方面的局限。
1.1被控参量自身的局限性
1.1.1恒压差控制的局限性
恒压差控制的最大缺点就在于中央空调冷冻水系统的负荷与恒压差之间没有直接的关系,中央空调的压差不能对空调的负荷进行准确的描述,同时中央空调负荷的变化也不能通过空调压差的变化进行准确的反映。因此,一个不能完全反应中央空调负荷变化的压差对中央空调冷冻水的流量进行控制,很显然不能使空调冷冻水的流量随负荷的变化而进行准确的变化。
1.1.2恒温差控制的局限性
恒温差控制的缺点在于,空调温度采集点离空调的末端换热点距离较远,冷冻水必须要经过循环之后,空调的温度变化才会反映出来[1]。而由于空调的管路一般都比较长,所以导致冷冻水循环的周期时间为几分钟到几十分钟。其中,无论在人任何时候,所测量到的回水温度都是空调供水温度过去所作用的结果,是对冷冻水循环周期之前所负荷得情况进行反应的。如果,用同一时间检测的空调供、回水温度差,作为被控参量对空调的冷冻水流量进行控制和调节,就会存在着明显的问题。
同时,因为冷冻水系统的惰性大、温度反应慢以及较大的热容量,当空调的负荷发生突然的变化时,必须要等到温度缓慢地反映出来之后才能对空调产生相应的调节和控制,使其控制时间存在着较大的滞后,对空调控制的快速性和及时性带来了直接的影响。
1.2PID控制技术的局限性
现阶段,中央空调冷冻水流量的恒温差控制和恒压差控制都采用了经典的PID控制。在PID控制应用过程中,还需要根据不同的被控对象对比例系数、微分时间和积分时间进行整定。
由于PID控制方法无法对空调的准确性和稳定性之间的矛盾进行解决,当加大空调的控制作用时,就会减小偏差,提高空调的准确性。反之,为了对空调的稳定性进行保证,对控制作用进行限制时,就会使得空调的准确性降低。因此,作为空调冷冻水系统的被控过程来说,使用PID线性控制方式,无法获得有效的控制结果,还需要我们采取新的控制方法和技术。而基于负荷预测的冷冻水流量的控制技术,就是新的控制方法和技术。
2中央空调基于负荷预测冷冻水流量控制的思想
在中央空调中,空调冷冻水的滞后性是客观存在的,其无法进行改变和消除。面对这种情况,很多的空调操作人员和管理人员都在使用提前实施控制的方法。如在早上上班之前,空调操作人员就会对中央空调进行提前的启动。由于空调提前启动的时间是根据实践经验来判断和决定的,对空调进行提前启动,可以很好的避免冷水系统的滞后性。同时空调管理人员对空调后期的负荷进行的预测和判断,决定了冷水机提前开机的台数。当天气和负荷发生较大的变化时,就需要空调管理人员对提前开机的时间进行调整和适当的增加开机的台数。
虽然对空调冷冻水系统进行人工的提前控制能够对中央空调滞后性带来的影响进行避免,但是相对于计算机控制来说还是相对麻烦的[2]。如若用计算机的控制方法对空调的负荷进行预测和提前控制,就会产生新的冷冻水流量控制的模式即符合预测控制。
所谓的负荷预测控制就是指根据中央空调系统负荷的预测对空调的冷冻水的流量进行控制。其最为基本的思想就是,利用全方位检测的系统参数和历史的数据对其进行分析和判断,从而对系统之后的负荷以及运行参数的优化进行推理和预测,然后再根据系统的滞后时间,对空调的冷冻水流量进行提前的控制。而负荷预测控制是一种超前的控制方式,它与空调的跟随控制有着本质的区别。
3中央空调制冷站控制策略
3.1采用冷冻站变流量和变水温节能优化的控制策略
冷冻站变流量和变水温节能优化的控制策略是将制冷机和冷冻泵的运行功率之和作为最小的优化性能指标,根据不断变化的冷冻泵频率计算出制冷机冷冻水最佳的出水温度。当冷冻水系统满足末端的符合要求和设备安全,可以通过对冷冻水的出水温度进行提高,从而提高空调制冷机的COP,实现空调制冷机节能的目的。
该种控制方法将空调的变水温和变流量的控制进行了相互的结合,从而根据两种控制方法的优点,对冷冻水泵的能耗和制冷机的能耗进行了综合的考虑,把两者的运行功率之和作为最小的性能优化指标,然后对制冷机的冷冻水出水温度和冷冻水泵的频率进行优化和控制。从而对空调末端负荷的能量进行保证,对制冷站的功率损害进行大大的降低,使得制冷站达到合理的优化运行。
3.2采用冷水机组群控制策略
冷水机组群控制策略时根据单台制冷机的负载率或者是多台制冷机的平均负载量,对冷水机组停止和运行的台数进行控制。同时将空调末端机组的水阀开度和空调的温差进行结合,对由温差控制而引起的冷冻水泵频繁启动的问题进行消除,起到良好的控制结果。然后再通过变水温以及冷冻站变力量的节能优化策略,把变水温控制和变流量控制之间进行有机的结合,从而达到良好的节能优化效果。
3.3变水量控制策略
变水量控制策略主要是将空调中冷水所载的冷却水和冷量所带走的热量与空调不断变化的末端负荷进行相匹配,从而对水输送环路水泵的运行费用进行节约。同时,随着空题湿度和温度以及其他环境因素的变化,空调系统的负荷都将会发生改变,所需要的水量也会跟随负荷的变化而变化[3]。一般情况下,由于冷水机组都是在低负荷的情况下运行的,在运行的过程中,如果水泵的负荷和频率与变化的情况不相匹配,就会给空调带来小流量大温差的现象。因此,在对变水量进行控制的时候,必须要将空调出水的温度控制造变流量允许的范围之内。
4结语
由此可见,对中央空调制冷站进行有效的控制,不仅提高空调的运行效率,而且还减少了企业的运行成本。因此,还需要我們对中央空调系统的制冷进行深刻的探讨和分析,提出具有针对性的解决措施,从而对中央空调系统的制冷进行有效的控制。
参考文献:
[1]杨欢,孔颖萍,董骆骆,陈烨,王跃超.某制冷站中央空调冷却水系统控制策略分析[J].建筑热能通风空调,2012(2).
[2]刘静纨,魏东,陈一民,庄俊华,于娟.中央空调制冷站控制策略分析[J].电气应用,2014(3).
[3]陶永贵.中央空调制冷站节能技术的应用研究[J].科技与生活,2010(23).
关键词:中央空调;制冷;控制;策略;分析
中央空调的动力来源于能源的消耗,它在给人们到来舒适的生活环境和工作环境时,也给能源带来了巨大的消耗,从而增加了建筑物建设的成本。根据有关资料显示,在目前许多的中央空调中能耗的损失几乎占了建筑物能耗损失的50%以上,因此,对中央空调进行节能改造是势在必行的。
中央空调是时变性的动态系统,其运行受到天气变化、季节变化、人流量增减、环境条件等许多因素的影响,它跟随着时间的变化而变化的,并且一直处于波动的状态中。据相关资料统计,许多建筑物每年负荷的时间为几十个小时,而中央空调系统大部分的时间都是在负荷的条件下运行的,这种运行的方式不仅给能源造成了巨大的浪费,增加企业的运营成本,而且也给国家能源的供应带来了巨大的压力,造就了能源供求的矛盾。
1中央空调冷冻水控制技术的局限性
现阶段,最为常见的冷冻水系统变流量的控制方式主要为恒压差控制方法和恒温差控制方法。但这两种控制方式同时受到被控参量自身的局限和控制技术方面的局限。
1.1被控参量自身的局限性
1.1.1恒压差控制的局限性
恒压差控制的最大缺点就在于中央空调冷冻水系统的负荷与恒压差之间没有直接的关系,中央空调的压差不能对空调的负荷进行准确的描述,同时中央空调负荷的变化也不能通过空调压差的变化进行准确的反映。因此,一个不能完全反应中央空调负荷变化的压差对中央空调冷冻水的流量进行控制,很显然不能使空调冷冻水的流量随负荷的变化而进行准确的变化。
1.1.2恒温差控制的局限性
恒温差控制的缺点在于,空调温度采集点离空调的末端换热点距离较远,冷冻水必须要经过循环之后,空调的温度变化才会反映出来[1]。而由于空调的管路一般都比较长,所以导致冷冻水循环的周期时间为几分钟到几十分钟。其中,无论在人任何时候,所测量到的回水温度都是空调供水温度过去所作用的结果,是对冷冻水循环周期之前所负荷得情况进行反应的。如果,用同一时间检测的空调供、回水温度差,作为被控参量对空调的冷冻水流量进行控制和调节,就会存在着明显的问题。
同时,因为冷冻水系统的惰性大、温度反应慢以及较大的热容量,当空调的负荷发生突然的变化时,必须要等到温度缓慢地反映出来之后才能对空调产生相应的调节和控制,使其控制时间存在着较大的滞后,对空调控制的快速性和及时性带来了直接的影响。
1.2PID控制技术的局限性
现阶段,中央空调冷冻水流量的恒温差控制和恒压差控制都采用了经典的PID控制。在PID控制应用过程中,还需要根据不同的被控对象对比例系数、微分时间和积分时间进行整定。
由于PID控制方法无法对空调的准确性和稳定性之间的矛盾进行解决,当加大空调的控制作用时,就会减小偏差,提高空调的准确性。反之,为了对空调的稳定性进行保证,对控制作用进行限制时,就会使得空调的准确性降低。因此,作为空调冷冻水系统的被控过程来说,使用PID线性控制方式,无法获得有效的控制结果,还需要我们采取新的控制方法和技术。而基于负荷预测的冷冻水流量的控制技术,就是新的控制方法和技术。
2中央空调基于负荷预测冷冻水流量控制的思想
在中央空调中,空调冷冻水的滞后性是客观存在的,其无法进行改变和消除。面对这种情况,很多的空调操作人员和管理人员都在使用提前实施控制的方法。如在早上上班之前,空调操作人员就会对中央空调进行提前的启动。由于空调提前启动的时间是根据实践经验来判断和决定的,对空调进行提前启动,可以很好的避免冷水系统的滞后性。同时空调管理人员对空调后期的负荷进行的预测和判断,决定了冷水机提前开机的台数。当天气和负荷发生较大的变化时,就需要空调管理人员对提前开机的时间进行调整和适当的增加开机的台数。
虽然对空调冷冻水系统进行人工的提前控制能够对中央空调滞后性带来的影响进行避免,但是相对于计算机控制来说还是相对麻烦的[2]。如若用计算机的控制方法对空调的负荷进行预测和提前控制,就会产生新的冷冻水流量控制的模式即符合预测控制。
所谓的负荷预测控制就是指根据中央空调系统负荷的预测对空调的冷冻水的流量进行控制。其最为基本的思想就是,利用全方位检测的系统参数和历史的数据对其进行分析和判断,从而对系统之后的负荷以及运行参数的优化进行推理和预测,然后再根据系统的滞后时间,对空调的冷冻水流量进行提前的控制。而负荷预测控制是一种超前的控制方式,它与空调的跟随控制有着本质的区别。
3中央空调制冷站控制策略
3.1采用冷冻站变流量和变水温节能优化的控制策略
冷冻站变流量和变水温节能优化的控制策略是将制冷机和冷冻泵的运行功率之和作为最小的优化性能指标,根据不断变化的冷冻泵频率计算出制冷机冷冻水最佳的出水温度。当冷冻水系统满足末端的符合要求和设备安全,可以通过对冷冻水的出水温度进行提高,从而提高空调制冷机的COP,实现空调制冷机节能的目的。
该种控制方法将空调的变水温和变流量的控制进行了相互的结合,从而根据两种控制方法的优点,对冷冻水泵的能耗和制冷机的能耗进行了综合的考虑,把两者的运行功率之和作为最小的性能优化指标,然后对制冷机的冷冻水出水温度和冷冻水泵的频率进行优化和控制。从而对空调末端负荷的能量进行保证,对制冷站的功率损害进行大大的降低,使得制冷站达到合理的优化运行。
3.2采用冷水机组群控制策略
冷水机组群控制策略时根据单台制冷机的负载率或者是多台制冷机的平均负载量,对冷水机组停止和运行的台数进行控制。同时将空调末端机组的水阀开度和空调的温差进行结合,对由温差控制而引起的冷冻水泵频繁启动的问题进行消除,起到良好的控制结果。然后再通过变水温以及冷冻站变力量的节能优化策略,把变水温控制和变流量控制之间进行有机的结合,从而达到良好的节能优化效果。
3.3变水量控制策略
变水量控制策略主要是将空调中冷水所载的冷却水和冷量所带走的热量与空调不断变化的末端负荷进行相匹配,从而对水输送环路水泵的运行费用进行节约。同时,随着空题湿度和温度以及其他环境因素的变化,空调系统的负荷都将会发生改变,所需要的水量也会跟随负荷的变化而变化[3]。一般情况下,由于冷水机组都是在低负荷的情况下运行的,在运行的过程中,如果水泵的负荷和频率与变化的情况不相匹配,就会给空调带来小流量大温差的现象。因此,在对变水量进行控制的时候,必须要将空调出水的温度控制造变流量允许的范围之内。
4结语
由此可见,对中央空调制冷站进行有效的控制,不仅提高空调的运行效率,而且还减少了企业的运行成本。因此,还需要我們对中央空调系统的制冷进行深刻的探讨和分析,提出具有针对性的解决措施,从而对中央空调系统的制冷进行有效的控制。
参考文献:
[1]杨欢,孔颖萍,董骆骆,陈烨,王跃超.某制冷站中央空调冷却水系统控制策略分析[J].建筑热能通风空调,2012(2).
[2]刘静纨,魏东,陈一民,庄俊华,于娟.中央空调制冷站控制策略分析[J].电气应用,2014(3).
[3]陶永贵.中央空调制冷站节能技术的应用研究[J].科技与生活,2010(23).