通常大型公關(guān)建筑超過一半以上的電能用于空調(diào)系統(tǒng)，中央空調(diào)系統(tǒng)作為大中型建筑物常用的空調(diào)形式，承擔(dān)空調(diào)區(qū)域的空氣調(diào)節(jié)任務(wù)，主要功能為供冷、供熱、加濕、除濕和空氣凈化等。可以說，中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能是大型公共建筑節(jié)能的重中之重。僅從加強(qiáng)制冷系統(tǒng)和冷凍水系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行進(jìn)行調(diào)整，節(jié)省的能源費(fèi)用就相當(dāng)可觀。

　　中央空調(diào)控制特點(diǎn)　　

　　中央空調(diào)的控制是一個系統(tǒng)復(fù)雜的過程，期間會受到各種內(nèi)外因素的影響，使其控制呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：

　　

　　1、干擾性　　

　　現(xiàn)代建筑物往往都是龐大的個體，中央空調(diào)系統(tǒng)在調(diào)節(jié)其室內(nèi)氣溫的過程中，難免會受到一些外部因素的影響，如外部氣候變化、太陽光輻射以及建筑物本身溫度等，同時系統(tǒng)內(nèi)部各構(gòu)成組件的運(yùn)行情況也會影響到空調(diào)的調(diào)控效果。所以說中央空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)的控制具有很大的干擾性。

　　2、濕度相關(guān)性　　

　　在中央空調(diào)系統(tǒng)調(diào)節(jié)空氣溫度的同時，也會導(dǎo)致空氣的濕度發(fā)生變化。隨著空調(diào)溫度升高，會使得空氣中的水蒸氣分壓呈現(xiàn)升高狀態(tài)，由此使得空氣濕度下降，但反過來如果將空調(diào)溫度降低，空氣中水蒸氣的分壓則會隨之降低，而空氣的濕度則呈現(xiàn)升高趨勢。所以，中央空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)與空氣濕度也有相關(guān)性。

　　

　　3、調(diào)節(jié)對象特性　　

　　在相同的干擾條件下，不同的控制對象，被控量隨時間的變化過程也不盡相同。啟用空調(diào)自控系統(tǒng)的可以克服以上干擾因素，使空調(diào)房間能夠維持合適的空氣濕度，從而保證室內(nèi)空氣品質(zhì)。但要想控制好室內(nèi)空氣濕度也不能只依靠空調(diào)的自控系統(tǒng)，還取決于空調(diào)的對象特性以及空調(diào)系統(tǒng)本身設(shè)置的合理性。

　　

　　中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能潛力評估　　

　　中央空調(diào)系統(tǒng)不僅要滿足人們對工作、生產(chǎn)的環(huán)境要求，同時也要滿足對環(huán)境保護(hù)和節(jié)能的要求。隨著國家節(jié)能政策的實施，中央空調(diào)的能耗問題成為重點(diǎn)研究方向。

　　

　　對于中央空調(diào)系統(tǒng)而言，耗能主要由制冷機(jī)組、水泵、冷卻塔等各部分能耗組成，中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能潛力和設(shè)備容量的富裕度、現(xiàn)行運(yùn)行調(diào)節(jié)模式、負(fù)荷特性等息息相關(guān)。根據(jù)應(yīng)用案例來看，未做過節(jié)能改造、按照工頻運(yùn)行的、未有集中控制系統(tǒng)的中央空調(diào)，節(jié)能潛力一般不小于15%，具體的節(jié)能潛力在獲取運(yùn)行監(jiān)測數(shù)據(jù)后，可經(jīng)計算得出。

　　中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能解決方案　　

　　新型中央空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)往往基于實際運(yùn)行數(shù)據(jù)分析的節(jié)能診斷、改造方案和工程實施全流程節(jié)能解決方案。我們通過應(yīng)用模糊控制、優(yōu)化控制等技術(shù)措施，結(jié)合智慧節(jié)能技術(shù)，從而促使系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)化、綜合化、智能化，這樣可以根據(jù)末端負(fù)荷變化及空調(diào)主機(jī)運(yùn)行情況進(jìn)行空調(diào)循環(huán)水系統(tǒng)的參數(shù)調(diào)節(jié)，從而保證系統(tǒng)中的負(fù)荷量及冷媒流量能夠同步變化。另外，我們還要優(yōu)化和改進(jìn)中央空調(diào)系統(tǒng)主機(jī)的基本運(yùn)行環(huán)境，最大限度減少系統(tǒng)能源消耗。

　　中央空調(diào)系統(tǒng)的具體運(yùn)行過程需要在模糊控制和優(yōu)化控制理論的基礎(chǔ)上，結(jié)合人工智能技術(shù)，實現(xiàn)對中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的動態(tài)監(jiān)控和閉環(huán)控制。將空調(diào)主機(jī)中的定流量運(yùn)行方式改為變流量方式，可以實現(xiàn)空調(diào)末端負(fù)荷與冷媒流量的同步變化，這樣，無論是在哪一種負(fù)荷條件下，都能夠保證系統(tǒng)運(yùn)行的有效性，同時促使中央空調(diào)系統(tǒng)最大限度節(jié)能運(yùn)行。

　　

　　節(jié)能主要對制冷站進(jìn)行，節(jié)能目標(biāo)為：　　

　　做到按需供冷、避免大馬拉小車的過度供冷；　　

　　優(yōu)化主機(jī)部分負(fù)荷運(yùn)行模式，改變轉(zhuǎn)速替代導(dǎo)流葉開度或滑閥開度；　　

　　合理確定冷凍水供回水溫差，避免大流量小溫差運(yùn)行；　　

　　合理確定冷卻水流量和溫度，在冷卻系統(tǒng)電耗和主機(jī)COP之間需求平衡；　　

　　各用電設(shè)備系統(tǒng)優(yōu)化，做到整體電耗最低。

　　

　　為實現(xiàn)上述目標(biāo)，從系統(tǒng)監(jiān)測入手，通過對系統(tǒng)用能數(shù)據(jù)和運(yùn)行參數(shù)的分析進(jìn)行節(jié)能診斷、從而針對性的給出解決措施。

　　

　　1、數(shù)據(jù)采集　　

　　數(shù)據(jù)是節(jié)能分析和節(jié)能改造的基礎(chǔ)，對中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行用電和運(yùn)行參數(shù)的采集。

　　

　　2、數(shù)據(jù)可視　　

　　通過平臺對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實施展示、對數(shù)據(jù)的規(guī)律檢修展示、對關(guān)鍵數(shù)據(jù)可設(shè)置告警。

　　

　　3、數(shù)據(jù)診斷　　

　　通過對監(jiān)測的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計算各種評價指標(biāo)，并結(jié)合運(yùn)行規(guī)律和設(shè)備基礎(chǔ)資料等，可對中央空調(diào)系統(tǒng)和其中的設(shè)備進(jìn)行能效評價。

　　4、節(jié)能改造措施　　

　　中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能改造通常以設(shè)備的改造（硬件）和系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化控制（軟件）結(jié)合的方式進(jìn)行，力求以最小的投入產(chǎn)生最大的節(jié)能效益。

　　

　　設(shè)備改造通常以水泵替代、水泵和風(fēng)機(jī)變頻、和增加改善區(qū)域水力平衡電動閥為主，很少涉及主機(jī)設(shè)備替換（設(shè)備老舊除外）。

　　系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化控制目的是在變負(fù)荷運(yùn)行的情況下，按需供冷，并確保系統(tǒng)按照高效的工況運(yùn)行。

　　

　　5、節(jié)能運(yùn)行集中控制系統(tǒng)　　

　　中央空調(diào)系統(tǒng)具有系統(tǒng)強(qiáng)慣性、大滯后等特點(diǎn)，節(jié)能控制，需要綜合各種算法，以系統(tǒng)整體能耗最低為優(yōu)化目標(biāo)，對多參數(shù)、多系統(tǒng)進(jìn)行集中控制。

　　中央空調(diào)節(jié)能運(yùn)行控制系統(tǒng)，以計算機(jī)、變頻器、傳感器等硬件為核心，集成了閉環(huán)控制技術(shù)、大數(shù)據(jù)、模糊技術(shù)等人工智能技術(shù)，以中央空調(diào)系統(tǒng)主機(jī)變負(fù)荷運(yùn)行為基點(diǎn)，對冷凍水循環(huán)、冷卻水循環(huán)、冷卻塔及新風(fēng)處理等系統(tǒng)進(jìn)行全面的優(yōu)化調(diào)節(jié)，使中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行在最佳狀態(tài)，從而節(jié)省大量電能。

　　

　　中央空調(diào)節(jié)能運(yùn)行控制系統(tǒng)一般由中央空調(diào)主機(jī)調(diào)節(jié)、冷凍水調(diào)節(jié)、冷卻水調(diào)節(jié)、新風(fēng)調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)采集等子系統(tǒng)組成。通過對中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)測，結(jié)合室溫和末端溫度的變化，控制中央空調(diào)系統(tǒng)變負(fù)荷運(yùn)行，達(dá)到保證制冷（熱）質(zhì)量、降低電能消耗的目的。

　　中央空調(diào)主機(jī)調(diào)節(jié)子系統(tǒng)　　

　　中央空調(diào)主機(jī)壓縮機(jī)按照其額定制冷量和制冷效率，一般的額定輸入功率從100kW到1000kW。冷水機(jī)組的目的是產(chǎn)生低溫（7℃）的冷凍水，所以供（出）水溫度的高低直接影響到機(jī)組的負(fù)荷。而末端空氣處理機(jī)啟動的多少也會影響冷凍水的回水溫度。對于壓縮機(jī)單機(jī)容量和臺數(shù)已確定的中央空調(diào)機(jī)組，按照便于能量調(diào)節(jié)和適應(yīng)制冷（熱）對象的工況變化等因素進(jìn)行制冷（熱）功率輸出調(diào)節(jié)，是中央空調(diào)主機(jī)節(jié)能的關(guān)鍵。

　　中央空調(diào)從動系統(tǒng)的節(jié)能調(diào)節(jié)　　

　　中央空調(diào)從動系統(tǒng)由冷凍水循環(huán)系統(tǒng)、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)及冷卻塔風(fēng)機(jī)系統(tǒng)等部分組成。

　　當(dāng)制冷（熱）機(jī)的負(fù)荷發(fā)生變化時，冷凍水、冷卻水的需求量和冷卻塔的冷卻風(fēng)量也將發(fā)生相應(yīng)的變化，必須做出相應(yīng)的調(diào)節(jié)。由于水循環(huán)系統(tǒng)動力來自于交流電機(jī)拖動的泵類機(jī)械，按照傳統(tǒng)設(shè)計，這些泵類機(jī)械均運(yùn)行在定流量狀態(tài)，不能根據(jù)負(fù)荷的變化來調(diào)速運(yùn)行，因此浪費(fèi)大量電力。本系統(tǒng)采用變頻調(diào)速技術(shù)來控制中央空調(diào)從動系統(tǒng)，通過改變泵類設(shè)備的轉(zhuǎn)速（即改變流量），跟蹤需求，更好地解決壓差平衡，大大地節(jié)約電能損耗。

　　

　　數(shù)據(jù)采集及控制單元

　　數(shù)據(jù)采集及控制單元，可根據(jù)動態(tài)過程特征識別，基于模糊控制理論自適應(yīng)地調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，實現(xiàn)中央空調(diào)水系統(tǒng)真正意義上的變溫差、變壓差、變流量運(yùn)行，使控制系統(tǒng)具有高度的跟隨性和應(yīng)變能力，以獲得最佳的控制效果。

　　

　　1、對冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的控制　　

　　數(shù)據(jù)采集及控制單元采用了模糊預(yù)測算法，當(dāng)環(huán)境溫度、空調(diào)末端負(fù)荷發(fā)生變化時，各路冷凍水供回水溫度、溫差、壓差和流量亦隨之變化，流量計、壓差傳感器和溫度傳感器將檢測到的這些參數(shù)送至控制及數(shù)據(jù)處理單元，依據(jù)所采集的實時數(shù)據(jù)及系統(tǒng)的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，實時預(yù)測計算出末端空調(diào)負(fù)荷所需的制冷（熱）量，以及各路冷凍水供回水溫度、溫差、壓差和流量的最佳值，并以此調(diào)節(jié)各變頻器輸出頻率，控制冷凍水泵的轉(zhuǎn)速，改變其流量，使冷凍水系統(tǒng)的供回水溫度、溫差、壓差和流量運(yùn)行在最優(yōu)值。

　　

　　集中控制系統(tǒng)對冷凍水系統(tǒng)采用了輸出能量的動態(tài)控制，實現(xiàn)了空調(diào)主機(jī)冷媒流量跟隨末端負(fù)荷的需求供應(yīng)，使空調(diào)系統(tǒng)在各種負(fù)荷情況下，都能既保證末端用戶的舒適性，又最大限度地節(jié)省了系統(tǒng)的能量消耗。

　　

　　2、對冷卻水循環(huán)系統(tǒng)及冷卻塔風(fēng)量的控制　　

　　集中控制系統(tǒng)對中央空調(diào)冷卻水及冷卻塔風(fēng)量的調(diào)節(jié)采用模糊優(yōu)化的控制方法，當(dāng)環(huán)境溫度、空調(diào)末端負(fù)荷發(fā)生變化時，中央空調(diào)主機(jī)的負(fù)荷率隨之變化，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換率也隨之變化。在動態(tài)預(yù)測下，依據(jù)采集的空調(diào)系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)及系統(tǒng)的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，計算出冷卻水最佳進(jìn)、出口溫度，并與檢測到的實際溫度進(jìn)行比較，動態(tài)調(diào)節(jié)冷卻水的流量和冷卻塔風(fēng)量，保證中央空調(diào)系統(tǒng)在各種負(fù)荷條件下，均處于最佳工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)最大限度的節(jié)能降耗。

　　

　　冷卻水優(yōu)化控制　　

　　為了保證冷水機(jī)組的正常運(yùn)行，要求冷凝器內(nèi)通過不低于一定流速、溫度足夠的冷卻水（比如定頻不低于80%流量，溫度不低于15.5℃）。隨著冷卻水流量降低，冷卻泵電耗降低，但是會提高冷凝溫度，降低冷水機(jī)組效率，需要做一個權(quán)衡。就是冷卻塔電耗+冷水機(jī)組的電耗，達(dá)到一個最低值。

　　冷卻水泵的優(yōu)化規(guī)則：采用定頻泵時，一機(jī)對一泵，達(dá)到設(shè)計流量，機(jī)停泵停；采用變頻泵時，一機(jī)對一泵，機(jī)停泵停，根據(jù)冷卻水進(jìn)出口溫差來調(diào)節(jié)冷卻泵轉(zhuǎn)速，使冷卻水溫差基本上保持不變。

　　

　　冷卻塔優(yōu)化控制　　

　　冷卻塔的調(diào)節(jié)方式是：均勻布水，風(fēng)機(jī)變頻。不再改變冷卻塔的布水，使各臺冷卻塔均勻布水，同時同步改變各臺冷卻塔風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，通過均勻地減少各臺冷卻塔風(fēng)量來調(diào)節(jié)水溫，直到室外溫度降低，全部風(fēng)機(jī)停滯運(yùn)行，冷卻塔改為自然通風(fēng)降溫。如果室外溫度繼續(xù)降低，低于冷機(jī)要求的最低溫度，則可以通過進(jìn)回水管道間的旁通閥來調(diào)節(jié)旁通水量，維持進(jìn)入冷機(jī)的水溫不低于限值要求。

　　

　　在一般情況下冷卻塔效率接近最大效率的80%后，再提升風(fēng)量來提高冷卻塔效率，效果不明顯，因此建議把風(fēng)水比調(diào)整到這一狀態(tài)。

　　

　　冷卻塔調(diào)節(jié)策略：由冷水機(jī)組廠家提供冷卻水的低限值；實時監(jiān)控室外溫濕度，冷卻塔進(jìn)出口水溫，計算出冷卻塔效率：效率=（冷卻塔進(jìn)水溫度-出水溫度）/(冷卻塔進(jìn)水溫度-濕球溫度）；如果冷卻塔出水溫度＞低限值，而效率＜最大效率，則增加頻率；如果冷卻塔出水溫度＞低限值，而效益已經(jīng)達(dá)到最大效率，維持不變；如果冷卻塔出水溫度＜低限值，風(fēng)機(jī)頻率未達(dá)最低頻率，則降低頻率；如果冷卻塔出水溫度＜低限值，風(fēng)機(jī)頻率達(dá)最低頻率，逐臺停止風(fēng)機(jī)，直到水溫提升到低限值。