電氣自動化在商業(yè)建筑中央空調(diào)中節(jié)能的實現(xiàn)

紀旭升

摘要：目前社會資源的消耗量越來越大，經(jīng)濟建設(shè)與生態(tài)系統(tǒng)平衡之間發(fā)生了較大的沖突。在建筑領(lǐng)域，國家也大力提倡節(jié)能環(huán)保、綠色建筑的理念，在現(xiàn)代化的很多商業(yè)建筑物中，中央空調(diào)的建設(shè)應(yīng)用了電氣自動化技術(shù)，符合空調(diào)系統(tǒng)電氣節(jié)能的設(shè)計要求，取得了良好的成效。本文分析了電氣自動化在我國商業(yè)建筑中央空調(diào)中的應(yīng)用原則，對電氣自動化控制設(shè)備節(jié)能設(shè)計的實際應(yīng)用加以探討。

關(guān)鍵詞：商業(yè)建筑;電氣自動化;中央空調(diào)系統(tǒng);節(jié)能設(shè)計

電氣自動化是工業(yè)生產(chǎn)及居民生活中一項重要技術(shù)，具有重要的應(yīng)用價值。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電氣自動化技術(shù)逐漸發(fā)展為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中的重要構(gòu)成。這項技術(shù)涉及面很廣，具有良好的節(jié)能、變頻性能，從常見的家用電器，到國家航空公司的航天設(shè)備，均依托于電氣自動化技術(shù)設(shè)計原理進行制造的。

一、電氣自動化節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用原則

第一，適用性。電氣節(jié)能設(shè)計過程中，一定要滿足商業(yè)建筑的設(shè)計原理、標準，并且，還需根據(jù)建筑物的實際用途、應(yīng)用目標等因素，制定一套科學(xué)的節(jié)能設(shè)計方案。例如：設(shè)計中要將建筑中各個電氣設(shè)備運行需要的動力資源予以考慮，還要分析用電設(shè)備的荷載量、配電線路布局等。第二，節(jié)能性。為了提升建筑資源的利用率，達到節(jié)約大量資源的目標。一切與中央空調(diào)系統(tǒng)正常運行毫無關(guān)聯(lián)的消耗均可視為能源的浪費現(xiàn)象，設(shè)計人員應(yīng)當對電氣設(shè)備本身的消耗、線路損耗等情況進行充分地考慮，有利于電氣設(shè)備各方面能源消耗均衡。第三，經(jīng)濟性。電氣工程師應(yīng)當有效地選擇施工材料，并根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)、設(shè)計要求、商業(yè)用途、建筑風(fēng)格等，制定合理化的節(jié)能方案。為企業(yè)節(jié)約不必要的資金，創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟效益。

二、電氣自動化商業(yè)建筑中央空調(diào)節(jié)能設(shè)計的實現(xiàn)

（一）有效地設(shè)計冷熱源設(shè)備

冷熱源系統(tǒng)是建筑中央空調(diào)的重要構(gòu)成，對冷熱源系統(tǒng)進行有效地調(diào)節(jié)，能夠自動地調(diào)節(jié)空調(diào)溫度。一般情況下，商業(yè)建筑物中的空調(diào)系統(tǒng)其能源消耗約占據(jù)整體的1/2，據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)：最大的冷負荷約為7000kW;最大的熱負荷約是5000kW，因此，相應(yīng)的冷熱源設(shè)備能耗是巨大的。為了更好地節(jié)約中央空調(diào)系統(tǒng)的能源，通常半冷熱源集中設(shè)置于地下樓層，或者頂層，既可減少空間的占用面積，又能夠縮小管道間距，以免浪費大量能源。一般的商業(yè)大廈屬于多層建筑，相對的空調(diào)冷熱源的配套管線很長。為了緩解負荷的壓力，可設(shè)計大溫差系統(tǒng)，并有效地對系統(tǒng)運行參數(shù)加以調(diào)節(jié)，合理地控制不同季節(jié)的溫差，提升冷源、熱源的工作效率，達到節(jié)能降耗的目的。

在電氣自動化技術(shù)控制范圍內(nèi)的冷源系統(tǒng)主要包括冷卻水、冷凍水、冷卻塔等系統(tǒng)以及集水設(shè)備、分水設(shè)備、膨脹水箱等。系統(tǒng)依據(jù)每日預(yù)先編制的時間、假日流程，或者結(jié)合商業(yè)建筑整體的供暖、供冷需求，根據(jù)現(xiàn)場的溫度監(jiān)測點，對冷源系統(tǒng)的閥門開啟/停止、各個設(shè)備的運行狀態(tài)加以有效地控制。利用電氣自動化系統(tǒng)，集中監(jiān)控整個空調(diào)冷源系統(tǒng)，及時調(diào)節(jié)各個相關(guān)設(shè)備的啟停狀態(tài)，并且，還會結(jié)合累計的運行時間，對運行的設(shè)備予以切換控制，規(guī)避不必要的運行，節(jié)約系統(tǒng)的能源消耗。設(shè)備的啟停、聯(lián)動規(guī)律如下：其一，啟動：開啟電動蝶閥-冷凍水泵-冷卻水泵-冷卻塔的風(fēng)機-冷水機組;其二，停止：冷凍機-冷卻水泵-冷凍水泵-冷卻塔風(fēng)機-關(guān)閉電動蝶閥。

在電氣自動化技術(shù)控制范圍內(nèi)的熱源系統(tǒng)主要包括熱水循環(huán)泵、集水及分水設(shè)備、鍋爐管道、蒸汽冷凝水循環(huán)泵。經(jīng)過對蒸汽冷凝水及熱水的循環(huán)泵其手動/自動狀態(tài)、運行狀態(tài)及參數(shù)的信息采集、監(jiān)測，對啟停、切換進行有效地調(diào)控，同時，達到時序控制。關(guān)于熱水循環(huán)泵變頻性能的控制原理：依據(jù)出水的壓力、溫度，對熱水循環(huán)泵運行的頻率進行調(diào)節(jié)，取得一定的節(jié)能效果。監(jiān)測水溫方面，可將水管型的溫度傳感設(shè)備安裝于熱水的供回水總管，從而對所供應(yīng)的熱水溫度加以測量。

（二）風(fēng)柜冷凍水控制的節(jié)能設(shè)計

第一，冷/熱水閥門的調(diào)控模式。①在冬季，控制室內(nèi)/回風(fēng)溫度。此時，空調(diào)系統(tǒng)供應(yīng)熱水。依據(jù)建筑空間室內(nèi)的溫度/回風(fēng)溫度與設(shè)定數(shù)據(jù)產(chǎn)生的偏差，電氣自動化控制設(shè)備，可以通過比例微分積分等相關(guān)的運算規(guī)律，對回水電動二通閥的開度予以有效地控制，閥門動作是逆動作。參照相應(yīng)的電動二通閥門的最佳控制曲線（季天）可知：當回風(fēng)的溫度比設(shè)定數(shù)值小時，水閥的開度會漸漸變大，提升室內(nèi)的溫度/回風(fēng)溫度，達到設(shè)定數(shù)值;相反，若室內(nèi)溫度比設(shè)定值大時，水閥的開度會漸漸變小，從而將回風(fēng)的溫度降至設(shè)定數(shù)值。進而讓室內(nèi)保持恒溫狀態(tài)，滿足客戶的需求。②在夏季，控制室內(nèi)的溫度/回風(fēng)溫度。此時，空調(diào)系統(tǒng)供應(yīng)冷水。依據(jù)建筑空間室內(nèi)的溫度/回風(fēng)溫度與設(shè)定數(shù)據(jù)產(chǎn)生的偏差，電氣自動化控制設(shè)備，可以通過比例微分積分等相關(guān)的運算規(guī)律，對回水電動二通閥的開度予以有效地控制，閥門動作是正動作。當室內(nèi)溫度比設(shè)定數(shù)值小時，水閥開度會漸漸變小，可通過減少供冷的方式，上調(diào)室內(nèi)溫度，使之達到設(shè)定值。當室內(nèi)溫度比設(shè)定數(shù)值大時，可對室內(nèi)溫度進行下調(diào)，達到設(shè)定數(shù)值。既滿足了客戶需求，又取得了節(jié)能效果。第二，閉環(huán)控制方案。試分析空調(diào)風(fēng)柜的冷凍水電動閥在比例微分積分閉環(huán)控制方案中的具體控制流程，構(gòu)建了閉環(huán)控制模型。比例微分積分控制一般在商業(yè)建筑中屬于三階PID的控制模型，經(jīng)過一系列的推導(dǎo)，以及實際控制的工況圖可知：控制曲線非常平滑，未見沖激曲線，實際應(yīng)用中，可確保空調(diào)風(fēng)柜的覆蓋區(qū)中的溫度處于穩(wěn)定的狀態(tài)，人的舒適感增強，此外，空調(diào)負荷有所減小，節(jié)能效果較好。

（三）風(fēng)系統(tǒng)的送排風(fēng)設(shè)備的可行性設(shè)計

第一，空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)道、送風(fēng)口、風(fēng)速等設(shè)備的設(shè)計。電氣自動化應(yīng)用中，依據(jù)空調(diào)機組的實際運行情況，對風(fēng)閥開度加以控制，監(jiān)測反饋信息;在冬夏的過渡時期，因溫差較小，判斷室外溫度、濕度，在確?；仫L(fēng)溫度符合客戶要求下，最大化地調(diào)節(jié)風(fēng)閥開度;并有效地利用外界空氣的調(diào)節(jié)，盡量延遲商業(yè)建筑的制冷時間。第二，參照CO2濃度對新風(fēng)量予以控制。據(jù)相關(guān)規(guī)定：空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)在正常運行中，必須對新風(fēng)量予以控制，確?？照{(diào)房間中CO2濃度在0.1%以下。一般情況下，商業(yè)建筑會在剛啟動空調(diào)系統(tǒng)時，先讓冷凍水的電動水閥PID控制的權(quán)重高于風(fēng)柜送風(fēng)設(shè)備的變頻PID控制，在商業(yè)建筑的室溫達到設(shè)定數(shù)值的30%、50%、80%時，可應(yīng)用線性的控制模型，利用軟件對權(quán)重進行準確地計算，漸漸上調(diào)至空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)柜的送風(fēng)機變頻PID的控制權(quán)重，使之高于送風(fēng)機變頻PID的控制。當溫度達到設(shè)定值，并處于穩(wěn)定狀態(tài)時，CO濃度的控制量也會處于一個相對穩(wěn)定的水平線。此外，可借助建筑中的節(jié)能設(shè)計控制空調(diào)的送風(fēng)量，如加大窗戶面積，吸收更多的采光，達到室內(nèi)的保暖效果。

結(jié)束語：

總之，隨著社會的進步，人們的節(jié)能環(huán)保意識不斷增強，電氣自動技術(shù)在商業(yè)建筑節(jié)能設(shè)計中發(fā)揮了不可或缺的作用，對于中央空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計，主要涉及冷/熱設(shè)備控制、水閥及風(fēng)閥等控制，有效地利用電氣自動化技術(shù)，可以達到控制能耗，提升了電氣系統(tǒng)運行的安全性、穩(wěn)定性。相關(guān)工作人員必須加強相關(guān)內(nèi)容的研究，提升空調(diào)系統(tǒng)的綜合效應(yīng)。

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