郑建斌

摘要： 我国能源问题非常突出，而暖通空调的能耗在国民经济总能耗中所占比重越来越大，所以开发中央空调系统的优化控制技术，使中央空调系统在不同工况条件下、不同负荷下，均能以最佳效率运行，并且达到最好的控制效果，是非常迫切的任务。所以本文根据自己的工作经验，对导致暖通空调耗能严重且空调环境不适的原因进行了深入的探讨和研究，以便达到减少暖通空调系统能量的消耗，同时调节出舒适的房间环境的要求。

关键词：暖通空调；能耗；空调环境；舒适

Abstract: our energy problem is very prominent, and the energy consumption of the air conditioning in the national economy in total energy consumption proportion is more and more big, therefore the development of the central air conditioning system optimization control technology, make the central air conditioning system in different conditions, under different load, were able to best efficiency operation, and to achieve the best control effect, it is very urgent task. So this paper according to your own experience, the lead to serious energy consumption and hvac air conditioning environment the reason of not deep discussion and research, so as to reduce energy consumption of the air conditioning system, and adjust the comfortable room environmental requirements.

Keywords: hvac; Energy; Air conditioning environment; comfortable

中圖分类号： TU201.5 文献标识码：A文章编号：

引言

我国能源问题非常突出，建筑能耗已经达到国民经济总能耗的50%。随着生活水平的提高，空调系统的应用越来越普及，中央空调系统的能量消耗一般占整个建筑耗能的50%以上。空调系统是按满足用户最大需求而设计，但实际情况所有的空调系统长时间处在低负荷下运行。据国内上海、武汉、北京、成都等城市实际调查，中央空调系统长时间运行在设计负荷的50%左右，并且运行的效率非常低，表现为系统在新风不足、大流量小温差运行、冷凝水过多、过渡季节新风利用差，造成能源的严重浪费。人们在对很多的空调环境感到很是不满意，造成对人体健康和工作效率的影响。所以开发中央空调系统的优化控制技术，使中央空调系统在不同负荷下、不同工况条件下，都能以最佳效率运行，并且达到最好的控制效果，是非常迫切的。本文根据自己的经验，对暖通空调耗能严重且空调环境不适原因进行了深入的探讨和研究，以便达到减少暖通空调系统能量的消耗，同时调节出舒适的房间环境。

暖通空调系统

2.1暖通空调整体工艺

图1显示了暖通空调系统整体的工艺流程，其基本原理是：制冷剂在制冷机组的蒸发器中与冷冻水进行热量的交换而汽化，使水的温度降低，随后被汽化的制冷剂在压缩机的作用下，变成具有高温高压的气体，流经制冷机组的冷凝器时被来自冷却塔的冷却水冷却，从气体变成具有低温低压的液体，同时被降温的水经水泵送到空气处理单元的热交换器中，和混风进行冷热交换后形成冷风源，经过送风管道而送到被调房间。就这样进行循环，当夏季房间的热量就被冷却水所带走后再流经冷却塔时释放到空气中。

2.2暖通空调供水系统

常用的冷冻水、系统的水管道均为循环式的，可以根据用户需求和情况的不同，按水压特性分为闭式系统和开式系统两种；按冷、热水管道设置方式分为双管制、三管制、四管制系统；按各末端设备水流程可分为同程式和异程式系统；按水量可分为定水量和变水量系统。变流量系统中基本原则：当供、回水温度保持不变而建筑物的负荷变化时，可以通过改变供、回水的流量来调节，保证该水系统输送的水流量要与建筑物需求相适宜。典型的冷冻水分布系统如图2，可以根据房间的负荷，通过调节阀的开关程度来改变冷冻水的流量，从而达到调节房间温度的目的。

图1暖通空调系统

图2暖通空调冷冻水分布系统

2.3暖通空调空气处理单元

在暖通空调空气处理单元中，首先所要提到的就是新风与部分回风的混合后，形成混风，混风经过热交换器与冷冻水进行热交换形成送风。在夏天，混风温度降低，在冬季，混风的吸收能量温度提高，在风机的作用下送风经过送风管道进到房间，同房间内的空气进行热量的传递，最终调节房间的温度到达所需要的值。房间内的气体在排风机的作用下被排形成回风。值得注意的是有部分的回风排出室外，同时又部分回风与新风混合重复上述过程。

造成暖通空调耗能严重且空调环境差的主要原因

造成暖通空调耗能严重且空调环境差的主要原因:一是由于暖通空调系统一般都按最大负荷计算，而暖通空调系统在满负荷下运时间非常短，长时间均是在轻载下运行的。暖通空调的各传热环节的传热效率就会大大降低，使系统在低效下运行，这些必将浪费大量的能量;二是暖通空调控制器的设计失调，当湿度、负荷、冷冻水温度、送风压力和压力发生变化的时候，是依照干空气线性系统设计控制器，使房间温度调节的精度和调节过程很难达到要求，造成能源极大的浪费。

影响控制效果的主要因素有露点温度、冷冻水温度、新风与回风的混风温度和湿度、房间负荷、送风量等因素。当混合空气经过热交换器时，因为低于露点温度而造成热交换系

统非线性的关系，尤其当相对湿度很大时候；另一方面热交换过程存在温度潜热和显热

两部分及其冷热源不同，这造成温度下降和上升的特性不同，同时也存在非线性的环节。空气处理单元与被控房间是通过很长的送风管道相联，致使暖通空调的大惯性和纯滞后。管道长期使用造成管道的阻力变化，这部分也存在时变环节。外加一些干扰，如盘管中热/冷水流量、水温波动及压力变化，还有室外气温、日照、新风温度变化以及外部空气侵入，被调房间内人员的频繁进出程度、房间内部各种耗能发热设备使用等等。综上所述表明，暖通空调具有强非线性、大惯性、时变性、大滞后和强干扰等特点。这些特性决定了暖通空调动态建模和暖通空调控制难度，致使大部分暖通空调控制系统控制的房间舒适度不佳，同时还浪费了大量能量。因此，为了减少能量的消耗，并得到满意的房间环境，研究新的适合暖通空调系统的优化控制措施非常重要。

暖通空调节能的措施

随着控制和电子技术的飞速发展，其自动控制设备价格不断地下降。变流量的系统能够使系统在全年以定温差和变流量的方式运行，最大限度地节约冷冻水泵能耗，使其得以越来越广泛应用。通常所说的变流量系统：指的就是在水路系统的空调末端使用二通阀系统，与是水路系统的空调末端使用三通阀的定流量系统相对而言的，变流量与定流量都是送冷冻水的水路系统流量，而非通过末端的流量。经过末端的流量变流量与定流量都是有变化的。变流量系统目的就是让冷源输出的流量所载的冷量和经常变化的末端所需的冷量相匹配，从而达到节约冷量的输送动力和冷源的运行费用。因为目前大部分的冷水机组水流量要求必须恒定，所以变流量系统实际上是供冷量与需冷量相对匹配的。即供冷量仅随冷水机组运行台数的不同而不同。为了让冷水所载的冷量同经常变化负荷相匹配，以达到节约冷量输送动力和冷源的运行费用，可以采用变冷水流量控制。变流量系统按照组成装置不同可分为“相对的变流量系统”，而冷量输送环路是变流量的；和“真正的变流量系统”就冷水机组蒸发器变流量系统，流过蒸发器水量由负荷端的需求来确定系统节能潜力。

合理确定中央空调的室内温度，合理设计中央空调，降低中央空调的冷热源能耗。另外还可以通过仿真技术，根据所设计的基于RBF模糊神经网络的暖通空调广义预测控制能快速的抑制各种干扰所带来的影响。并且在暖通空调的各种干扰作用下能准确的、快速地调节房间温度，以到达所设定的房间最佳温度值，使得减少系统能量的消耗，同时暖通空调系统能够调节出舒适的房间环境。

结论

暖通空调的能耗在国民经济总能耗中所占比重越来越大，开发中央空调系统的优化控制技术，使中央空调系统在不同工况条件下、不同负荷下，均能以最佳效率运行，并且达到最好的控制效果，是非常迫切的任务。所以本文根据自己的工作经验，对导致暖通空调耗能严重且空调环境不适的原因以及应该采取的措施进行了深入的探讨和研究，以便达到减少暖通空调系统能量的消耗，同时调节出舒适的房间环境的要求。

参考文献：

[1] 何雪冰，刘宪英．中央空调节能有关问题的研讨[J]．重庆建筑大学学报，1999，08：129-130．

[2] 沈和荣等．中央空调水系统变流量节能控制技术[J]．全国暖通空调制冷2000年学术年会资料集，2010，10．

[3]商利斌，高喜玲.建筑中央空调节能技术探讨[J].中国科技信息，2009(14).

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。