摘 要：闡述了空調系統的節能控制方法，分別探討了可變風量、變送風溫濕度、變新風比的風系統的節能控制方法及解耦節能控制方法;空調冷凍水和冷卻水系統變參數的空調水系統節能控制方法。

　　關 鍵 字：空調系統 風系統 水系統 節能

　　前 言

　　當前，我國城鄉既有建筑總面積約400億m2，建筑能耗已占全國總能耗的近30%，預計到2020年，我國還將新增建筑面積300億m2，建筑耗能必將對我國的能源消耗造成長期的影響。空調系統的能耗約占整個建筑物總能耗的50%左右，如何既能滿足空調服務質量，又能降低空調的能耗，一直是迫切解決的一大難題，也成為建筑領域節能的一個重要課題。空調系統由風系統和水系統組成，本文著重介紹了針對這兩種系統的節能控制方法。

　　一、空調風系統的節能控制方法

　　目前，我國空調風系統的主要形式有定風量全空氣系統、風機盤管加新風系統和變風量全空氣系統，從參數調節的角度講，現有空調風系統節能控制方法主要有變風量控制、變送風溫濕度控制和變新風比控制。

　　1、變風量節能控制方法.

　　變風量是風系統各節能控制方法中首要的調節方法，有如下兩大類。

　　⑴ 以送風靜壓為控制參考量的變風量控制，它是以末端變風量箱風閥閥位為參考量的送風靜壓設定值再設置方法。在20世紀90年代已廣泛用于實際系統，是以變風量箱閥位為控制參考量，通過變頻調節送風機轉速來維持所要求送風靜壓再設定值，以至少保證一個末端變風量箱風閥為全開狀態。隨后出現了閥位送風靜壓再設定集成控制方法，采用多個末端變風量箱的閥位信息同時作為參考量來提高控制系統的可靠性。

　　⑵ 變風量系統的回風機與送風機之間的變頻連鎖控制，它是變風量系統保證室內正壓的關鍵。該控制方法有以下幾種：①根據設計工況下回風量是送風量的90%～95%來設置回風機的轉速設定值，進而實現回風機的變頻控制;但該方法在部分負荷下，常出現實際回風量大于所要求回風量的問題，難以保證室內正壓要求。②以變風量系統空調機組回風管道內靜壓值為控制參考量來調節回風機轉速，但該方法由于靜壓設定值的再設定難度大，實際中常采用定靜壓方法，從而導致回風機能耗過高。③以室內外壓差為控制參考量來控制回風機轉速，但該方法由于室內外壓差傳感器受建筑風壓和熱壓作用的影響較大，針對上述回風機變風量控制問題，已提出了基于送風機送風量實際測試結果的回風機變風量控制方法，該方法已應用于多個變風量空調控制工程中，取得了很好的節能控制效果。

　　2、變送風溫濕度節能控制方法

　　在變風量控制的基礎上，優化設置送風溫濕度并實現對表冷器、加熱器和加濕器的優化控制，是進一步降低空調系統能耗的重要方法。變送風溫濕度也是定風量空調系統常用的重要節能調節方法。早先提出送風溫度隨室外溫度升高而降低送風溫度設定值的變送風溫度調節方法，該方法比定送風溫度冬季節能10%，夏季節能ll%～12%。接著又提出送風溫度設定值隨室外溫度而線性變化的變送風溫度調節方法。 隨后由于室內濕度控制對變送風溫度調節影響，指出送風溫度設定值的再設定應考慮室內相對濕度的變化。在實際控制中，夏季和冬季滿負荷工況下送風溫度通常維持一固定值不變，而在過渡季或部分負荷下，才改變送風溫度設定值。

　　3、變新風比節能控制方法

　　新風比的控制指空調機組的新風閥、回風閥、排風閥的調節控制。當室外焓值低于室內焓值時，可通過調節新風比、利用新風冷量來降低人工制冷的能耗。同時，新風比的調節還要滿足室內CO2濃度的控制要求。有如下一些控制方法：①在新風需求預測的基礎上，通過優化送風新風比和末端再熱器輸入電壓，實現了對空調機組各風閥開度和各區域末端再熱器前饋控制，該控制方法比最大新風比方法更節能。②只連鎖控制新風閥與回風閥，排風閥始終處于全開狀態，但該方法很難保證室內正壓控制要求。③僅調節單個閥門開度，即保持回風閥與排風閥為全開狀態，僅調節新風閥開度控制新風量，或僅調節排風閥或回風閥調節送風量，保持其它兩個風閥為全開狀態，該控制方法可以減小其壓降，降低送風機與回風機的能耗，節能效果分別為12%與5%。同時可以有效避免排風閥滲風問題。目前已采用等價室外溫度的方法回避了新風濕度測試的問題，在實際工程中取得了很好的節能效果。

　　4、空調風系統的解耦節能控制方法

　　上述變風量、變送風溫濕度、變新風比的控制調節方法不僅全部體現在變風量全空氣空調系統上，而且幾乎涵蓋了所有空調系統形式的單一控制環路的調節方法。但是，對于任一具體的空調風系統而言，變風量、變送風溫濕度、變新風比之間又存在較強的耦合關系，空調風系統各控制環路間解耦控制和協調控制是 實現風系統節能控制的又一關鍵問題。在技術研發上，將變風量空調系統分解為多個智能體，基于多智能體技術的分布式智能控制方法，有效地解決了變風量空調系統回路間的解耦和協調問題。由于空調風系統的非線性，解決風系統各環路耦合控制，通常是在風系統各控制環路間引入中間變量的解耦控制。

　　二、空調水系統節能控制方法

　　空調水系統是以末端空調房間為能量輸配目標、以管路為能量輸配通道、以循環水泵為能量輸配動力、以冷水機組和冷卻塔為冷源的復雜熱能供應系統。它包括冷凍水系統和冷卻水系統。在雙級泵系統中，一次泵定流量、二次泵變流量的調節方法在實際中普遍應用。空調水系統節能控制是典型的分布參數、多環路耦合、大滯后類控制。

　　1、空調冷凍水系統變參數節能控制方法

　　按控制參考模型的類型，冷凍水系統節能控制分為壓差控制、溫差控制和供水溫度控制。

　　⑴ 壓差控制的參考壓差常取設計工況下最不利水力環路末端用戶進出口壓差或供回水主干管兩側壓差，壓差控制又分為定壓差控制與變壓差控制。變流量空調水系統中二級泵供水壓差控制，通常以各空調機組表冷器水閥最大閥位為反饋信息，調節二次環路供回水壓差;采用末端壓差控制的系統，末端表冷器一般處于欠流狀態。壓差設定值的大小對系統的節能潛力影響較大。

　　⑵ 溫差控制的參考溫度差一般采用冷機側冷凍水進出口溫差。溫差控制適于用戶端不設置調節閥、空調區域個性化要求不高的場合，一般情況下溫差控制的節能效果高于壓差控制。但冷凍水系統溫差控制較壓差控制適用性小、約束條件多，壓差控制是大部分空調冷凍水系統主要的變流量控制方法。

　　⑶ 變供水溫度控制即通過提高冷水機組冷凍水供水溫度獲得較大節能效果的控制方法。部分負荷下通過優化冷水機組運行臺數實現變供水溫度的調節是一種有效的節能控制方法。在變供水溫度控制中，冷凍水供水溫度的提高受末端空調機組表冷器除濕要求的限制。變水量系統冷水機組供水溫度設定值與二級泵供回水壓差的單獨優化設置雖然都具有一定的節能效果，但對整個水系統而言，二者相互關聯，應同時對其進行優化設置。

　　2、空調冷卻水系統變參數節能控制方法

　　空調冷卻水系統變參數調節有冷卻水量與冷水機組冷卻水進口溫度調節。以冷卻水環路供回水壓差為優化設置變量，利用差分方法，冷卻水泵轉速優化控制冷卻水量方法，能使系統總能耗最高降低10%左右，即使在不同的運行工況下，也能保證有5%的節能量。冷卻水流量與冷卻水供水溫度也同樣存在共同優化配置的問題。

　　空調水系統具有極強的分布參數特性、多環路多設備相互耦合、大滯后等非線性特性;特別是多環路多設備的相互耦合，導致了諸多針對單一設備的節能控制方法在某一工況下節能、但在另一工況下卻不節能。現有空調水系統節能優化控制方法，都是基于最不利環路的控制，即：以滿足距離冷源最遠端的末端用戶供冷需求為基本保障的最不利水力環路的控制。目前已提出了最不利熱力環路，即在某一時刻、某一末端環路的冷量供應不能滿足該環路用戶負荷要求的水系統環路。當空調水系統最不利熱力環路和最不利水力環路一致時，現有以最不利水力環路為基礎的各類水系統節能控制方法可得到滿意的節能控制效果。

　　結束語

　　空調系統屬于典型的分布參數、大滯后、多環路耦合、非線性系統。從系統節能和工況保證兩方面出發，系統、深入地研究空調系統節能控制方法，為解決我國空調系統高能耗運行問題提供系統化的理論、方法和科學依據，對營造舒適、健康、低能耗、低排放的建筑室內熱環境，推動我國建筑節能減排事業的發展，具有重要的現實和社會發展意義。

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