智能化系统在空调用电节能控制中的作用

2．1．2　智能化系统在空调用电节能控制中的作用

根据智能建筑空调使用环境的要求，因地制宜进行控制。

1）现代饭店温控与节能

以现代饭店的温度控制为例，应对大堂和客房楼层采取不同的措施。

（1）大堂温控

大堂是一个酒店的门面，全天24小时面对客人开放，全年都需要空调。但是随着人流的不同，空调负荷也不同。

大堂人流的分布具有一定规律：清晨，入住的旅客较多；而离店的旅客多集中在中午时分；其余时间，旅客往来则比较随机。大堂的空调热负荷也随着客流的尖峰时间而呈现规律性波动。楼控智能系统就可以根据这种负荷曲线的规律，提前调整控制状态，调整空调机组和冷水机组的运行工况和效率，减少控制系统动态波动的能源耗费，既确保了室内温度舒适性，又实现了节能控制。

（2）客房温控

客房温度的控制主要通常将客房的房态控制进行联网实现。房间内有客人时，客房温度主要由客人自主调节，以满足客人感受为第一要任；在其余房态下，如空房状态时，空调一般不完全关闭，而是开到1/3工况，以保证房间内家具的保养和寿命，并维持整体酒店的温度平衡。

客人在大堂登记入住时，可通过前台软件和客房控制系统的接口，自动将客房空调打开，并根据不同客人需要将客房温度设置到一个合适的度数上；客人离开后系统自动恢复到离开状态。当清洁人员或其他工作人员进入客房时，系统可根据不同人员的身份及工作内容，将房间的空调等电气设施调整到相应的设定状态。

通过这种方式可以有目的控制客房末端的电气状态，了解客人的习惯，并有效避免客房内空调常开或空调关闭让客人进房时“感觉不舒服”的情况发生。

（3）楼层温控

对于大部分酒店来说，尤其是以接待观光游客为主的酒店，均有旺季和淡季之分。在淡季，客人对温度舒适度的要求不会改变，但这时如果将酒店内所有机组都打开，则会造成大量的电能空耗，增加酒店成本，甚至造成入不敷出的局面。

在这种情况下，依靠酒店管理软件的自诊断功能，将客人集中安排到一个或几个区域，仅仅控制相关区域的机电设备启动，就可既为客人营造出舒适的小环境，又可节约成本。

2）医院的环境控制与节能

医院的最大能耗也是空调与供热，应根据自身特点，通过智能化系统节能降耗。

舒适性空调面对的是健康人群，尽管封闭的空调空间会使室内细菌浓度升高，但对健康人群并无大碍，一般也不会因为病菌而引起感染。但对易感人群高度密集的医院，就很容易引起感染与传播，因此医院环境控制有其特殊性。医院节能首先要满足医疗与卫生要求，没有这个前提，任何节能技术或措施均毫无意义。可见，对医院来说控制院内感染、保障医疗、救死扶伤就是最大的效益。

在满足医疗与卫生要求前提下，必须有针对性地研究适用于医院的节能技术与措施，从医院建筑的空调冷热源、管网输送系统、暖通空调设备、控制系统与运行管理等方面进行系统的整体考虑。主要包括：

（1）合理的设计参数

合理设定医疗场所要求的无菌水平、温湿度、压力控制值和换气次数等参数，对降低负荷尤其是生物负荷、降低整个系统能耗至关重要。这些参数的设定决定了系统的送风量与补风量的多少，决定了空气过滤的级数与过滤器的效率，决定了系统配置与控制要求。因此，设计师必须了解感染机理与医疗过程，还应该根据功能科室的特点考虑运行工况，预测其能耗平均水平，针对性地提出节能效益。

（2）合适的气流控制

①最有效的气流分布形式应是送风气流从天棚垂直下送，经两侧墙上均布的回风口排出。这样能以较小的风量达到较好的气流效果，实现节能效益。

②采用低紊乱度的置换流技术来替代层流，降低断面风速与送风量。可以用较小的风量达到较好的气流效果，减少能耗。

③采用局部垂直置换流送风，提高送风装置隔离效果和抗干扰性，达到局部关键区域的气流控制目的，降低系统能耗。

（3）有效的节能控制

①空调自控是把双刃剑，目前许多不良的自控又费钱又耗能（不断调节）又极不方便（被控参数波动），因此要将洁净手术部实现受控状态与湿度优先控制结合起来，形成一套有效、节能的系统。

②依照GB　50333—2002《医院洁净手术部建筑技术规范》要求靠先进系统进行能耗控制。

③空调机组与冷/热源节能控制。

④提高入室新风品质与气流分布，提高新风释放效应，而不是盲目地提高新风量。

⑤冗余适度控制，而非过度控制；局部送风技术，而不是全室净化；局部排风技术，而不是全室排风。

⑥湿度优先控制，而不是恒温恒湿控制。

一些特殊医疗科室是医院的耗能大户，高度无菌程度以及特殊的环境控制要求难以采用常规传统节能技术。设计师应该了解感染控制机理与医疗实施过程，分析这些特殊要求医疗科室的环境控制的特点与要求，考虑系统的运行工况，预测其能耗平均水平，才能针对性地提出合适的、特定的节能技术与措施，有效减少医院建筑的能耗。

3）优化空调主机运行环境节能

系统全面采集集中空调的各种运行参量，再利用先进的迷糊控制技术对这些相互关联、相互影响的运行参量进行动态优化控制，以满足中央空调系统非线性和时变性的要求，使空调主机始终运行在最佳工况，以保持最高的热转换效率，从而减少主机10%～30%的能耗。

表2．1为中央空调智能模糊控制与其他控制形式的比较。

表2．1　智能模糊控制与其他控制形式比较

①采用自适应模糊优化控制模型。当环境温度、湿度、末端负荷、冷却水泵特性、冷却塔效率特性、空调主机效率特性变化时，系统的最佳转换效率也随之变化。由于采用自适应模糊优化控制，保证了中央空调系统在不同的负荷、设备特性和外部环境条件下，均处于最佳工作状态，始终保持最佳的系统能源利用率（即系统COP值），从而降低了空调系统的能量消耗。

②系统的核心是模糊控制器及其控制软件，其置于模糊控制柜内，由模糊化接口、数据库、规则库（知识库）、推理机、解模糊接口等构成，如图2．1所示。

图2．1　模糊控制结构柜图

模糊控制柜内的模糊控制器实现对空调系统运行的集中检测、控制和管理，并可以利用电话网络进行远程控制。

③根据模糊预测算法模型、系统特性及循环周期，通过统计的方法计算出空调主机的输出负荷，推理未来时刻系统的运行参数，达到冷冻水回水温度的精确控制，在保证服务质量的前提下，最大限度的利用温差空间，降低水泵能耗。

④当水泵智能控制柜启动后，模糊控制器向对应变频器发出控制指令，变频器启动冷却水泵。冷却水泵启动后，按模糊控制器输出的控制参数值，调节各冷却水泵变频器的输出频率，控制冷却水泵的转速，动态调节冷却水的流量，使冷却水的进、出口温度逼近模糊控制给定的最优值，从而保证中央空调主机随时处于最佳转换效率状态下运行，以实现冷却水泵和空调主机在最佳工况下节能运行。

⑤在具备多支路空调供水管网的中央空调中，由于各支路所管理的区域在某一时间段上冷热负荷不均，会造成空调系统热力失衡，即产生管网的动态水力平衡失调，导致系统流量分配不合理，造成某些区域（环路）空调效果不好，不是过冷就是过热，造成能量浪费。

为了对空调系统水力平衡进行有效控制，通过对系统的水力分配施以干预，使每个空调系统环路均能够获得所需的冷冻（温）水流量，从而保障能量分配的合理与平衡，同时提高空调系统运行的经济性。

中央空调智能模糊控制系统提供了基于能量分配的动态水力平衡调节功能。在空调水系统接至分水器环路的供水支管上安装电动调节阀，在接至集水器环路的回水支管上安装水温传感器，在分水器入口干管和集水器出口支管处安装水温传感器。根据实际测量的各个环路的回水温度，利用计算机和水力平衡控制器来调节供水干管上电动调节阀的开度，对各个环路的水流量进行动态控制，使得各个环路上的水流量与末端负荷的需求相匹配，从而实现回水温度保持一致或满足预先设定的温度要求，而不至于浪费能源。